一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，所述系统包括：至少一个感应式传感器、手持数据阅读管理器以及计算机；所述感应式传感器通过无线通信单元将采集到的裂纹变化数据传输给所述手持数据阅读管理器，所述手持数据阅读管理器分析所述裂纹变化数据后发送给所述计算机，由所述计算机进行配置管理及健康状况评估分析。与现有的智能裂纹涂层监控系统相比，感应式传感器的体积更小，对安装位置的要求更低，同时系统工作在分时模式下，感应式无线通信技术自身的优点保证了数据的安全性、可靠性与稳定能，与其他系统之间具有完全的独立性。
【专利说明】
一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统
技术领域
[0001]本实用新型属于裂纹监测技术，具体涉及一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统。
【背景技术】
[0002]目前基于智能涂层的裂纹监测技术得到发展，但主要实现形式比较单一，如有线式分布网络拓扑。但其使用具有有限性，例如空间位置小，无法实现有线布线的环境;监测点分散，不适合采用长距离布线的环境;供电不便利，无法为采集端提供长期有效电源的环境等等，这些因素都限制了有线式智能涂层技术的实现，导致智能涂层裂纹监测技术的广泛推广，一直缺乏有效可行的实现措施。
【实用新型内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:
[0005]—种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其特征在于，所述系统包括:至少一个感应式传感器、手持数据阅读管理器以及计算机;所述感应式传感器通过无线通信单元将采集到的裂纹变化数据传输给所述手持数据阅读管理器，所述手持数据阅读管理器分析所述裂纹变化数据后发送给所述计算机，由所述计算机进行配置管理及健康状况评估分析。
[0006]上述基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其中，所述感应式传感器还包括:涂层式贴片传感器与感应式线圈组件;所述涂层式贴片传感器粘贴于机械结构表面，所述感应式线圈组件与所述涂层式贴片传感器的传感层组成闭合回路。
[0007]上述基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其中，所述感应式线圈组件还包括位置获取装置，用于向所述手持数据阅读管理器传输监测位置。
[0008]上述基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其中，所述手持数据阅读管理器包括:主控处理单元、射频激励单元、Flash存储器、指示灯驱动电路、状态指示灯、计算机通信接口、时钟电路以及电源电路;所述主控处理单元分析所述裂纹变化数据，所述射频激励单元产生高频激励信号源用以激发所述感应式传感器，并与其进行通信;所述时钟电路产生系统时间，并将时间信息添加在存储数据结构中；所述Flash存储器存储处理过的数据信息;所述指示灯驱动电路和所述指示灯指示当前工作状态及故障状态;所述计算机通信接口用于与所述计算机之间进行数据通信和数据上传。
[0009]上述基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其中，所述感应式传感器为无源传感器。
[0010]上述基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其中，所述系统具有若干个感应式传感器并与所述手持数据阅读管理器形成拓扑结构。
[0011]本实用新型根据工程实际需要设计成为一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，将传感器设计为感应式无线通信系统中的无源感应组件，实现传感功能与采集功能的合并，实现组件的小型化，可以适用非常狭小的安装空间，而手持数据阅读管理器可以对不限制数目的传感器进行数据采集和管理，实现了完全松耦合的网络分布形式，对于应用场景的适应性更强。计算机控制与分析中心的分析软件实现大数据库数据分析和网络系统管理的功能。与现有的智能裂纹涂层监控系统相比，感应式无源传感器的体积更小，对安装位置的要求更低，无源式采集方式解决了在无法提供供电电源的工作场所的应用问题。同时系统工作在分时模式下，感应式无线通信技术自身的优点保证了数据的安全性、可靠性与稳定能，与其他系统之间具有完全的独立性。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例提供一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型实施例提供一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统的具体结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本实用新型的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。
[0015]本实用新型实施例提供一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，如图1所示，所述系统包括:至少一个感应式传感器101、手持数据阅读管理器102以及计算机103;所述感应式传感器101通过无线通信单元将采集到的裂纹变化数据传输给所述手持数据阅读管理器102，所述手持数据阅读管理器102分析所述裂纹变化数据后发送给所述计算机103，由所述计算机103进行配置管理及健康状况评估分析。具体的，感应式传感器主要实现信号采集功能，采集机械结构的裂纹变化的数据信息;手持数据阅读管理器一方面能够实现与所述感应式传感器的无线通信功能，阅读传输来的数据信息；另一方面，还能够对接收到的数据信息进行初步的处理、存储与分析。例如，对接收到的数据进行滤波处理、放大处理、采样处理及数字量变换处理，将接收信号变为数字信号存储在本地储存器中，并对信号进行分析判断，确定监测位置机械裂纹的变化状况。并且，手持数据阅读管理器可以对不限制数目的感应式传感器进行数据采集和管理，实现了完全松耦合的网络分布形式，对于应用场景的适应性更强。计算机一方面实现整个系统的设置与初始化，一方面将从手持数据阅读管理器下载的数据存储在本地数据库中，并提请专家数据库进行比对，做出结构健康状态的预测及评估结果，提供给维护维修和健康管理人员作为制定维护检修方案的参考因素。具体的工作流程为:所述监测系统各部件进行安装、调试完成后，首先手持数据阅读管理器采集并保存每一个感应式传感器的初始电阻值(即被测点未产生裂纹前的电阻值)，作为基准值。以后每一次的测量值都和基准值比较，产生差值，通过检查差值，了解被监测点的结构健康状态。当差值大于某设定阈值时表示已产生裂纹。当差值无穷大时表示传感器已断裂，基体裂纹已大于感应式传感器的范围。
[0016]与现有的智能裂纹涂层监控系统相比，本实施例所提供的感应式传感器的体积更小，对安装位置的要求更低，同时基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统工作在分时模式下，感应式无线通信技术自身的优点保证了数据的安全性、可靠性与稳定能，与其他系统之间具有完全的独立性。
[0017]本实用新型实施例所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，较佳的，所述感应式传感器还包括:涂层式贴片传感器与感应式线圈组件;所述涂层式贴片传感器粘贴于机械结构表面，所述感应式线圈组件与所述涂层式贴片传感器的传感层组成闭合回路。由于涂层式贴片传感器具有随附性能，跟随机械结构的裂纹产生损伤，其内的传感层电阻值随之发生变化;感应式线圈组件与涂层式贴片传感器的传感层组成闭合回路，在外部激励的作用下形成有效电流回路，从而可以感知传感层的电阻值变化，并传送给阅读器。感应式传感器具有体积小，安装方便等优势。实现传感功能与采集功能的合并和组件的小型化，可以适用非常狭小的安装空间。
[0018]本实用新型实施例所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，较佳的，所述感应式线圈组件还包括位置获取装置，用于向所述手持数据阅读管理器传输监测位置。
[0019]本实用新型实施例所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，较佳的，所述手持数据阅读管理器包括:主控处理单元、射频激励单元、Flash存储器、指示灯驱动电路、状态指示灯、计算机通信接口、时钟电路以及电源电路;所述主控处理单元分析所述裂纹变化数据，所述射频激励单元产生高频激励信号源用以激发所述感应式传感器，并与其进行通信;所述时钟电路产生系统时间，并将时间信息添加在存储数据结构中；所述Flash存储器存储处理过的数据信息;所述指示灯驱动电路和所述指示灯指示当前工作状态及故障状态;所述计算机通信接口用于与所述计算机之间进行数据通信和数据上传。同时，可以通过高速的计算机通信接口与计算机进行数据上传与通信。
[0020]本实用新型实施例所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，较佳的，所述感应式传感器为无源传感器。因此无需供电，解决了在无法提供供电电源的工作场所的应用问题。实现采集前端无需供电，数据通信安全可靠的特征。
[0021]本实用新型实施例所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，较佳的，如图2所示，所述系统具有若干个感应式传感器，感应式传感器201、感应式传感器201’，……感应式传感器201”，其分别均与手持数据阅读管理器202形成拓扑结构，其拓扑节点无限制。
[0022]本实用新型根据工程实际需要设计成为一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，将传感器设计为感应式无线通信系统中的无源感应组件，实现传感功能与采集功能的合并，实现组件的小型化，可以适用非常狭小的安装空间，而手持数据阅读管理器可以对不限制数目的传感器进行数据采集和管理，实现了完全松耦合的网络分布形式，对于应用场景的适应性更强。计算机控制与分析中心的分析软件实现大数据库数据分析和网络系统管理的功能。与现有的智能裂纹涂层监控系统相比，感应式无源传感器的体积更小，对安装位置的要求更低，无源式采集方式解决了在无法提供供电电源的工作场所的应用问题。同时系统工作在分时模式下，感应式无线通信技术自身的优点保证了数据的安全性、可靠性与稳定能，与其他系统之间具有完全的独立性。
[0023]本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)、单元和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(丨11丨6代1^1^6313；[1；^7)，上述的各种说明性部件(illustrative components)、单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个装置的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。
[0024]本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
[0025]本实用新型实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、⑶-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
[0026]在一个或多个示例性的设计中，本实用新型实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、R0M、EEPR0M、⑶-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、锡射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
[0027]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其特征在于，所述系统包括:至少一个感应式传感器、手持数据阅读管理器以及计算机;所述感应式传感器通过无线通信单元将采集到的裂纹变化数据传输给所述手持数据阅读管理器，所述手持数据阅读管理器分析所述裂纹变化数据后发送给所述计算机，由所述计算机进行配置管理及健康状况评估分析； 其中，所述手持数据阅读管理器包括:主控处理单元、射频激励单元、Flash存储器、指示灯驱动电路、状态指示灯、计算机通信接口、时钟电路以及电源电路;所述主控处理单元分析所述裂纹变化数据，所述射频激励单元产生高频激励信号源用以激发所述感应式传感器，并与其进行通信;所述时钟电路产生系统时间，并将时间信息添加在存储数据结构中；所述Flash存储器存储处理过的数据信息;所述指示灯驱动电路和所述指示灯指示当前工作状态及故障状态;所述计算机通信接口用于与所述计算机之间进行数据通信和数据上传。2.根据权利要求1所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其特征在于，所述感应式传感器还包括:涂层式贴片传感器与感应式线圈组件;所述涂层式贴片传感器粘贴于机械结构表面，所述感应式线圈组件与所述涂层式贴片传感器的传感层组成闭合回路。3.根据权利要求2所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其特征在于，所述感应式线圈组件还包括位置获取装置，用于向所述手持数据阅读管理器传输监测位置。4.根据权利要求1所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其特征在于，所述感应式传感器为无源传感器。5.根据权利要求1所述的基于感应式无线技术的新型智能涂层式裂纹监测系统，其特征在于，所述系统具有若干个感应式传感器并与所述手持数据阅读管理器形成拓扑结构。
【文档编号】G01N27/20GK205484174SQ201620023056
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】李海鹏, 李钧国
【申请人】金翼安达航空科技（北京）有限公司