CN106051470A - 一种基于物联网的波纹补偿器无线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的波纹补偿器无线监测系统，涉及一种波纹补偿器监测系统，在波纹补偿器上分别安装温度传感器、位移传感器和压力传感器。然后将传感器收集到的信号通过转换器的转换，并由单片机发送到无线网络，由计算机进行收集，并通过计算机内部的软件进行存储，通过与互联网上的数据比对分析，已达到实时监测波纹补偿器的工作状态，并在各项数值异常时发出警报，提醒工作人员及时处理。形成人与物的相联，实现信息化、远程监测和智能化的网络。本发明利用温度、位移、压力传感器以及无线网络监测波纹补偿器的状态，并将数据发送到计算机进行分析，对波纹补偿器进行实时远程监测，避免因波纹补偿器的失效引起的损失和事故。

Description

一种基于物联网的波纹补偿器无线监测系统

技术领域

本发明涉及一种波纹补偿器监测系统，特别是涉及一种基于物联网的波纹补偿器无线监测系统。

背景技术

波纹补偿器：也称伸缩节、膨胀节，它安装在管道上吸收因温度、压力变化而引起的位移，以保障管道安全运行。波纹补偿器工作原理： 波纹补偿器的主要弹性元件为不锈钢波纹管，依靠波纹管伸缩、弯曲来对管道进行轴向、横向、角向补偿。其作用可以起到： 1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。2.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。3.吸收地震、地陷对管道的变形量。自 80年代初在国内市场应用以来，至今已有三十多年历史，它在石油、化工、供热、电力、水泥、冶金等工业领域得到广泛的应用。波纹管是一种外表面呈波纹状的薄壁管件，一般由不锈钢加工制成，具有较高的轴向弹性。这种产品具有位移补偿量大、隔离振动、承压能力高、刚度小、寿命长等优点，而且结构型式和补偿方式有很大的灵活性。在应用中波纹补偿器可以被看作一个弹性元件。波纹补偿器所承受的外力复杂：既有轴向力又有径向力 ，应力较高， 并且它的工作温度高，工作介质常常具有较强的腐蚀性，因而容易发生失效，一旦失效，会造成工作介质泄漏，导致局部关系不能工作，如果输送的是易燃易爆气体或者液体，更可能诱发大火甚至爆炸，造成巨大经济损失，甚至对工作人员和管道周边群众产生生命威胁。

物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的波纹补偿器无线监测系统，该系统利用温度、压力、位移传感器监测整个波纹补偿器的实时状态，并通过无线网络将数据实时发送到计算机进行分析，当数据异常时发出警报，并通过互联网传输到远端主机，包括企业主机、个人计算机甚至个人智能手机，使工作人员能够随时随地对波纹补偿器的状态有所了解，从而实现了物与互联网与人的相连，达到远程实时监测波纹补偿器，提升生产安全系数，避免因补偿器失效所引起的损失及事故。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于物联网的波纹补偿器无线监测系统，所述系统包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、信号处理箱、电源模块，该系统信号处理箱将传感器收集的信号转换，并通过无线网络传输到计算机，由计算机进行存储和分析；温度传感器安装于波纹补偿器接管表面，压力传感器在接管上打孔嵌入，在波纹管两端安装支架用以安装第一个位移传感器，在与第一个位移传感器径向呈90°方向上，同样方法安装第二个位移传感器；信号处理箱包括由滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块组成，将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并发送到无线网络；计算机处理数据采集、存储、界面显示、数据分析、警报处理。

所述的基于物联网的波纹补偿器无线监测系统，所述系统波纹补偿器的现场信号由传感器收集并导入到信号处理箱，由信号处理箱将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并通过无线网络传送到计算机进行存储分析，发出警报。

本发明的优点与效果是：

本发明利用温度、位移和压力传感器以及无线通信网络实时监测波纹补偿器的状态，并将数据发送到计算机进行分析，通过互联网传输，使工作人员可以随时随地的对波纹补偿器实现远程实时监控，替代了原来需要人为的经常性的检查，节省了人力与时间，并且摆脱了工作地点对人员的束缚，避免了因为补偿器的失效而引起的损失和生产事故，提高安全生产系数。

附图说明

图1为本发明的传感器位置装配图；

图2为本发明的数据传输结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

如图所示：1为法兰，2为温度传感器，3为接管，4为导流筒，5为波纹管，6为第一个位移传感器，7为位移传感器支架，8为压力传感器。

本发明由温度传感器，位移传感器，压力传感器，信号处理箱，电源模块以及计算机构成与实现。其中信号处理箱里面包括了滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块，并由电源模块供电，通过对通用型波纹补偿器温度、位移以及压力的测量，将信号转换处理并通过无线通信网络传输到计算机，通过互联网传输到远端主机，进行远程实时监测及故障报警。

现场的压力，温度，位移通过各自的传感器传入到信号处理箱内，在经过滤波板和A/D转换器将收集到的模拟信号转换成数字信号，并通过带有信号发射模块的单片机，以无线通信网络发送到计算机中进行监控与分析。

本发明的各个组成部分功能如下：

（1）传感器部分：主要有高性能的压力传感器、位移传感器和温度传感器构成，负责将波纹补偿器上的参数收集并导入信号处理箱。

（2）信号处理箱部分：由滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块组成，将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并发送到无线网络。

（3）电源模块：向传感器部分及信号处理箱部分供电。

（4）无线通信网络：将数字信号传输到计算机。

（5）计算机：接收上传的数据，进行存储、显示，并通过与正常数据进行对比分析，并在接收到异常数据时及时发出警报，通过互联网及时将情况发送到远端主机。

本发明的具体功能实现不但需要上述硬件的支持，还需要计算机软件的处理与分析，才能实现准确的对波纹补偿器状态的检测以及出现故障时的及时预警。软件部分涉及到以下几个具体功能：

（1）数据的采集与存储：就是将上述硬件采集到的数字信号收集到软件模块里并进行存储，以方便调用。

（2）显示界面：将采集到的温度，湿度，压力信号实时显示，以及时观测波纹补偿器的状态。

（3）数据的分析：收集近一段时间来采集到的数据，以用来判断波纹补偿器是否在正常工作。

（4）警报处理：如果数据分析后波纹补偿器没有正常工作及时发出警报，并对异常数据进行显示及存储，以提醒工人并及时发现问题所在。

现在并没有出现同类型的发明，本发明的出现可以在波纹补偿器发生失效时甚至失效前，通过系统的数据收集处理及时发出警报，提醒工作人员提前采取措施，从而避免损失和生产事故。本发明采用温度传感器测量波纹补偿器的表面温度，所以将温度传感器2固定在波纹补偿器的接管3表面，如图1所示。

由于波纹管承受位移具有一定限度，在位移变化过大的时候极易发生失效，所以在波纹管两端安装支架7，平行于波纹管安装第一个位移传感器8，如图1中位置所示，虽然理论上波纹补偿器两端所受压力平均，但在实际的生产生活中，还是会产生不平均的压力，而这是往往更容易导致波纹补偿器的失效，所以可以在与第一个位移传感器6径向呈90°的方向上，以同样的方法安装第二个位移传感器。

由于波纹补偿器承受应力较高，所以需要安装压力传感器及时对波纹补偿器承受压力状况进行监测，根据需要在接管3处打孔，嵌入压力传感器8，安装位置如图1中所示。

在波纹补偿器的接管3处焊接支架，以放置信号处理箱和电源模块，将传感器连接到信号处理箱内，并将电源模块与传感器和信号处理箱相连，以达到供电目的。

由温度传感器2，压力传感器8，位移传感器位移传感器6收集到的信号通过滤波板的过滤，然后进入到A/D转换器，变成数字信号，传入带有信号发射模块的单片机发送到无线通信网络，在远端由计算机进行收集与处理，具体流程如图2所示。

计算机再将硬件转换过来的数字信号收集到软件模块里；由显示界面将波纹补偿器的温度，位移，压力状况实时显示；数据分析，对最近的工作数据进行分析；警报处理，对数据分析的结果进行处理，发现异常数据及时发出警报，并通过互联网发送至远端主机。

Claims (2)

1.一种基于物联网的波纹补偿器无线监测系统，其特征在于，所述系统包括温度传感器（2）、压力传感器（8）、位移传感器（6）、信号处理箱、电源模块，该系统信号处理箱将传感器收集的信号转换，并通过无线网络传输到计算机，由计算机进行存储和分析；温度传感器（2）安装于波纹补偿器接管（3）表面，压力传感器（8）在接管（3）上打孔嵌入，在波纹管两端安装支架（7）用以安装第一个位移传感器（6），在与第一个位移传感器径向呈90°方向上，同样方法安装第二个位移传感器；信号处理箱包括由滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块组成，将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并发送到无线网络；计算机处理数据采集、存储、界面显示、数据分析、警报处理。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的波纹补偿器无线监测系统，其特征在于，所述系统波纹补偿器的现场信号由传感器收集并导入到信号处理箱，由信号处理箱将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并通过无线网络传送到计算机进行存储分析，发出警报。