专利名称：一种浮船坞挠度监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用压力传感原理进行挠度监测的装置，具体地说是一种适用于浮船坞挠度的实时监测装置。
背景技术：
现今船坞的规模与自动化程度越来越高，对船坞的安全性要求也越高。众所周知， 港口船坞工作状态的安全与否决定着企业员工的人身安全乃至整个船厂的生死存亡，船坞 的技术改造工作因此需要被提到日程上来，因为我国现有的浮船坞很大比例都是处于工作 时间长甚至超期服务的状态，这对船坞的安全生产影响巨大。结合船坞的实际工作过程，主 要是在有船进坞和出坞的情况下也就是浮坞和沉坞的过程中其参数监测是非常重要。如果 没有有效的监测措施则不能根据船坞的倾斜状态和坞体变形状态来正确控制各个水仓的 进水和出水，从而使船舶进出船坞受到严重影响，降低工作效率，还可导致船坞长度或宽度 方向应力受力不均勻，产生安全事故。针对以上情况，必须加大船坞的自动化监测力度，以确保船坞安全生产。2005年武汉理工大学于中国期刊《造船技术》中所发表的《浮船坞参数监测技术 研究与系统实现》公开了一种适用于浮船坞挠度的实时监测系统，所述系统在船坞甲板与 左右坞墙之间设有若干压力变送器，压力变送器分别固定安装在甲板的左、右侧边上，且同 一侧的压力变送器处于同一水平线上，各个压力变送器外接水管，在水管的一定高度用连 通管连接各变送器的水管；各个压力变送器通过数据总线、A/D转换卡，与工业控制计算机 相连。这样，当船坞甲板有变形时，会直接引起变送器随着甲板变形，工业控制计算机可 通过变形前后各压力变送器所测得的压力参数，通过高程的线性数学关系计算，得到关于 船坞挠度的数学模型。上述现有技术对于系统的管路布置未作出具体设置，单纯“在水管的一定高度用 连通管连接”，无法解决实际操作过程中水量供给、液位控制、水管中液位低于连通管所引 起的监测失效等问题。
实用新型内容本实用新型的目的提供一种具有完善管路系统的浮船坞挠度监测装置。为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案一种浮船坞挠度监测装置，该装 置包括管路系统和电路系统，其中电路系统包括通过数据总线依次连接的压力变送器、A/ D转换卡与系统主机，管路系统包括水管，其中压力变送器位于船坞甲板与左、右坞墙之间， 各压力变送器分别固定安装在甲板的左、右侧边上，且同一侧的压力变送器数量至少为3 个、处于同一水平线上，管路系统还包括水箱，所述水管的一端于底部与水箱连通，其余各 端与各压力变送器相接，其中水箱中贮有一体体积的液体，且水箱的安装高度高于任意压 力变送器，水管与压力变送器之间通过软管连接。[0009]将水箱安装点确定的原则是水箱安装高度要高于任意监测布置点压力变送器的 高度，以保证水箱中的液体流入与水箱底部连接的水管和与水管连接的压力变送器，并压 力变送器处产生相应的液压；在保证水箱中贮有一体体积的液体的前提下，能有效解决水 管中液位低于连通管所引起的监测失效的问题；通过往水箱贮水，能够直接实现对管路系 统的水量供给与液位控制，免除了对各个水管进行控制处理的繁琐操作；考虑到安装位置 在船坞甲板侧边上，当船坞甲板有变形的情况会直接引起变送器随着甲板变形，为了便于 安装以及实现水管与压力变送器的有效连接，水管与压力变送器之间采用软管来连接；其 中电路系统的数据处理过程沿用成熟的现有技术，能够有效地实现本系统的监测功能。进一步，所述水管包括固定在左、右坞墙上的两个主水管以及与各压力变送器 一一对应连接的分水管，分水管与同一侧的主水管连通，两主水管与水箱之间通过一个三 通管相连通。出于工业应用，节省用材的考虑，该设计有效简化了管路结构，实现就近、直接 的管路连接。进一步，所述水箱中贮有的液体为防冻、防腐溶液，且该溶液液面为一层液体石 蜡，其中液体石蜡可以防止液体挥发，水箱中的液体采用防冻、防腐溶液更进一步保证了整 个装置能长期稳定使用。进一步，所述电路系统还包括安装在船坞底部、分布在船坞的四个角区域内的四 个压力传感器，所述四个压力传感器分别通过数据总线与A/D转换卡、系统主机顺次连接。根据四个压力传感器所检测的水压值，系统主机可以分析得到相应位置的吃水深 度，从而估计船坞整体与局部的沉浮状态以及纵、横方向上的倾斜角度。现以在同侧安装5个压力变送器为例，说明估计船坞整体与局部的沉浮状态对船 坞挠度监测的影响同侧的压力变送器基本在同一水平线上，并且安装位置在船坞甲板侧边上，在初始状态时，设各变送器的液位高度分别为hl，h2，h3，h4，h5(只以一侧为例)且近似的hi = h2 = h3 = h4 = h5当发生变形后，各个点的液位高度变为hl’，h2’，h3’，h4’，h5’，考虑两种情况当船体处于近似水平状态时，各点所对应的甲板的变形(挠度值)可以近似的用 变形后的液位值减去变形前的液位值，即各点挠度Ah = hi，-hi(i = 1, ... 5)当船体有倾斜，纵倾对计算挠度有影响，横倾对计算挠度没有影响，此时，各点的 挠度不再是变形的高度之差，而是需要将倾斜因素考虑一起计算。因此，采用如下方法1)在平衡状态或未载货的状态(没有倾斜)下，5个变送器的液位高度即水箱的 液位高度为一条直线，计算居中的3个变送器到该直线的距离，得到原始的甲板变形量，该 变形就是船甲板的原始挠度；2)在船坞沉浮过程中，船体有倾斜，此时按照1)方法得到新的各个点的挠度值， 将该值减去原始挠度，得到实际变形量(挠度)。纵横倾参数和四角吃水参数根据安装在船坞的四角的四个压力传感器得到实际 的吃水深度和计算所得纵横倾参数来确定，并一同列入系统主机的数据库中，成为系统主 机建立关于船坞挠度监测数学模型的参数。进一步，为避免传输线间的干扰，实现有效的通信，所述压力变送器、压力传感器与A/D转换卡之间分别设有信号隔离器。以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进一步的说明
图1是本实用新型中管路系统的结构示意图。图2是本实用新型中电路系统的结构框图。图中箭头方向表示数据传输方向。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型所提供的一种浮船坞挠度监测装置包括管路系统和 电路系统，其中电路系统包括压力变送器、A/D转换卡与系统主机，以及通过数据总线依次 连接的四个压力传感器、A/D转换卡与系统主机两部分；管路系统包括水管、水箱4，所述水 管包括两个主水管1以及与各压力变送器3 —一对应连接的分水管2，分水管2与同一侧的 主水管1连通，两主水管1与水箱4之间通过一个三通管5相连通，水箱4的安装高度高于 任意压力变送器3，水管与压力变送器3之间通过软管连接；所述压力变送器3、压力传感器 与A/D转换卡之间分别设有信号隔离器。其中压力变送器3采用EJA110A，主水管1采用PPR250热水管，分水管2采用 PPR200热水管；水箱4采用3mm不锈钢制造，水箱4液面高度为1. 2m ；水箱4的溶液采用 10%的防冻液，水箱4液面采用液体石蜡防止水分挥发。系统主机采用工业控制计算机，船 坞甲板的挠度变形和四角吃水深度，分别由压力变送器3送到计算机内部进行处理。计算机的PCI插槽内安装PCI总线的A/D转换板卡，变送器、传感器测得的模拟量 经过转换成数字量后被计算机识别，计算机将此数据进行保存、计算、分析处理。本系统所 采用的A/D转换卡是凌华公司的(ADLink)的PCI-9114DG增强型多功能数据采集卡，提供 16位高精度的A/D转换和32个单端模拟输人通道，足以满足系统的采样数据精度和传感器 的点数要求。船坞的挠度检测采用10个点，即将10台压力变送器3分别安装在船坞甲板 两边，每边各5台，点数越多，挠度测量越精确，但是相应的成本越高。在考虑了成本和测试 精度两者兼顾的情况，以及船坞实际尺度本系统监测的船坞长181m，宽45m)，采用每边各5 台的检测硬件配置方案。四角吃水是由安装在船坞四个角的压力传感器测得的，反映了船 坞平面的四个角吃水深度情况。
权利要求一种浮船坞挠度监测装置，该装置包括管路系统和电路系统，其中电路系统包括通过数据总线依次连接的压力变送器、A/D转换卡与系统主机，管路系统包括水管，其中压力变送器位于船坞甲板与左、右坞墙之间，各压力变送器分别固定安装在甲板的左、右侧边上，且同一侧的压力变送器数量至少为3个、处于同一水平线上，其特征在于，管路系统还包括水箱，所述水管的一端于底部与水箱连通，其余各端与各压力变送器相接，其中水箱中贮有一体体积的液体，且水箱的安装高度高于任意压力变送器，水管与压力变送器之间通过软管连接。
2.根据权利要求1所述的浮船坞挠度监测装置，其特征在于，所述水管包括固定在左、 右坞墙上的两个主水管以及与各压力变送器一一对应连接的分水管，分水管与同一侧的主 水管连通，两主水管与水箱之间通过一个三通管相连通。
3.根据权利要求1所述的浮船坞挠度监测装置，其特征在于，所述水箱中贮有的液体 为防冻、防腐溶液，且该溶液液面为一层液体石蜡。
4.根据权利要求1所述的浮船坞挠度监测装置，其特征在于，所述电路系统还包括安 装在船坞底部、分布在船坞的四个角区域内的四个压力传感器，所述四个压力传感器分别 通过数据总线与A/D转换卡、系统主机顺次连接。
5.根据权利要求1或4所述的浮船坞挠度监测装置，其特征在于，所述压力变送器、压 力传感器与A/D转换卡之间分别设有信号隔离器。
专利摘要本实用新型公开一种浮船坞挠度监测装置，该装置包括管路系统和电路系统，其中电路系统包括通过数据总线依次连接的压力变送器、A/D转换卡与系统主机，其中各压力变送器分别固定安装在甲板的左、右侧边上，且同一侧的压力变送器处于同一水平线上，管路系统包括水管、水箱，所述水管的一端于底部与水箱连通，其余各端与各压力变送器相接，其中水箱的安装高度高于任意压力变送器，水管与压力变送器之间通过软管连接。本实用新型克服了以往技术中出现的水量供给、液位控制、水管中液位低于连通管所引起的监测失效等问题，提供了一种具有完善管路系统的浮船坞挠度监测装置，同时该装置管路结构较为简单，可长期使用。
文档编号G01B13/14GK201569421SQ20092029384
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者杨光祥, 梁华 申请人:杨光祥