一种便于维护的紧固件智能监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及监控设备技术领域，具体涉及一种便于维护的紧固件智能监测装置。


背景技术：

2.紧固件是用于紧固连接的重要机械零件。大型机械、设备及建筑的紧固件连接状态直接影响着安全生产运营。预防紧固件松脱也是各行业安全管理的重要工作之一。目前判断紧固件连接状态的主要方式是通过人工敲击紧固件及目视防松线两种，可靠性与时效性有待提升。目前已有的部分用于监测紧固件状态的设备，其检测点嵌入设置在紧固件内，在进行后续维护检修时，经常需要拆卸下紧固件，从而对该监测设备进行维护与检查，增加了维护人员的工作量，且拆装紧固件的次数增多后，造成紧固件更易松脱。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种便于维护的紧固件智能监测装置，其便于后期维护检修，且可进行无线充电，减小了操作人员的工作量。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
5.一种便于维护的紧固件智能监测装置，包括支撑垫圈和检测盒，所述检测盒可拆卸地设置在支撑垫圈的侧面，检测盒与支撑垫圈刚性连接；所述支撑垫圈的中心设有通孔，紧固件贯穿所述通孔，所述支撑垫圈的两个垫面分别与紧固件和被紧固件贴合；所述检测盒内集成有控制模块、压力检测模块、通信模块和可感应电源模块，所述压力检测模块、通信模块和可感应电源模块分别与控制模块电性连接；所述压力检测模块的感应头贯穿检测盒、并与被紧固件贴合，所述检测盒的外壳上对应可感应电源模块设有无线充电区。
6.优选的，所述压力检测模块的感应头穿过支撑垫圈的垫面所在平面朝向被紧固件延伸。
7.优选的，所述压力检测模块上集成有压力传感器、温度传感器和振动传感器，所述压力传感器的信号输出端、温度传感器的信号输出端和振动传感器的信号输出端分别与控制模块的多个信号输入端一一对应通信连接。
8.优选的，所述控制模块内预设有多个等级的压力阈值，每个压力阈值分别对应一个报警等级，所述控制模块用于将压力检测模块采样的压力值与多个压力阈值比较后，输出对应等级的报警信号。
9.优选的，所述检测盒上设有报警灯，所述报警灯与控制模块的信号输出端连接，当所述控制模块输出报警信号时，所述报警灯亮。
10.优选的，所述通信模块包括天线，所述天线呈螺旋形盘旋设置在检测盒内；所述天线用于将采集的数据通过射频信号传输给其他远程设备。
11.优选的，可感应电源模块包括蓄电池与无线充电接收端芯片，所述无线充电接收端芯片的输出端连接蓄电池，所述无线充电接收端芯片对应无线充电区的位置平铺设置在
检测盒内。
12.优选的，所述无线充电接收端芯片内集成有无线充电线圈，所述无线充电线圈呈圆形，所述检测盒上的无线充电区为圆形平面。
13.本实用新型的有益效果是：本实用新型的紧固件智能监测装置，其能实现全天候自动监测紧固件连接状态的功能，在维护检修时可不拆除与紧固件连接的支撑垫圈，仅拆下支撑垫圈侧面的检测盒，即可对该监测装置的电气部分进行检修；当检修完毕后，将检测盒重新安装到支撑垫圈上，通过调节检测盒与支撑垫圈连接的松紧度，同时监控压力检测模块的感应头采集到的压力值，直到该压力值在合格的检测范围内，即完成了对该紧固件监测装置的检修。该装置便于后期维护检修，维护时不破坏紧固件的连接，减小了操作人员的工作量；还可通过无线感应充电对其补充电能，整体上延长了本装置的使用周期。
附图说明
14.图1为本实用新型整体结构示意图；
15.图2为本实用新型内部结构示意图；
16.图3为本实用新型侧面视图；
17.图4为本实用新型系统组成框图。
18.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
19.1、支撑垫圈，101、通孔，2、检测盒，3、控制模块，4、压力检测模块，401、感应头，5、通信模块，501、天线，6、可感应电源模块，601、无线充电区，602、无线充电线圈。
具体实施方式
20.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
21.如图1～2所示，本实施例提供一种便于维护的紧固件智能监测装置，包括支撑垫圈1和检测盒2，支撑垫圈1优选使用耐腐蚀、刚度佳的金属材料，例如钢材；检测盒2可采用刚度较佳的塑胶材料，例如abs、pp或其他树脂材料等；所述检测盒2通过螺钉可拆卸地设置在支撑垫圈1的侧面上，检测盒2与支撑垫圈1刚性连接；所述支撑垫圈1的中心设有通孔101，紧固件贯穿所述通孔101，所述支撑垫圈1的两个垫面分别与紧固件和被紧固件贴合；如图4的系统结构框图所示，所述检测盒2内集成有控制模块3、压力检测模块4、通信模块5和可通过无线充电的可感应电源模块6，所述压力检测模块4、通信模块5和可感应电源模块6分别与控制模块3电性连接；所述压力检测模块4的感应头401贯穿检测盒2、并与被紧固件贴合，所述检测盒2的外壳上对应可感应电源模块6设有无线充电区601。
22.本实施例的紧固件监测装置尤其适用于利用杆状连接件将物体进行紧固连接时，对连接点的紧固程度进行全天候实时监测。例如，当采用螺栓作为紧固件，将某部件压接到另一部件上时，可将螺栓的螺杆部先贯穿支撑垫圈1中心的通孔101，再将螺栓旋转固定到两个被压接件上，螺栓的头部径向尺寸大于支撑垫圈1的通孔101孔径，使得螺栓的头部将支撑垫片牢固地压紧在被压接件上。支撑垫片一面受到螺栓头部的轴向压力、另一面受到被压接件的反向的压力，由于力的相互作用，两种力相互抵消，使支撑垫片的位置保持不变。检测盒2在支撑垫片侧面可拆卸地设置，当检测盒2为安装状态时，检测盒2与支撑垫片
之间为刚性连接。压力检测模块4的感应头401贯穿检测盒2、并与被紧固的物体表面贴合，当旋紧螺栓时，压力检测模块4的感应头401同时感应到被紧固的物体对压力检测模块4的反作用力，该反作用力的值近似等于支撑垫片(或紧固件)对被紧固物体的压力。这个压力值的大小能够直接反映出紧固件对被紧固物体的紧固程度，当紧固件松脱时，监测到的压力值会同步减小。压力检测模块4将监测到的压力值传输到控制模块3中，控制模块3将实时的检测数据与预设的阈值进行比对，根据判断结果得到当前压力值是否在合格的压力范围内。若是控制模块3判断紧固件已经松脱，则将监测数据和判断结果一并发送到通信模块5；若是控制模块3判断紧固件处于正常的紧固状态，则将监测数据发送到通信模块5。通信模块5通过无线网络与上位机实现数据交互，其既将本装置的监测结果上传，也接收上位机下发的控制信号，例如操作人员通过上位机设定本监测装置的压力阈值或是设定本装置上报数据的频率。通信模块5在进行数据上报时，可提前通过上位机设置为周期性上报以及触发式上报。具体的，周期性上报即设定数据上传的频率，每个周期上报一次监测数据；触发式上报即当监测到压力值正常时，通信模块5不进行数据上报，当监测到压力数据异常时，异常的压力值触发通信模块5将一定时间段内的压力数据与压力数据判断结果一并上传到上位机，以对操作人员进行提醒。可感应电源模块6为整个装置提供工作电源，避免了采用传统的蓄电池供电时，电能耗尽时需拆卸检测盒2的壳体进行电池更换。为进一步延长该装置的使用周期，在检测盒2的壳体外表面上设有专用的无线充电区601，以匹配无线充电器的形状与尺寸，提高充电效率。若是设置为仅在工作人员需要测试数据时才上报，同时减小设备尺寸，还可设置可感应电源模块6为充电线圈与电容的组合。平时装置不工作，需要获取监测数据时，操作人员向充电线圈提供变化的磁场，充电线圈感应到变化的磁场产生电动势，为电容充电；电容充电后为装置供电。由于监测并发送一次压力信号的时间较短，通常低于20ms，因此在进行检测前才为可感应电源模块6进行无线充电，电容为装置提供短时的供电。当本装置的可感应电源模块6电能较低时，操作人员可将无线充电器放置在无线充电区601上，通过无线感应充电，即可实现对可感应电源模块6的电能补充。当对装置进行检修与维护时，不必拆除紧固件，仅需拆卸下检测盒2与支撑垫片之间的刚性连接(例如螺钉)，即可整个取下检测盒2。在对监测装置检修完毕后，将检测盒2重新安装到支撑垫圈1上，通过调节检测盒2与支撑垫圈1连接的松紧度，同时监控压力检测模块4的感应头401采集到的压力值，直到该压力值在合格的检测范围内，即完成了对该紧固件监测装置的检修，该装置即可继续对此处紧固件进行监测。该装置工作周期长，可通过无线充电及时补充电能；便于后期维护检修，维护时不破坏紧固件的连接，减小了操作人员的工作量。
23.本实施例中，如图3的侧面视图所示，所述压力检测模块4的感应头401穿过支撑垫圈1的垫面所在平面朝向被紧固件延伸。压力检测模块4的感应头401朝向被紧固的物体略微凸起，使得感应头401先于支撑垫圈1的垫面与被紧固的物体贴合，提升了压力监测精度。
24.本实施例中，所述压力检测模块4上集成有压力传感器、温度传感器和振动传感器，所述压力传感器的信号输出端、温度传感器的信号输出端和振动传感器的信号输出端分别与控制模块3的多个信号输入端一一对应通信连接。在监测紧固件是否松脱的同时，还可通过温度传感器和振动传感器监测紧固件安装位置的温度变化情况和振动情况，当此处紧固件松脱时，监测的温度数据和振动数据可用于操作人员辅助分析紧固件松脱原因，使本装置能充分利用现有资源、提供更加完善的功能。
25.本实施例中，所述控制模块3内预设有多个等级的压力阈值，每个压力阈值分别对应一个报警等级，所述控制模块3用于将压力检测模块4采样的压力值与多个压力阈值比较后，输出对应等级的报警信号。根据松脱程度将报警信号分为多个不同等级，以对应紧固件松脱时的不同缓急程度。当操作人员在上位机接收到多个紧固点的报警信号时，可根据不同地点的报警信号等级进行维修人员的调度，较大限度地保证各处紧固点的安全性。
26.本实施例中，所述检测盒2上设有报警灯，所述报警灯与控制模块3的信号输出端连接，当所述控制模块3输出报警信号时，所述报警灯亮。当控制模块3判断当前监测到的压力数据异常时，其向通信模块5输出报警信号，同时向报警灯输出控制信号，使报警灯常亮或闪烁，以提醒附近的巡逻人员此处有异常。进一步的，还可将检测盒2的壳体材质设置为透明，以增加报警灯的灯光辐射范围，起到更好的警示作用。
27.本实施例中，所述通信模块5包括天线501，如图2所示，所述天线501呈螺旋形盘旋设置在检测盒2内；所述天线501用于将压力检测模块4采集的数据通过射频信号传输给其他远程设备，例如上位机或信号接收转发系统。通信模块5采用无线通信的方式，其含有包括无线通信芯片的通信电路(例如升特公司的lora模块)以及天线501。为了节省通信模块5的占用空间，使本装置实现小型化，将天线501设置为螺旋形盘旋设置在检测盒2内。
28.本实施例中，可感应电源模块6包括蓄电池与无线充电接收端芯片，所述无线充电接收端芯片的输出端连接蓄电池，所述无线充电接收端芯片对应无线充电区601的位置平铺设置在检测盒2内。
29.在紧固件需要长期处于紧固状态，不便于拆卸维护的使用场景下，为了延长本紧固件监测装置的使用周期，在实施例中将可感应电源模块6设置为可充电的电源，通过无线充电接收端芯片接收外部无线充电器的电能，为蓄电池充电，使得操作人员不必拆卸检测盒2的壳体去更换蓄电池。采用无线充电的方式，减少了操作人员的工作量。
30.本实施例中，如图2所示，所述无线充电接收端芯片内集成有无线充电线圈602，所述无线充电线圈602呈圆形，所述检测盒2上的无线充电区601为圆形平面。
31.无线充电线圈602可采用漆包线绕制的扁平线圈，本实施例采用电磁感应式充电，无线充电接收端芯片可采用型号ny8605。
32.当本装置电量不足或因其他情况需要进行电量补充时，操作员将无线充电器与检测盒2上的无线充电区601的形状、位置相匹配，即将无线充电器的无线充电发射端线圈放置到无线充电接收端芯片的有效距离内，即可实现对蓄电池进行电量补充。
33.工作原理：
34.本装置将支撑垫圈1与检测盒2进行可拆卸的刚性连接，当正常工作状态时，紧固件贯穿支撑垫圈1，支撑垫圈1被夹紧在紧固件与被紧固物体之间，同时，检测盒2上的压力检测模块4检测到被紧固物体与紧固件之间的压力，控制模块3头将该压力数据与预设的压力阈值比对后输出判断结果。当判定紧固件松脱时，通信模块5通过无线网络向上位机报警，同时将检测的压力数据、温度数据和振动数据发送到上位机，以便于操作人员对紧固件松脱的情况进行应对。在需要进行设备维护检修时，操作人员可不断开紧固件与被紧固物体之间的连接，只需要拆卸下检测盒2即可进行检修；检修完毕后将检测盒2安装回支撑垫片即可，不破坏紧固点的连接，同时减少了操作人员的工作量。当本监测装置电量不足时，可通过无线感应充电方式对可充电的可感应电源模块6进行充电，以及时补充蓄电池的电
量，延长本装置的使用周期。
35.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。