本实用新型属于桥式起重机监测技术领域，具体涉及一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置。
背景技术：
通用桥式起重机是进行物件吊运的重要起重设备，通常横架于工厂车间、仓库或料场等上空，两端横亘在高耸的水泥柱或金属支架上，外形似桥，桥架沿着铺在两端高架上的轨道水平纵向运行，能充分利用桥架下面的空间吊运物件，而不受地面设备的阻碍，在采矿运输业、工厂车间中应用广泛。一方面，我国工业生产规模呈现爆炸式增长，生产效率逐步提高，在企业产品生产过程中，物料搬运费用所占比例逐渐增加，所以企业对大型、高速和智能起重机的需求量亦随之不断增长。另一方面，我国起重机械设计观念陈旧，对于起重机械节能性和经济性方面的重视不够，导致目前我国在用的起重机械自重普遍比国外先进起重机的重20%~50%，体形庞大而笨重，驱动功率偏大，机构传动效率偏低，在起重机的制造、运输以及安装过程中对人力、物力有较大的浪费，使用中输入能量的消耗也较多，能量损耗相对严重，很大程度上浪费资源。
由于起重机并非大规模生产的简单机电产品，而是根据不同场合量身定做的工程系统，所以起重机的能耗在其安装完成并投入使用之前是难于准确预测，因此，需要提供一种在线能耗监测装置，以对起重机能耗进行实时监测，对后续起重机设置起到一定的指导作用，进而降低能耗。
技术实现要素：
本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，以实现桥式起重机的能耗在线实时检测。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，包括霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、电压变送器、电流变送器、无线采集单元、无线接收单元和上位机，所述霍尔电压传感器设置在控制变压器的二次侧，所述霍尔电压传感器的输出端通过电压变送器与无线采集单元连接，用于测量控制变压器的二次侧的输出电压并通过无线采集单元发送给所述无线接收单元，所述霍尔电流传感器设置在桥式起重机各个电机主回路的电源输入端，所述霍尔电流传感器的输出端通过电流变送器与无线采集单元连接，用于测量各个电机的工作电流并通过无线采集单元发送给所述无线接收单元，所述无线采集单元与所述无线接收单元之间通过zigbee通信网络连接，所述无线接收单元与所述上位机之间通信连接。
所述的一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，还包括加速度传感器和压力传感器，所述加速度传感器设置在起重机起升机构上，所述压力传感器和加速传感器的输出端分别连接一个无线采集单元。
所述无线采集单元和无线接收单元的型号为stm32w108。
所述电压变送器的型号为sin-dju，所述电流变送器的型号为xtr115。
所述无线接收单元与上位机之间通过usb接口通信连接。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型提供了一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，通过在起重机上设置传感器，利用zigbee短距离通信将传感数据上传，可以实现起重机械各个运行机构、各个运行阶段进行实时、动态的能耗数据检测。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置的结构框图；
图2为本实用新型实施例中信号无线采集的原理图；
图3为本实用新型实施例中霍尔电流、电压传感器的电路原理图；
图4为本实用新型实施例中传感器的布置示意图；
图中，1为大车运行机构，2为小车运行机构，3为起升机构，4为电压电流传感器安装点，5为加速度传感器安装点，6为压力传感器安装点。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1~4所示，本实用新型实施例提供了一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，包括霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、电压变送器、电流变送器、无线采集单元、无线接收单元和上位机，所述霍尔电压传感器设置在控制变压器的二次侧，所述霍尔电压传感器的输出端通过电压变送器与无线采集单元连接，用于测量控制变压器的二次侧的输出电压并通过无线采集单元发送给所述无线接收单元，所述霍尔电流传感器设置在桥式起重机各个电机主回路的电源输入端，所述霍尔电流传感器的输出端通过电流变送器与无线采集单元连接，用于测量各个电机的电流并通过无线采集单元发送给所述无线接收单元，所述无线采集单元与所述无线接收单元之间通过zigbee通信网络连接，所述无线接收单元与所述上位机之间通信连接。
进一步地，如图1所示，本实用新型实施例提供的一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，还包括加速度传感器和压力传感器，所述压力传感器和加速传感器的输出端分别连接一个无线采集单元。如图4所示，本实施例中，1为大车运行机构，2为小车运行机构，3为起升机构，4为电压电流传感器安装点，5为压力传感器安装点，6为加速度传感器安装点。本实施例中，通过将加速度传感器设置在提升机构上（主钩或辅钩），可以测量机构的加速度，所述加速度传感器设置在起重机起升机构上。所述压力传感器设置在起重机上任意需要监测压力的地方，加速度传感器用于测量起升机构的加速度，压力传感器用于测量对应机构的压力。
进一步地，本实施例中，所述无线采集单元和无线接收单元的主芯片型号为stm32w108，该芯片内部集成了2.4ghz无线收发单元、armcortex-m3微处理器以及基于zigbee系统使用的诸多通用外设。因此，无线采集单元通过有线接收到各个传感器发送的信号后，进行数据缓存和打包，然后通过内部的2.4ghz无线收发单元，利用zigbee网络发送至所述无线接收单元，无线接收单元通过内部的2.4ghz无线收发单元接收到数据后，通过usb接口发送至上位机，上位机根据接收到的电流信号和电压信号，可以计算得到桥式起重器各个工况下的能耗情况。
进一步地，本实施例中，所述电压变送器的型号为sin-dju，所述电流变送器的型号为xtr115。所述无线接收单元与上位机之间通过usb接口通信连接。
下面说明本实施例的使用方法：进行所有测试前，首先连接好测试系统（包括电流传感器和电压传感器的设置，传感器输出到无线采集单元的连接，无线接收单元到上位机的连接，传感器、节点供电电源的连接，笔记本电脑的供电连接），启动测试程序，完成节点初始化，调试好通信网络。然后现场人员继续对机构进行不同工况操作。机构空载时，小钩先提升再下降，此时记录实验数据，随后保持小钩不动，小车先左行再右行，此时再次记录实验数据。大钩先提升再下降，此时记录实验数据，随后保持大钩不动，大车先左行再右行，此时再次记录实验数据。机构满载时再次重复这四个动作。如图2所示，由于小钩（辅钩）、大钩（主钩）、小车、大车的电机是分别运行，则通过上述步骤，本实用新型可以分别测量各个电机空载和满载运行时的电流。
如图3所示，本实用新型的测量原理为：霍尔型传感器设备采集一次侧待测负载的电压和电流信号，传感器内的数据采样设备将检测信号转换为标准的4-20ma电流信号，该电流信号经电压变送器和电流变送器后变换为1-3.3v电压信号连接无线采集单元的ad采样端口，无线采集单元将ad采样完成的数据转换为无线信号进行实时无线发送。无线接收单元该无线信号进行接收，检测数据帧头满足接收协议时对其进行进一步处理，处理完成的信号经usb接口连接上位pc机，并借助数据采集和分析软件将该数据进行显示。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
1.一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，其特征在于，包括霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、电压变送器、电流变送器、无线采集单元、无线接收单元和上位机，所述霍尔电压传感器设置在控制变压器的二次侧，所述霍尔电压传感器的输出端通过电压变送器与无线采集单元连接，用于测量控制变压器的二次侧的输出电压并通过无线采集单元发送给所述无线接收单元，所述霍尔电流传感器设置在桥式起重机各个电机主回路的电源输入端，所述霍尔电流传感器的输出端通过电流变送器与无线采集单元连接，用于测量各个电机的工作电流并通过无线采集单元发送给所述无线接收单元，所述无线采集单元与所述无线接收单元之间通过zigbee通信网络连接，所述无线接收单元与所述上位机之间通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，其特征在于，还包括加速度传感器和压力传感器，所述加速度传感器设置在起重机起升机构上，所述压力传感器和加速传感器的输出端分别连接一个无线采集单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，其特征在于，所述无线采集单元和无线接收单元的型号为stm32w108。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，其特征在于，所述电压变送器的型号为sin-dju，所述电流变送器的型号为xtr115。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的桥式起重机能耗监测装置，其特征在于，所述无线接收单元与上位机之间通过usb接口通信连接。
技术总结