【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深井设备安全检测技术，特别涉及一种深井螺栓松动状态的网络化监测系统及方法。
技术介绍
1、螺栓联接是结构和设备中最常用的连接元件。由于外部动态载荷引起的松动不易观察和测量，并且可能导致灾难性的损失，特别是在比较极端的环境中。可以看出，螺栓在结构构件节点连接中应用数量众多，在保证结构整体性方面起到不可或缺的作用。
2、目前，无线传感器网络(wsn)技术已广泛应用于工程领域，在通信领域具有很强的作用。因为深井井架的螺栓位置是确定的，检测节点的放置相对比较固定，节点部署具有很强的离散性，所以传统接触式传感器和视觉的方法不适用于深井的螺栓松动检测，即利用井筒监测网络对其进行碎片化识别、网络化识取。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对以上问题，本专利技术目的是提供一种深井螺栓松动状态的网络化监测系统及方法。
2、技术方案：本专利技术的一方面提供一种深井螺栓松动状态的网络化监测系统，包括上位机和无线传感器检测系统，所述无线传感器检测系统由多个检测节点构成，所述检测节点包括检测模块、控制模块、通信模块和能量管理模块，所述检测模块用于采集检测电路的电压值，并将所述电压值传输至所述控制模块，所述控制模块将所述电压值通过所述通信模块发送至所述上位机，所述上位机通过对比电压值的变化，判断螺栓的松动状态，所述能量管理模块用于为所述检测模块、所述控制模块和所述通信模块提供电源支持。
3、进一步，所述检测节点包括螺栓外壳、第一导电铜片、第二导电铜片、导电磁铁
4、进一步，所述检测节点还包括节点外壳，所述导电总装沿螺栓外壳的圆周方向均匀设置，所述第二导电铜片的另一端固定在所述节点外壳的内壁；
5、当螺栓处于拧紧状态时，两导电铜片通过所述导电磁铁对连接；
6、当螺栓处于松动状态时，所述导电磁铁对分离，故两导电铜片分离，所述检测电路的电压发生变化。
7、进一步，所述通信模块包括会聚节点和多个通信节点，所述检测节点和所述通信节点对应，所述通信节点设置在深井内部，所述会聚节点和所述上位机设置在地面，所述检测节点将检测到的电压值发送至对应的通信节点，利用所述通信节点发送至所述会聚节点，所述会聚节点将所有螺栓的电压值发送至所述上位机。
8、进一步，各所述通信节点使用基于zigbee的通信技术和基于分簇的路由协议与所述会聚节点进行通讯，构建基于分簇的无线传感器网络。
9、进一步，所述节点外壳的底部内套一圈磁铁，安装时直接吸附于井架。
10、本专利技术的另一方面提供一种深井螺栓松动状态的网络化监测方法，包括：
11、检测电路采集所述检测模块的电压值，并将电压值发送至所述控制模块；
12、所述控制模块将电压值进行处理，将处理后的电压值传输至所述通信模块；
13、所述通信模块将电压值发送至所述上位机，所述上位机中预存螺栓拧紧状态下的电压预设值，当螺栓松动时，电压值会发生明显的变化，将采集的电压值与预设值进行比较，判断螺栓的状态。
14、进一步，所述网络化监测系统在固定时间内开启一次，其余时间无线传感器检测系统处于休眠状态。
15、有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
16、本专利技术可监测深井井架螺栓工况，对螺栓实时监测、在线评估、提前预警、及时预紧，防止螺栓因松动产生的应力松弛、疲劳破坏、蠕变等问题；可减少设备维护工作量，减少工人井下工作时间，极大的增强工作效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，包括上位机和无线传感器检测系统，所述无线传感器检测系统由多个检测节点构成，所述检测节点包括检测模块、控制模块、通信模块和能量管理模块，所述检测模块用于采集检测电路的电压值，并将所述电压值传输至所述控制模块，所述控制模块将所述电压值通过所述通信模块发送至所述上位机，所述上位机通过对比电压值的变化，判断螺栓的松动状态，所述能量管理模块用于为所述检测模块、所述控制模块和所述通信模块提供电源支持。
2.根据权利要求1所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，所述检测节点包括螺栓外壳、第一导电铜片、第二导电铜片、导电磁铁对、螺母内阻和检测电路，所述螺栓外壳固定在螺栓上，所述螺母内阻设置在所述螺栓外壳内部，所述导电磁铁对固定在导电铜片上，所述第一导电铜片的一端透过所述螺栓外壳与所述螺母内阻连接，第一导电铜片的另一端通过所述导电磁铁对与所述第二导电铜片的一端连接，所述第二导电铜片的另一端连接检测电路，所述检测电路连接所述控制模块，利用所述第一导电铜片、所述第二导电铜片和所述导电磁铁对构成导电总装。
3.根据
4.根据权利要求1所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，所述通信模块包括会聚节点和多个通信节点，所述检测节点和所述通信节点对应，所述通信节点设置在深井内部，所述会聚节点和所述上位机设置在地面，所述检测节点将检测到的电压值发送至对应的通信节点，利用所述通信节点发送至所述会聚节点，所述会聚节点将所有螺栓的电压值发送至所述上位机。
5.根据权利要求4所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，各所述通信节点使用基于zigbee的通信技术和基于分簇的路由协议与所述会聚节点进行通讯，构建基于分簇的无线传感器网络。
6.根据权利要求3所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，所述节点外壳的底部内套一圈磁铁，安装时直接吸附于井架。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统的监测方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，所述网络化监测系统在固定时间内开启一次，其余时间无线传感器检测系统处于休眠状态。
...【技术特征摘要】
1.一种深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，包括上位机和无线传感器检测系统，所述无线传感器检测系统由多个检测节点构成，所述检测节点包括检测模块、控制模块、通信模块和能量管理模块，所述检测模块用于采集检测电路的电压值，并将所述电压值传输至所述控制模块，所述控制模块将所述电压值通过所述通信模块发送至所述上位机，所述上位机通过对比电压值的变化，判断螺栓的松动状态，所述能量管理模块用于为所述检测模块、所述控制模块和所述通信模块提供电源支持。
2.根据权利要求1所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，所述检测节点包括螺栓外壳、第一导电铜片、第二导电铜片、导电磁铁对、螺母内阻和检测电路，所述螺栓外壳固定在螺栓上，所述螺母内阻设置在所述螺栓外壳内部，所述导电磁铁对固定在导电铜片上，所述第一导电铜片的一端透过所述螺栓外壳与所述螺母内阻连接，第一导电铜片的另一端通过所述导电磁铁对与所述第二导电铜片的一端连接，所述第二导电铜片的另一端连接检测电路，所述检测电路连接所述控制模块，利用所述第一导电铜片、所述第二导电铜片和所述导电磁铁对构成导电总装。
3.根据权利要求2所述的深井螺栓松动状态的网络化监测系统，其特征在于，所述检测节点还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：周公博，刘东润，周坪，朱真才，朱浩，李志伟，何贞志，闫晓东，唐超权，李猛钢，李悦，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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