1.本发明涉及安全监测技术领域，具体而言，尤其是涉及一种螺栓预紧力监测系统、监测方 法、设备及存储介质。
背景技术：2.在碳排放指标、环保等多重压力下，清洁能源正在加速取代传统的石化能源，风电装机数 量和装机容量正在飞速增长。
3.巨大的装机容量和数量带来了巨大的运维需求，随着时间的推移，越来越多的风机开始结 束质保期，风机的工龄也越来越高，出现故障甚至事故的风险也越来越大，加强风机的运维保 障刻不容缓。
4.由于风机在户外长期承受交变的温湿度、震动、弯矩、载荷等复杂工况，为了保障其持续 稳定地运行，需要对多项关键数据进行频繁地监测。特别是作为风机关键连接部件的螺栓，其 预紧力值的大小和分散度直接决定着机组的载荷传递和运行安全。由于风机装机地点大多偏 远且分散(特别是海上风电)，频繁上下风机塔不方便、耗时长，螺栓数量十分庞大等原因，人 工巡检或驻守运维存在成本高、效率低、效果差、风险大等缺点，无法满足运维需求，因此应 用信息化手段实现关键数据的在线监测尤为必要。
5.有鉴于此，特提出本技术。
技术实现要素：6.针对于现有技术中如何实现螺栓预紧力监测的问题，本发明实施例提供了一种螺栓预紧 力监测系统、监测方法、设备及存储介质，能够有效的实现螺栓预紧力监测，保证安全生产的 进行。
7.本发明通过如下技术方案实现：
8.第一方面
9.本发明实施例提供了一种螺栓预紧力监测方法，包括：获取螺栓垫圈及法兰之间压力；构 建螺栓垫圈及法兰接触面图像；基于接触面图像以及压力形成压力柱状图，所述压力柱状图的 高度对应压力大小，对应的区域即为接触面区域。
10.在本方案中，通过获取螺栓垫圈及法兰之间压力，并结合具体的接触面图像，形成对螺栓 受力情况分布的精细化暂时，形成对应的区域-压力图像，能够直观的显示螺栓的整体受力情 况和不同区域受力情况，便于监控人员及时发现螺栓受力异常，使螺栓检修维护工作做到有的 放矢，为提前排除事故隐患提供条件。
11.进一步的，对螺栓垫圈及法兰接触面区域进行划分，获取不同区域的受力情况。
12.进一步的，还包括数据处理步骤，所述数据处理步骤基于接触面图像以及压力形成压力柱 状图进行数据处理，获取异常数据。
13.进一步的，对所述柱状图通过颜色进行压力大小区分。
14.第二方面
15.本发明实施例提供了一种螺栓预紧力监测系统，包括用于获取螺栓垫圈及法兰之间压力 的测力传感器；建模平台，所述建模平台基于螺栓垫圈及法兰接触面大小构建接触面图像，并 基于压力测力传感器的测量值，构建压力柱状图。
16.进一步的，所述测力传感器包括第一环形垫片、第二环形垫片以及测力模组；所述第一环 形垫片以及所述第二环形垫片间隔设置，形成间隔空间；所述测力模组设置在所述间隔空间中， 用于测试施加在所述第一环形垫片或所述第二环形垫片的压力。
17.进一步的，所述测力模组包括多个用于实现不同区域压力测试的测试点。
18.进一步的，还包括与所述测力传感器信号连接设置于本地端的边缘计算模组，所述边缘计 算模组用于获取预紧力的异常数据。
19.第三方面
20.本发明实施例还提供了一种螺栓预紧力监测设备，其特征在于，包括处理器、网络接口和 存储器，所述处理器、所述网络接口和所述存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算 机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如上 述螺栓预紧力监测方法。
21.第四方面
22.本发明实施例还提供了一种螺栓预紧力存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存 储有程序指令，所述程序指令被至少一个处理器执行时，用于实现上述的螺栓预紧力监测方法。
23.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
24.本发明实施例还提供了一种螺栓预紧力监测系统、监测方法、设备及存储介质，通过获取 螺栓垫圈及法兰之间压力，并结合具体的接触面图像，形成对螺栓受力情况分布的精细化暂时， 形成对应的区域-压力图像，能够直观的显示螺栓的整体受力情况和不同区域受力情况，便于 监控人员及时发现螺栓受力异常，使螺栓检修维护工作做到有的放矢，为提前排除事故隐患提 供条件。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构 成对本发明实施例的限定。在附图中：
26.图1为本发明实施例提供的一种螺栓预紧力监测系统的架构图；
27.图2为本发明实施例提供的测力传感器的结构示意图；
28.图3为本发明实施例提供的测力传感器的俯视图的结构示意图(不带第一环形垫片)；
29.图4为本发明另一个实施例提供的一种测力传感器的俯视图(不带第一环形垫片)；
30.图5为本发明实施例提供的一种螺栓预紧力监测方法的流程示意图；
31.图6为本发明实施例提供的一种螺栓预紧力监测电子设备架构示意图。
32.附图中标记及对应的零部件名称：
33.100-第一环形垫片、200-第二环形垫片、300-测力模组、310-第一测试点、320-第二 测试点
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作 进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明 的限定。
35.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普 通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混 淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
36.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该 实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个 说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实 施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一 个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说 明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列 出的项目的任何和所有组合。
37.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、
ꢀ“
外”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保护范围的限制。
38.实施例
39.如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种螺栓预紧力监测系统，包括用于获取螺栓垫圈 及法兰之间压力的测力传感器；建模平台，所述建模平台基于螺栓垫圈及法兰接触面大小构建 接触面图像，并基于压力测力传感器的测量值，构建压力柱状图。
40.如图2-图3所示，在一些实施例中，所述测力传感器包括第一环形垫片、第二环形垫片以 及测力模组；所述第一环形垫片以及所述第二环形垫片间隔设置，形成间隔空间；所述测力模 组设置在所述间隔空间中，用于测试施加在所述第一环形垫片或所述第二环形垫片的压力。
41.在本方案中，所述测力传感器包括间隔设置的第一环形垫片100以及第二环形垫片200， 所述第一环形垫片100以及所述第二环形垫片200间隔设置，并将测力模组300设置在所述 第一环形垫片100以及第二环形垫片200之间的空间中，通过第一环形垫片100以及第二环 形垫片200实现对所述测力模组300的保护，通过结构设计，能够将该测力传感器设置在紧 固螺栓的螺栓与法兰之间，能够有效的实现预紧力的测试。
42.其中，为了保证垫片的适用性，所述第一环形垫片100以及所述第二环形垫片200均可 采用螺栓标准配套的垫圈。
43.具体的，作为本领域技术人员应当知晓，为了保证结构的稳定性，所述测力传感器还应当 在所述间隔空间的内圈以及外圈之间设置壳体结构，保证间隔空间中模组的稳定性。
44.在一些实施例中，所述测力模组300包括多个第一测试点310，多个所述第一测试点310 沿第一圆周线间隔设置，所述第一圆周线的圆心与所述第一环形垫片100以及所述第二环形 垫片200的圆心所在的直线共线。
45.其中，通过多个第一测试点310的设置，能够准测量垫圈各部位受到的压强，便于判断螺 栓是否存在过载、欠载、偏载、失效等风险。
46.具体的，当垫圈总承力过大或过小，可知螺栓过载或欠载；当垫圈压力分布严重不均，可 知螺栓偏载。
47.在一些实施例中，所述测力模组300包括还包括多个第二测试点320，多个所述第二测 试点320沿第二圆周线间隔设置，所述第二圆周线的圆心与所述第一环形垫片100以及所述 第二环形垫片200的圆心所在的直线共线；所述第二圆周线的半径大于所述第一圆周线的半 径。
48.具体的，通过第二测试点320的设置，进一步增加了在螺栓的内外环之间间距较大的情 况在，测量的完整性，能够实现整体的区域的压力测试，进一步保证监测的准确性。
49.在一些实施例中，所述第一测试点310的测试区域包括第一边界，所述第一边界相对于所 述第一测试点310的测试区域的其他边界远离所述第一圆周线的圆心；所述第二测试点320 的测试区域包括第二边界，所述第二边界相对于所述第二测试点320的测试区域的其他边界 靠近所述第一圆周线的圆心；所述第一圆周线的圆心到所述第二边界的距离与所述第一圆周 线的圆心到所述第一边界的距离满足：r1大于等于r2，其中r2为所述第一圆周线的圆心到 所述第二边界的距离，r1为所述第一圆周线的圆心到所述第一边界的距离。
50.其中，通过针对于测试区域的覆盖面积的测量，进一步保证了测试的完整性，能够实现全 区域的测量。
51.在一些实施例中，所述第一环形垫片100以及所述第二环形垫片200之间的间隔距离为 10mm，通过对厚度的设置，在保证测量效果的前提下，降低对螺栓的稳定性造成影响。
52.在一些实施例中，所述测力模组300设置有温度补偿模组，通过对温度补偿模组的结构 设计，直接输出温度补偿后的多通道压力数据，不仅降低了安装施工量，还避免了复杂且专业 的一系列调试工作，且能够避免温度的影响。
53.在一些实施例中，还包括传输模组，所述传输模组设置于所述间隔空间中，所述传递模组 用于接受所述测力模组300的测试信号并传递。
54.在一些实施例中，还包括转换模组，所述转换模组用于连接所述测试模组以及所述传递模 组，用于将所述测试模组的压力信号转换为电信号。
55.在一些实施例中，所述传输模组支持nb-iot、lora、2g/3g/4g/5g无线传输协议件，采 用无线通信方案，无需大量接线，安装更加快捷方便。
56.在一些实施例中，还包括与所述测力传感器信号连接设置于本地端的边缘计算模组，所述 边缘计算模组用于获取预紧力的异常数据。
57.具体的，通过设置在本地端的边缘模组的设置，实现异常数据的本地分析，通过仅传输异 常数据的方式，降低数据的传输量，保证传输效率，降低传输延迟，保证数据传输的稳定性及 及时性，实现实时监测。
58.其中，所述边缘计算模组为fpga板卡，其中，fpga板卡型号为xilinx zc 706。
59.如图5所示，本发明实施例提供了一种螺栓预紧力监测方法，包括：获取螺栓垫圈及法兰 之间压力；构建螺栓垫圈及法兰接触面图像；基于接触面图像以及压力形成压力柱状图，所述 压力柱状图的高度对应压力大小，对应的区域即为接触面区域。
60.在本方案中，通过获取螺栓垫圈及法兰之间压力，并结合具体的接触面图像，形成对螺栓 受力情况分布的精细化暂时，形成对应的区域-压力图像，能够直观的显示螺栓的整体受力情 况和不同区域受力情况，便于监控人员及时发现螺栓受力异常，使螺栓检修维护工作做到有的 放矢，为提前排除事故隐患提供条件。
61.在一些实施例中，对螺栓垫圈及法兰接触面区域进行划分，获取不同区域的受力情况。
62.其中，对应的区域包括两层32个区域，其中一层为16个，每一个区域对应的圆心角大小相 同。
63.在一些实施例中，还包括数据处理步骤，所述数据处理步骤基于接触面图像以及压力形成 压力柱状图进行数据处理，获取异常数据。
64.具体的，基于接触面图像以及压力形成压力柱状图进行数据处理，判断螺栓欠载、过载、 偏载、失效等风险。
65.在一些实施例中，对所述柱状图通过颜色进行压力大小区分。
66.如图6所示本发明实施例还提供了一种螺栓预紧力监测设备，其特征在于，包括处理器、 网络接口和存储器，所述处理器、所述网络接口和所述存储器相互连接，其中，所述存储器用 于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令， 执行如上述螺栓预紧力监测方法。
67.本发明实施例还提供了一种螺栓预紧力存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存 储有程序指令，所述程序指令被至少一个处理器执行时，用于实现上述的螺栓预紧力监测方法。
68.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明， 所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围， 凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
技术特征：1.一种螺栓预紧力监测方法，其特征在于，包括：获取螺栓垫圈及法兰之间压力；构建螺栓垫圈及法兰接触面图像；基于接触面图像以及压力形成压力柱状图，所述压力柱状图的高度对应压力大小，对应的区域即为接触面区域。2.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧力监测方法，其特征在于，对螺栓垫圈及法兰接触面区域进行划分，获取不同区域的受力情况。3.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧力监测方法，其特征在于，还包括数据处理步骤，所述数据处理步骤基于接触面图像以及压力形成压力柱状图进行数据处理，获取异常数据。4.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧力监测方法，其特征在于，对所述柱状图通过颜色进行压力大小区分。5.一种螺栓预紧力监测系统，其特征在于，包括用于获取螺栓垫圈及法兰之间压力的测力传感器；建模平台，所述建模平台基于螺栓垫圈及法兰接触面大小构建接触面图像，并基于压力测力传感器的测量值，构建压力柱状图。6.根据权利要求5所述的一种螺栓预紧力监测系统，其特征在于，所述测力传感器包括第一环形垫片、第二环形垫片以及测力模组；所述第一环形垫片以及所述第二环形垫片间隔设置，形成间隔空间；所述测力模组设置在所述间隔空间中，用于测试施加在所述第一环形垫片或所述第二环形垫片的压力。7.根据权利要求6所述的一种螺栓预紧力监测系统，其特征在于，所述测力模组包括多个用于实现不同区域压力测试的测试点。8.根据权利要求5所述的一种螺栓预紧力监测系统，其特征在于，还包括与所述测力传感器信号连接设置于本地端的边缘计算模组，所述边缘计算模组用于获取预紧力的异常数据。9.一种螺栓预紧力监测设备，其特征在于，包括处理器、网络接口和存储器，所述处理器、所述网络接口和所述存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1～4任一项所述的螺栓预紧力监测方法。10.一种螺栓预紧力存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令被至少一个处理器执行时，用于实现如权利要求1～4任一项所述的螺栓预紧力监测方法。
技术总结本发明涉及一种螺栓预紧力监测系统、监测方法、设备及存储介质，该包括：获取螺栓垫圈及法兰之间压力；构建螺栓垫圈及法兰接触面图像；基于接触面图像以及压力形成压力柱状图，所述压力柱状图的高度对应压力大小，对应的区域即为接触面区域，通过获取螺栓垫圈及法兰之间压力，并结合具体的接触面图像，形成对螺栓受力情况分布的精细化暂时，形成对应的区域-压力图像，能够直观的显示螺栓的整体受力情况和不同区域受力情况，便于监控人员及时发现螺栓受力异常，使螺栓检修维护工作做到有的放矢，为提前排除事故隐患提供条件。为提前排除事故隐患提供条件。为提前排除事故隐患提供条件。
技术研发人员：刘德泉 刘子成
受保护的技术使用者：四川元亨嘉德电力技术有限公司
技术研发日：2022.04.25
技术公布日：2022/7/5
