一种基于物联网的数字化远程监测电动扭矩扳手及方法与流程

本发明属于拆卸工具技术领域，具体涉及一种基于物联网的数字化远程监测电动扭矩扳手及方法。

背景技术：

对于高强度螺栓的紧固，电动扳手因其操作方便、省时省力使得其在钢结构安装行业高强度螺栓的紧固中得以广泛应用。然而，目前市场现有的电动扳手大多功能单一，仅仅能实现对螺栓的紧固，不能实现对螺栓设定扭矩值的实时监测，管理者无法第一时间了解施工状况，因此，针对现有电动扳手的不足，需研制出一款让管理者实时掌握螺栓施工动态并能及时给予指导的数字化电动扭矩扳手。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于物联网的数字化远程监测电动扭矩扳手及方法，该扳手机械结构简单可靠，可以让管理者实时掌握螺栓及螺母施工动态并能及时给予指导，可以降低输电塔施工过程中的事故发生，在电网建设行业将具有极大的推广应用价值。

为了上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于物联网的数字化远程监测电动扭矩扳手，包括：安装在扳手本体内的控制模块，以及活动安装在所述扳手本体上的套筒；所述套筒上设置有二维码，所述套筒上的二维码存储有套筒型号信息，每种型号的套筒对应一种型号的螺栓及螺母；所述控制模块通过设置在扳手本体上的传感器扫描所述套筒上的二维码识别所述套筒型号；

所述控制模块分别连接有定位模块、参数输入显示模块、无线通讯模块、云服务器、存储模块、身份识别模块、监测报警模块；所述扳手本体具有终生编号，该终生编号记录在存储模块内；

所述身份识别模块，用于通过身份识别传感器扫描操作人员的身份信息卡获取扫描操作人员的身份信息，判断存储模块中的施工计划内容与当前操作人员是否对应，识别操作人员的身份信息卡信息是否与扳手本体的终生编号是否匹配，操作人员的身份信息卡信息与扳手本体的终生编号相匹配且与施工计划内容对应时，开启扳手本体正常工作功能；

所述监测报警模块，用于对控制模块和云服务器发现的异常信息进行报警；

所述存储模块，用于存储扳手本体终生编号以及控制模块采集的扳手本体工作过程的数据；所述存储模块还存储有预置扭矩，每种不同型号的套筒对应不同的预置扭矩；所述控制模块根据识别到的套筒型号，控制扳手本体输出对应的预置扭矩；

所述无线通讯模块，用于将控制模块采集的扳手本体工作过程的数据实时发送到云服务器，并能够实时接收云服务器发来的指令和数据，实现云服务器与扳手本体的通信；

所述定位模块，用于预设电力输电线路铁塔的塔位坐标、段位坐标，测定扳手本体在工作时的实际位置坐标，通过云服务器的现场点位比对核实作业人员的作业部位是否为指定位置，若云服务器发现实际位置坐标不同，则通过无线通讯模块向控制模块发出指令，控制模块将扳手本体停止工作，并在云服务器中存储记录；

所述云服务器，用于将施工计划内容下发至各个扳手本体并储存在存储模块中；通过控制模块采集的测量数据实时监测各个扳手本体的工作实况，并将实时信息录入云服务器的数据库中；同时将所述实时信息与数据库中的预存信息进行比对，发现问题时报警，并发出命令让有问题的扳手本体停止工作。

进一步的，所述身份识别模块，通过扫描身份信息卡上的二维码的方式确认使用者的身份信息。

进一步的，还包括扭矩矫正模块，用于连接扭矩测试仪检测数据，校正扭矩精度。

进一步的，所述扳手本体工作过程的数据包括使用塔位坐标、段位坐标、时间、螺栓及螺母、使用者、输出扭矩数值。

进一步的，所述定位模块为gps定位模块。

进一步的，还包括参数输入显示模块，所述参数输入显示模块与控制模块连接，用于预置拧紧参数、塔位坐标、段位坐标、显示时间、地点、拧紧结果、提示作业信息。

进一步的，所述参数输入显示模块包括相配合的液晶显示模块和电容式触摸按键。

进一步的，所述无线通信模块为4g/5g/蓝牙通信模块。

本发明的另一个技术方案是：一种所述基于物联网的数字化远程监测电动扭矩扳手的工作方法，包括以下步骤：

s1、通过身份识别模块和定位模块，识别当前操作人员与施工计划内容是否对应；操作人员的身份信息卡信息与扳手本体的终生编号相匹配且与施工计划内容对应时，开启扳手本体正常工作功能；

s2、所述控制模块根据识别到的套筒型号，控制扳手本体输出对应的预置扭矩，当扭矩值达到设定值时，控制模块控制电机停止转动，控制模块继续采集扭矩值，一直到扭矩开始衰减后停止，控制模块保留扭矩最大值；

s3、控制模块通过派发各个段位处的螺栓及螺母的规格及数量与实际紧固情况进行对比，对漏紧或数量不匹配的段位按紧固率达标与否进行评价，对不满足条件的要求重新进行复紧，生成报告，同时将螺栓及螺母施拧过程的所有数据进行采集，发送到存储模块进行存储；

s4、控制模块集成施工过程采集到的所有信息，通过无线通讯模块发送至云服务器内，云服务器内的上位机通过无线通讯模块实时监测每个电动扳手的工况，并形成包括数据报告，数据报告内显示出何时、何地、何人、多大扭矩值拧紧的数据。

进一步的，s1中，在每个出厂的扳手本体上设置一个终生编号，在云服务器的上位机中建立用于保存终生编号的数据库。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

1、本发明实施例提供的数字化电动扭矩扳手，可通过远程数据传输及远程定位系统，让管理者掌握现场螺栓及螺母施工动态状况，并能及时给予施工指导。

2、本发明实施例提供的数字化电动扭矩扳手，其控制模块实时将工作中的数据传输至云服务器，不仅能够实现对每个螺栓及螺母设定扭矩值进行实时监测，且能根据施工方需要，远程传输施工者的工号、使用时间、使用地点等信息，并对相关数据给予保存，同时能联机打印数据，由此可以避免超扭矩及不足扭矩和漏紧的现象，实现螺栓及螺母紧固质量安全可追溯，可大幅提高铁塔螺栓及螺母施工的安全质量。

3、本发明实施例提供的数字化电动扭矩扳手，具有扳手自动设定扭矩系统，无需施工人员手动设定扭矩，当所述控制模块识别出套筒型号时，自动控制扳手本体的电机输出扭矩，避免施工人员的误操作，也方便了施工人员的施工，也进一步提高了国家电网输电线路铁塔螺栓及螺母紧固的安全可靠性。

4、本发明实施例提供的数字化电动扭矩扳手，解决了螺栓及螺母的漏紧问题。通过派发各段位的螺栓及螺母规格及数量与实际紧固情况进行对比，生成报告，对漏紧或数量不匹配的段位按紧固率达标与否进行评价，对不满足条件的要求重新进行复紧。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的数字化远程监测电动扭矩扳手的控制框架示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

本发明实施例提供了一种基于物联网的数字化远程监测电动扭矩扳手及方法，增加了现有电动扳手所没有的数据监测、云端数据比对和传输功能，填补了输变电工程中螺栓紧固与数据实时监测、传送自动化的空白，在电网建设行业将具有极大的推广应用价值。

该扳手能够自动识别出不同型号螺栓，并且显示出其所需扭矩大小，无需施工人员手动设置扭矩大小，实现傻瓜式操作。

该扳手能够具备数据监测、云端数据比对和传输功能，能够让管理者实时掌握螺栓施工现场动态，方便管理者及时对施工进行指导管理，将大幅度提高铁塔螺栓施工的安全可靠性，大幅降低因螺栓拧紧问题导致的铁塔安全事故，其采集储存的数据可对质量事故的追溯提供依据，具有重大的经济效益和社会效益。

如图1所示，数字化远程监测电动扭矩扳手，包括扳手本体，以及安装在扳手本体内的控制模块，以及活动安装在所述扳手本体上的套筒；所述套筒上设置有二维码，所述套筒上的二维码存储有套筒型号信息，每种型号的套筒对应一种型号的螺栓及螺母；所述控制模块通过设置在扳手本体上的传感器扫描所述套筒上的二维码识别所述套筒型号；所述控制模块分别连接有定位模块、参数输入显示模块、无线通讯模块、云服务器、存储模块、身份识别模块、监测报警模块、扭矩矫正模块。

扳手本体，每个出厂的扳手本体都具有一个终生编号，并记录在存储模块内，所述扳手本体集成螺栓紧固扭矩自动识别功能，根据套筒尺寸或标记，控制模块控制输出对应的所需扭矩。

套筒，用于活动安装在扳手本体上，与螺栓及螺母大小对应，可以适应不同规格的螺栓及螺母。

无线通讯模块，用于将控制模块采集的测量数据实时发送到云服务器，并能够实时接收云服务器发来的指令和数据，实现云服务器与扳手本体的通信；利用gprs的4g传输数据(并在设备上预留5g端口，并加装蓝牙无线通信模块)。该gprs通信模块能够将电动扳手上的数据如使用地点、时间、使用者、输出扭矩数值等数据实时发送到上位机，并能够实时接收上位机发来的指令和数据。

定位模块，用于提前在扳手本体中预设电力输电线路铁塔的塔位坐标、段位坐标，然后测定扳手本体在工作时的实际位置坐标，通过云服务器的现场点位比对核实作业人员的作业部位是否为指定位置，若云服务器发现实际位置坐标不同，则通过无线通讯模块向控制模块发出指令，控制模块将扳手本体停止工作，并在云服务器中存储记录。定位模块为gps定位模块，定位精度小于5米。

参数输入显示模块，与控制模块连接，用于预置拧紧参数、塔位坐标、段位坐标、显示时间、地点、拧紧结果、提示作业信息；参数输入显示模块包括相配合的液晶显示模块和电容式触摸按键。

云服务器，将施工计划内容下发至各个扳手本体并储存在存储模块中；通过控制模块采集的测量数据用于实时监测各个扳手本体的工作实况，分析扳手本体是否正常工作，并将实时信息录入云服务器的数据库中，同时将所述实时信息与数据库中的预存信息进行比对，形成质量可追溯的实施记录；同时与数据库中的预存信息进行甄别，发现问题及时报警，并发出命令让有问题的扳手本体停止工作；其中录入数据库中的信息，可以根据需要自行选择，选择性的将测量数据上传至上位机中。

存储模块，用于存储扳手本体终生编号以及控制模块采集的扳手本体工作过程的数据，所述扳手本体工作过程的数据包括使用塔位坐标、段位坐标、时间、螺栓及螺母、使用者、输出扭矩数值；所述存储模块还存储有预置扭矩，每种不同型号的套筒对应不同的预置扭矩；所述控制模块根据识别到的套筒型号，控制扳手本体输出对应的预置扭矩。存储模块定时将存储的数据与云服务器进行数据比对，从而满足恶劣网络环境情况下的数据上传与数据纠偏功能，确保扳手工作具有可靠性和连续性。扳手本体工作过程的数据包括使用塔位坐标、段位坐标、时间、螺栓及螺母、使用者、输出扭矩数值。

身份识别模块，用于通过身份识别传感器扫描操作人员的身份信息卡获取扫描操作人员的身份信息，判断存储模块中的施工计划内容与当前操作人员是否对应，通过识别操作人员的身份信息卡信息是否与扳手本体的终生编号相匹配，操作人员的身份信息卡信息与扳手本体的终生编号相匹配且与施工计划内容对应时，开启扳手本体正常工作功能；确保责任到人，质量可追溯。所述身份识别模块，通过扫描身份信息卡上的二维码的方式确认使用者的身份信息。

监测报警模块，用于对控制模块和云服务器发现的异常信息进行报警。

扭矩矫正模块，该模块能够直接连接扭矩测试仪检测数据，校正扭矩精度，避免扳手本体长时间使用造成的精度变化。

本发明的另一个技术方案是：基于物联网的数字化远程监测电动扭矩扳手的使用方法，对扳手本体进行现场定位和操作人员身份识别，使用方法具体包括如下步骤：

s1、通过身份识别模块和定位模块，识别当前操作人员与施工计划内容是否对应；操作人员的身份信息卡信息与扳手本体的终生编号相匹配且与施工计划内容对应时，开启扳手本体正常工作功能；在每个出厂的扳手本体上设置一个终生编号，在云服务器的上位机中建立用于保存终生编号的数据库；

s2、扳手根据套筒尺寸或标记自动识别螺栓紧固扭矩，控制模块驱动电机旋转，电机驱动减速器及套筒开始拧紧螺栓及螺母，当扭矩值达到设定值时，控制模块控制电机停止转动，控制模块继续采集扭矩值，一直到扭矩开始衰减后停止，控制模块保留扭矩最大值；

s3、控制模块通过派发各个段位处的螺栓及螺母的规格及数量与实际紧固情况进行对比，对漏紧或数量不匹配的段位按紧固率达标与否进行评价，对不满足条件的要求重新进行复紧，生成报告，同时将螺栓及螺母施拧过程的所有数据进行采集，发送到存储模块进行存储；

s4、控制模块集成施工过程采集到的所有信息，通过无线通讯模块发送至云服务器内，云服务器内的上位机通过无线通讯模块实时监测每个电动扳手的工况，最终做到每个螺栓及螺母都可历史追溯，并形成包括数据报告，数据报告内显示出何时、何地、何人、多大扭矩值拧紧的数据。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。