CN119394256A 一种水工闸门运行姿态监测预警装置及方法 （华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司）

司一种水工闸门运行姿态监测预警装置及方法本发明公开了一种水工闸门运行姿态监测再通过监测控制模块对各传感器监测数据集中隶属度原则模糊综合评估方法获取闸门运行姿2所述控制器模块通过与电源模块、通讯模块、摇转传感器模块、加所述通讯模块利用ModBus无线通讯协议与测力传感器模块和用户终端建立信息交互，用于接收或发送测力传感器模块的监测数据以及经所述加速度传感器模块具备运行激振加速度信息监测功能；所述所述装置还包括信息存储模块，将控制器模块收集和处理的闸门启闭力F、闸门姿态所述加速度传感器模块为：沿闸门底缘主横梁左右对称布置1～3组加速度传感器模所述摇转传感器模块为：沿闸门顶梁左右对称均匀布置1～3组摇转传感所述控制器模块为：在水工闸门门顶部位左右对称布置1～2组控制器(1)沿闸门底缘主横梁左右对称布置1～3组加速度传感器模块，并且确保模块位于腹(5)通过控制器模块对各传感器监测数据进行收集和集中处理，所述数据收集过程包3(6)在装置具备通讯条件时，通讯模块利用ModBus无线通讯协议接收测力传感器模块测力传感器通过电子测量方法获得测试部位的支持力FN，则测试部位的启闭力F9按式式(1)中，β为测试部位钢丝绳与滑轮组之间形成的夹角水工闸门启闭过程中启闭力F呈动态发展的特征，通过测力传感器对A(k)=x=⃞f(n)w$(k=0,1,2,…,N-1)(3)和A2和f2采用128点或256点或512点数据的快速傅立叶积分FFT分析法，经4通过式(6)的解算，可获得N个量能值A(krz),将量能值从大到小进行排序获得顺序集合则集合中最大的前三个量能值A(kp,)、A(kr2)、A(kr3)对应的频率即为闸门启闭力T频率信息频谱的主频kp、次频krz和再次频krge所述摇转传感器模块包括3轴加速度计和3轴陀螺仪传感器，通过电子测量方法由3轴z,5再通过式(10)将四元数转换为闸门的姿所述加速度传感器通过3轴加速度计对水工闸门振动进行测量，测试部位的竖向振动vc6n/2ff)；水工闸门启闭过程中，通过加速度传感器对水工闸门运行激振加速度信息进行连续N息频率信息频谱的主频次频kr和再次频kro7.根据权利要求3所述的一种水工闸门运行姿态监测预警装置的监测方法，其特征在首先将装置采集的监测数据分为8个单一因素，并分别对各单一因素开展评估指标Γ8}的等级评定，基于对水工闸门运行安全姿态的影响程7根据式(14)解算各单一因素归一化处理后的评定结果，再按照表一所根据最大隶属度原则利用模糊综合评估方法按式(16)综合辨识水工由式(16)计算结果可知综合多因素最大隶属度μ在灾度辨识评估矩阵M中所对应的元将上述获取的闸门运行姿态信息频谱的主频次频和再次频与水工闸门固有和辨识提供决策数据的功能。8[0010]所述通讯模块利用ModBus无线通讯协议与测力传感器模块和用户终端建立信息9[0017]所述摇转传感器模块为：沿闸门顶梁左右对称均匀布置1[0019]所述测力传感器模块为：在平衡滑轮两侧钢丝绳部位分别布置1组测力传感器模[0021](1)沿闸门底缘主横梁左右对称布置1～3组加速度传感器模块，并且确保模块位[0025](5)通过控制器模块对各传感器监测数据进行收集和集中处理，所述数据收集过[0026](6)在装置具备通讯条件时，通讯模块利用ModBus无线通讯协议接收测力传感器[0030]测力传感器通过电子测量方法获得测试部位的支持力钢丝绳与滑轮组之间存在的摩擦力以及滑轮组的机械效率，水工闸门启闭力F按式(2)校F=x专(2)[0036]水工闸门启闭过程中启闭力F呈动态发展的特征，通过测力传感器对水工闸门启t2=-wf,所以A(k)可表示为式(5)；[0045]通过式(6)的解算，可获得N个量能值A(krz),将量能值A(kr)从大到小进行排序获得顺序集合则集合中最大的前三个量能值A(kr2)A(kr2)A(kr3)对应的频率即为闸门启闭力T频率信息频谱的主频kp次频krz和再次频kpgo,动处理器使用四元数法进行水工闸门姿态融合解算，按式(8)计算角速度的误差补偿量ωbias；[0057]式(8)中，a*为加速度计测量值的归一化向量；v,为重力方向向量；Err为误差；[0069]所述加速度传感器通过3轴加速度计对水工闸门振动进行测量，测试部位的竖向vc[0082]首先将装置采集的监测数据分为8个单一因素，并分别对各单一因素开展评估指[0090]根据最大隶属度原则利用模糊综合评估方法按式(16)综合辨识水工闸门运行姿[0093]由式(16)计算结果可知综合多因素最大隶属度μ在灾度辨识评估矩阵M中所对应[0095]将上述获取的闸门运行姿态信息频谱的主频次频和再次频fkr、kag、kg,、k、kir⃞,与水工闸门固[0114]所述通讯模块在具备通讯条件时利用ModBus无线通讯协议与测力传感器模块和[0119](1)沿闸门底缘主横梁左右对称布置1～3组加速度传感器模块，并且确保模块位[0123](5)通过控制器模块对各传感器监测数据进行收集和集中处理，所述数据收集过[0124](6)在装置具备通讯条件时，通讯模块利用ModBus无线通讯协议接收测力传感器[0126](1)测力传感器通过电子测量方法获得测试部位的支持力FN，则测试部位的启闭[0127]F'=(1)[0129]F=x专(2)[0131](2)水工闸门启闭过程中启闭力F呈动态发展的特征，本发明结合频谱分析的方[0140]通过式(5)的解算，可获得N个量能值A(kr),将量能值A(kry)从大到小进行排序获得顺序集合则集合中最大的前三个量能值A(kr)、A(kr2)、A(kr3)对应的频率即为闸门启闭力T频率信息频谱的主频kr、次频kr2和再次频krge[0142](1)所述摇转传感器模块包括3轴加速度计和3轴陀螺仪传感器，通过电子测量方,行连续N次采样(N取128或256或512)，并按照权利要求3中(3.2)的流程获取水工闸门运行[0166](1)考虑到水工闸门运行姿态的辨识牵涉到许多因素，难以用单一因素进行准确置采集的监测数据分为8个单一因素，并分别对各单一因素开展评估指标{Γ1、Γ2、Γ3、[0179]由式(16)计算结果可知综合多因素最大隶属度μ在灾度辨识评估矩阵M中所对应频谱的主频次频kr}和再次频与水工闸门固有频率进行校验比对，以保障设备安全运[0185](1)沿闸门底缘主横梁左右对称布置1～3组加速度传感器模