一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统

技术领域

本发明涉及立体车库技术领域，尤其是涉及一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统。

背景技术

立体车库能够节约空间并有效解决城市车位紧张的问题，目前已得到广泛的应用。其中，升降横移类车库应用最为广泛，升降传动装置多采用链条结构。但立体车库的链条故障问题较多，安全性低。在使用时链条卡住，松脱的情况时有发生并且难以提前发现，存在一定的安全隐患。若在松链情况下仍然使用升降横移机构，可能会导致载车板倾斜或坠落，损害人们的人身财产安全。因此，确保传动链条处于紧张状态，避免松弛至关重要。

现有的链条检测大多使用松链检测装置，结构包括摆臂和压紧件，能够检测链条是否松脱并且可以进行二次检测，保证结果的准确率。但是，传统的松链检测装置占用体积大，需要逐个排查确认防止误报警的方式较为耗时，且无法对链条进行实时检测和监控。对于松链开关来说，虽然在立体车库链条检测时体积小，可以进行实时报警；但存在的不足是松链开关数量较多的情况下不便于组网且无法对车库链条两端运动不平衡、运动速度不同导致的载车板倾斜问题进行检测。

光纤传感技术已逐渐成熟，在测量精度、安全性和抗干扰能力方面有明显的优势，光纤光栅作为快速发展中的光无源器件，已被广泛应用于温度和应力应变的测量，其检测原理主要是通过外界某些特定的环境或物理因素(如温度、应力应变)对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息。使用光纤光栅对承重链条进行脱松、受力的应变检测精确度高、节省人工成本，与传统链条检测方法相比具有占用空间小，可进行实时检测监控，免受电磁信号干扰，可靠性强，便于组网的优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统，结构简单、占用体积小、测量准确，可实时检测监控的光纤光栅式应力应变传感器、相应的固定贴合装置，实时感知立体车库车位使用时链条受力的造成的应变，防止链条松脱的情况发生，同时，可根据同一载车板链条的受力变化检测载车板平衡性。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统，包括设置于载车板四周的链条，所述链条的一侧均布有光纤光栅传感器，所述链条或载车板上还设有光纤温度传感器，所述光纤光栅传感器、光纤温度传感器通过引出光纤与光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪与远程监控中心连接。

优选的，所述链条包括依次设置的通过辊子连接的外链节、内链节，所述光纤光栅传感器包括位于链条一侧均布的软质支撑板，所述支撑板内设有光纤布拉格光栅传感单元，所述支撑板的上方设有插入辊子之间的上卡板，其下方设有插入辊子之间的下卡板。

优选的，所述上卡板的末端向下倾斜，所述下卡板为水平结构。

优选的，所述上卡板、下卡板通过连接轴连接在支撑板上。

优选的，所述支撑板的两侧设有通过弹性带连接的中卡板，所述中卡板与外链节的位置对应，其末端设有向内弯的平滑结构。

优选的，所述支撑板与弹性带之间设有与支撑板连接的贴合装置。

优选的，所述载车板的一侧设有与引出光纤连接的通信光缆。

优选的，所述支撑板的材质为弹性材料，所述光纤光栅传感器的外侧还涂覆有绝热材料。

因此，本发明采用上述一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统，结构简单，可以实时监测，测量方便准确。本发明的检测系统通过上卡板、下卡板的两端分别与支撑板两端连接，受到拉力时可以伸长一定距离。支撑板两侧的贴合装置将光纤光栅传感器与被测链条紧密贴合，保证链条的受应力情况反应到光纤光栅传感器上。光纤光栅传感器通过引出光纤将反射光波长信号传递到光纤光栅解调仪上，

同时，在被测环境(立体车库)中置入一根准确测温的光纤温度传感器，可以消除车库环境温度对反射波长的影响，从而准确得到的由应变引起的中心波长变化。光纤光栅解调仪将光纤波长信号进行分析，并与链条应变情况对应起来，实现传动链条应变的测量。光纤光栅解调仪将各参数值实时传输到远端的远程监控中心，再通过远程监控中心的结构健康分析软件完成数据的存储、分析和可视化显示。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统的应用场景示意图；

图2是一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统中支撑板的结构示意图；

图3是一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统中链条的主视图；

图4是一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统中链条的侧视图；

图5是一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统中贴合装置的示意图；

图6是一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统的模块图。

附图标记

1、光纤光栅传感器；1-1、上卡板；1-2、下卡板；1-3、贴合装置；1-4、弹性带；1-5、中卡板；1-6、光纤布拉格光栅传感单元；1-7、支撑板；1-8、引出光纤；

2、链条；2-1、辊子；2-2、外链节；2-3、内链节；

3、通信光缆；4、载车板。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的主旨或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。这些其它实施方式也涵盖在本发明的保护范围内。

还应当理解，以上所述的具体实施例仅用于解释本发明，本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明/发明的保护范围之内。

本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其它要素的可能。术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“附着”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用词典中定义的术语应当被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本文有明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作为详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

本发明说明书中引用的现有技术文献所公开的内容整体均通过引用并入本发明中，并且因此是本发明公开内容的一部分。

实施例一

一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统，包括设置于载车板4四周的链条2，链条的一侧均布有光纤光栅传感器1，光纤光栅传感器通过引出光纤与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与远程监控中心连接。载车板的一侧设有与引出光纤1-8连接的通信光缆3，实现光纤光栅传感器采集的数据稳定传递给远程监控中心。

链条包括依次设置的通过辊子2-1连接的外链节2-2、内链节2-3，光纤光栅传感器包括位于链条一侧均布的软质支撑板1-7，支撑板内设有光纤布拉格光栅传感单元1-6，支撑板的材质为弹性材料，保证光纤布拉格光栅传感单元有效采集链条的数据信息。

支撑板的上方设有插入辊子之间的上卡板1-1，其下方设有插入辊子之间的下卡板1-2。上卡板的末端向下倾斜，下卡板为水平结构，通过上卡板与下卡板实现支撑板的稳定连接。上卡板、下卡板通过连接轴连接在支撑板上，实现支撑板变化过程中角度的调节。

支撑板的两侧设有通过弹性带1-4连接的中卡板1-5，通过弹性带实现中卡板的位置变动。中卡板与外链节的位置对应，其末端设有向内弯的平滑结构，保证中卡板与外链节的稳定连接。支撑板与弹性带之间设有与支撑板连接的贴合装置1-3，贴合装置保证支撑板与链条稳定连接的同时，保证支撑板准确反应链条的应力。

本发明的检测系统使用时，首先将支撑板两端的上卡板、下卡板固定在辊子上，然后通过中卡板实现支撑板中部的固定，防止测量时光纤光栅传感器发生滑动影响检测结果的精准性。此时，上卡板与下卡板之间的链条为检测目标，检测时，无需将链条拆下，直接固定在链条上即可，实现实时检测和监控升降横向车库链条的功能。

并且，支撑板两侧通过贴合装置实现与链条外链节卡住，中卡板的横截面为三角形，将链条的外链节稳定的卡在中间，实现光纤光栅传感器紧密贴合在链条表面，减少了其他无关因素(光纤与链条贴合不紧实、光纤塑料板受挤压凸起)引起的光纤应变变化，进一步提高检测结果的精度。

当链条发生滑动、形变或受力伸长时，产生的应力可通过支撑板的弹性材料传递到管线布拉格光栅传感单元上，光纤光栅传感器再把信号通过引出光纤传递到光纤光栅解调仪内，通过信号分析处理，得出链条检测装置的应变情况，进一步得出立体车库链条的长度，判断链条是否存在松脱等现象，及时排除安全隐患。

实施例二

光纤布拉格光栅传感单元外侧包裹特殊的绝热材料，防止光纤受热影响，造成测量结果不准确。对于环境温度的变化，链条或载车板上还设有光纤温度传感器，实现温度数据的采集。采用“空分复用结合波分复用”的方案，并需要根据车位传动结构的监测关键点进行传感网络设置。

光纤布拉格光栅传感单元通过引出光纤与光纤光栅解调仪连接，通过分析扣除温度对于反射波长的影响，从而得到准确的应变值，最后将链条受力应变值与链条检测标准对应，判断是否可能存在脱松情况，排除风险。

具体来说，光纤布拉格光栅传感单元主要对竖直链条和水平链条的应变变化进行动态监测，光纤温度传感器主要对环境温度变化进行动态监测。光纤布拉格光栅的传感单元信号被反向传播后通过通信光缆传输到多通道动态光纤光栅解调系统，实时解调各个光纤布拉格光栅传感单元的波长漂移量并计算相应的外部参数值。多通道动态光纤光栅解调系统解调出来的各光纤布拉格光栅传感单元的外部参数值，通过计算机以太网实时传输至远端的车库运维监测中心的结构健康分析软件，完成数据的存储、分析及可视化显示。

实施例三

考虑载车板倾斜的情况。由于链条运动不平衡或运动速度不同导致载车板倾斜。在连接载车板的链条上分别安装同实施例一的光纤光栅传感器，并对光纤检测传感器进行分组。检测同一载车板的装置为一组，通过对比同一组的四个光纤布拉格光栅传感单元的返回值，分析每根链条的受力情况，判断载车板是否存在倾斜问题。设定检测阈值，如果传感器信号发生超出阈值的变化时说明载车板存在倾斜的情况。

因此，本发明采用上述一种基于光纤光栅的立体车库链条检测系统，结构简单、占用体积小、测量准确，可实时检测监控的光纤光栅式应力应变传感器、相应的固定贴合装置，实时感知立体车库车位使用时链条受力的造成的应变，防止链条松脱的情况发生，同时，可根据同一载车板链条的受力变化检测载车板平衡性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。