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一、系统介绍
合睿达金属结构实时在线监测系统覆盖了水利水电（启闭机、钢闸门、升船机、引水压力钢管、水泵）、起重机械（起重机、电梯等卷扬提升机械）、等工业设备。
二、系统原理
基于金属结构、电机、液压缸的结构特点和轴承的故障机理以及现代信号处理技术、计算机技术、人工智能技术和网络通讯技术等建立的，具有先进性、可靠性、实用性和可扩展性等特点。在这些设备运行过程中，提取其外部状态信号， 如激振、应力、声发射、振动、压力脉动、温度和其他过程量信号，通过对这些状态信号的采集、存储、分析、比较，判断设备内部潜在的或已经形成的机械和电气故障，为设备维护部门提供第一手信息和资料，从而实现预知维修，并通过振动数据分析，实现精密维修，缩短维修用时，为检测维修制度合理化提供准确的数据基础。
水工金属结构的故障问题主要有腐蚀、应力超标、振动问题、焊缝问题、启闭力问题等，影响其安全运行的因素主要有运行环境、结构应力、动力响应、运行姿态、门槽水力学参数、启闭机运行状态、运行操作管理人员素质等动脉等。针对以上影响水工金属结构安全运行的关键性因素，我们将对以下几个方面对其监测及其分析：
（1）应力监测：对闸门的主梁、门轴柱、斜撑杆、顶底枢等主要构件进行应力监测， 并对闸门的结构强度进行评估。
（2） 运行姿态监测：对闸门运行姿态进行监测，实时掌握闸门运行情况，并对其 进行运行安全性评估。
（3）顶底枢及卷筒轴承处监测：对闸门顶枢轴、底枢蘑菇头、卷筒轴轴承的运行状态进行监测，实时掌握顶枢、 底枢、卷筒的受力状态及运行状态，并对其进行安全性评估。
（4）振动监测：
对闸门、门蘑菇头等位置进行激动监测， 实时掌握闸门的动态特性，并对其进行运行安全性评估。
对启闭机的电机、减速箱、卷筒、液压油缸的振动监测，实时掌握启闭机、电机、减速箱的动态特性，并对其进行运行安全性评估。
（5） 轴向位移监测：对卷筒的轴向位移进行实时监测，判断轴向窜动的严重程度，实时掌握卷筒动态特性，并对其进行运行安全性评估。
（6）转速监测：对电机转速，辅助振动监测进行启闭机状态的综合分析
三、系统运维图
合睿达金属结构实时在线监测系统可无缝连接机组的状态监测系统形成水电站设备智慧运维系统（如下图）。
四、系统集成
我公司经过反复试验，计算和验证，选用优质传感器采集数据，研发高精度A/D转换采集板卡，自行编制数据处理、显示、存储及分析软件，定制并采购优质电控箱柜，将在线监测的全部环节集成为系统，进行整体安装和部署，系统示意图如下。闸门监测主要项目和显示界面如下图所示，针对不同工程，还可定制显示内容。
当一个工程具有多孔闸门须同时监测其工作状况时，可按下图所示，依据工程现场条件，将多扇闸门的数据显示、存储工控机集成在一个电控柜内，以节省闸房操作空间。
一、系统背景
压力钢管一般用于水电站引水发电系统，以及长距离引调水工程的高压管段，一方面承担着大流量输水的作用，又要承担极大的内水压力，国内水电站压力钢管承受水头多在100－200米数量级，对抽水蓄能水电站则高达数百米水头，另一方面，当管道内压力波动时，压力钢管受脉动荷载，对焊缝、补偿接头等薄弱环节有非常高的要求。球叉、“卜”型叉由于结构复杂，平面力学计算不易，焊缝密集，应力集中，也是破坏的高危部位。
压力钢管一般由钢板卷制，焊接而成，造价高，在长距离输水工程中，往往是管压最高的管段使用。当管道末端控制阀操作失当时，会引起管道内的巨大水锤作用，对接焊缝和加劲环受冲击荷载作用；压力钢管相较于PCCP管，玻璃钢管，球墨铸铁管等材质的管道，有更高的压内压能力，但自身的缺点也很明显：由于材料强度高，同等内压条件下，壁厚较薄。当管道内出现负压时，压力钢管会发生局部失稳，最终造成管道受外压破坏。一般的，钢管耐负压一般不超过相当于－5米水头的吸力。
二、系统介绍
我公司针对压力钢管的工作特点，拟定在线监测的主要工作内容包括以下：
1.应力监测。
压力钢管所受荷载较大，且有脉动、冲击荷载作用，在管道高压段的环缝、加劲环对接焊缝、球叉、“卜”型叉等位置，大量布置应力监测传感器，以持续监测材料的强度情况。对长距离输水的明管，还须按向阳面和背阴面分别布置应力传感器，监测管道停水检修时段，受日照产生的温差应力造成管道屈曲变形。当应力传感器数值有断崖式突变时，则判断该传感器附近板材发生局部失稳，须紧急抢修。
2.振动监测
对压力钢管进行沿线各点的振动监测，一方面有助于掌握压力脉动对管道结构的影响，另一方面还可对长距离输水管道内的流态有所掌握，例如水－气并存的状态，不利于压力管道安全运行。当管道局部缺陷，如沙眼，焊缝裂纹等，或因磨蚀、气蚀造成管壁破损，由高压射水引起的板材高频振动，也可被加速度传感器捕捉到，从而指明缺陷所在位置。
3.无论是水电站的明管或埋管，又或者是长距离输水管道，都存在不同程度的不均沉降，这给管接头和焊缝带来额外荷载，极端条件下会造成焊缝拉裂，管节脱开等现象。我公司高精度姿态监测，可测得极微小的角度变位，适用于地质条件有突变的管段或补偿接头。在沉降产生危害性破坏前，在线监测系统给出预警，提示停水处置。
4.其它可定制监测项
我公司研发的声发射传感器，可对微小的焊缝裂纹扩展进行监测。压力钢管的结构应力集中部位，设置多个声发射传感器，可对高危点进行实时监测，防止因应力脉动，流激振动引起焊缝缺陷扩展，造成钢管失事。我公司在线监测系统还可接入多个视频信号通道，可对局部低点，进排气阀等可能存在“跑、冒、滴、漏”的位置，以及日常巡查不易接近的死角进行视频监控。通过设置于管壁的压力变送器，在线监测系统也可接入管道内压信号，由于本系统工控机具有大容量固态硬盘和高可靠性的特点，可视为电站的“黑匣子”使用，按时间记录的压力值，与电站自动控制系统互相验证测值准确性，也可用于管道安全评估的数据依据。
一、系统背景
启闭机是重要的水工金属结构设备，其可操作性和稳定性决定了水利水电工程安全。各型启闭机的工作特征为低速重载，使用频率低，部分深孔闸门启闭机使用率接近1-2次/年，与港口机械常年连续使用的工况完全不同。因此套用港机的在线监测方法和思路不适用于水工金属结构启闭设备。
二、系统介绍
我公司研发的启闭机监测系统，与实际水利水电工程紧密结合，监测内容和精度贴合实际运用条件，面向水利水电工程金属结构启闭机设备在线监测领域，提供的服务主要包括以下。
1、固定卷扬式启闭机（简称：固卷）
固卷主要用于操作各类平面检修、事故或快速闸门，水头不高，孔口适宜的条件下，亦用来操作平面工作闸门，部分不需要启闭机提供下压力闭门的弧形工作闸门，也使用固卷操作。固卷主要失效型式是机械传动链损坏，包括：制动器径向跳动超差，连轴器同轴性超差，传动齿轮胶合，齿轮过度磨损，断齿，滚动轴承滚动体压溃，滑动轴承断裂抱死等。针对这些传动系统可能出现的问题，我公司认为对整机主要部位的振动监测是固卷在线监测的重点。传感器布置如下图所示：
当前，启闭机电控柜内一般均设置有较完善的荷载和开度指示装置。我公司不再重复监测，而将重点放在振动监测上。对启闭机传动链的各节点位置设置多个单向加速度传感器，将启闭机运行过程中重点部位的振动值进行采集和存储。启闭机与闸门的振动完全不同，启闭机是自身有激励源的机械振动，通过特定点位的单向加速度值，经过数据处理和变换，可与测得的转速，已知的各级齿轮齿数进行比较，当有明显的周期性和关联性时，可判断该部位的部件有发生损坏的倾向，在完全破坏失效前，提示管理人员进行维修或更换。
我公司还可按客户要求，增设位移传感器，监测安全制动器制动盘端面跳动和轴向窜动。一般来说，卷筒是整机最重的部件，卷筒轴两端的滑动轴承荷载最大，又处于低速运行条件下，润滑不良。制动盘与卷筒刚性连接，监测制动盘的端面跳动既可确保制动器的制动安全性，也可掌握核心部件的工作稳定性；增设减速机高速轴输入端温度监测，针对装配工艺不良，将启闭机连续运行时轴承温升情况纳入监测范围，有助于了解整体工作状况。
2、门机监测
门机一般用于操作发电洞相关金属结构产品和多孔泄水闸共用的平面检修闸门。一般荷载不大，操作频率不高，但由于门机受现场条件制约，一般位于坝顶，如风、雪等活荷载具有一定的不确定性，加之起升机构位于门机顶部，重心偏高，当地震荷载作用时产生鞭梢效应，对门机有较大影响。除起升机构参照固卷设置相应监测手段外，还需对门腿、主梁等结构件监测，原理框图如下所示：
门腿的应力传感器并不是以材料的许用应力限值为目标的结构强度监测，而是通过比较不同门腿应力值的大小，判断门机整体抗倾覆安全性。当两侧门腿应力差值较大时，表明当前门机受强风作用，须检查夹轨器工作状态，必要时增加临时锚锭装置，保证门机抗倾覆安全。
门机为钢结构件和机械传动机构的综合体，整体刚度偏弱；通常水利水电工程水面开阔，坝顶风力强，风向因坝体影响而多变。门腿在风场中可能产生各向的振动，属流固耦合问题，十分复杂。现行门机结构仍然遵循考虑动荷载的静力学设计原则，我公司偏重于整体的动力学特性研究：通过布置于门腿和主梁的三向加速度传感器，采集数据，经处理和数学变换后，尝试与主要构件的模态分析结果进行比较，对门机的动态安全性和稳定性进行预警。
3、液压启闭机
液压启闭机较为精密，自动化程度高，电气保护完善，阀组具有冗余设计。我公司对液压启闭机的在线监测重点在油缸铰轴的工作特性监测，辅以机架结构的应力监测。如下图所示：
通过对油缸铰轴的监测，能及时发现铰轴轴承的隐患，在发生铰轴抱死前，在线监测系统发出示警。
水利水电工程对启闭设备的需求是多样的，其它启闭机型式，如盘香式启闭机、螺杆式启闭机、台车式启闭机等，可依据您的需求，灵活定制监测内容，敬请来电来函垂询，我公司竭诚为您提供监测方案和分析服务。
一、系统介绍
鱼道监测系统利用计算机视觉和生态物联网环境监测技术组成的鱼道在线监测系统。为保证在不同的环境中，系统能有效地识别和监测游鱼，在低浊度和中浊度的水质环境下成像效果理想，利用图像识别AI技术，智能识别和监测游鱼。并结合各类环境监测传感器，建立鱼道的生态物联网，最终实现鱼道内的鱼类迁徙洄游等生态习性的在线监测和分析。
二、系统原理
鱼道监测系统主要由现地监测设备、系统分析软件等组成。现地监测设备包含鱼道过鱼监测箱（内装高清摄像头、补光灯等）、现地数据采集箱、水位仪、浊度仪、流速仪、现地服务器、交换机等。其中鱼道监测箱、浊度仪、流速仪安装在水下。
鱼道过鱼箱效果图
鱼道过鱼箱现场图
三、系统功能
系统分析软件主要功能包括过鱼视频在线监测与识别，过鱼视频集锦，过鱼数据记录，鱼道环境监测四个部分。
1. 视频在线监测与识别：可以实时查看鱼道水下图像监测视频，在线识别游鱼，记录过鱼的图像视频信息。
2. 过鱼视频集锦：能够查看历史过鱼图像视频信息，查看过鱼详细信息。
3. 过鱼数据记录：记录和分析过鱼的数量，大小，时间，日期，以及方向，并以图标和图表等方式进行对于历史数据的分析和展示。
4. 鱼道环境监测：在线监测鱼道的环境，记录鱼道内的环境数据信息，结合视频监测信息，分析和研究过鱼数据。
软件运行效果图
一、应用背景
水轮机顶盖是水轮发电机组重要的封水承压部件，顶盖螺栓的联接情况是机组安装、运行维护的关键工序之一。这个部位的螺栓一旦出现 预紧力松弛或疲劳断裂的问题，将会产生灾难性的后果。
二、系统简介及原理
超声波应力监测技术采用超声法检测螺栓的法向应力超声波在材料中传播时间与应力呈现一定线性关系，通过精确测量声波的传播速度或声时，然后根据预先标定的应力与时差关系曲线精确计算出构件的法向应力，该技术成熟、可靠，能测量构件绝对应力，同时可以监测螺栓的断裂。
系统通过超声发射卡产生激励信号，超声探头接收到系统产生的激励脉冲后，产生超声波信号，超声探头接收到的信号被采集卡接收，经过前置滤波，然后再经过增益放大，再经过ADC模数转换芯片转换成数字信号，送到信号处理模块进行信号分析，然后上传到工控机进行显示。
三、系统特点
1、传感器
接口型号：M5，接口位置设计灵活，可直出，可侧出·探头直径：10mm，更小的直径可以产生更大的超声主瓣，转换效率更高·谐振频率：5MHz，更大的频率可以检测更小的缺陷。
2、32通道采集盒样机
测量精度高：
100M采样率、16位精度ns级分辨率实现MPa级检测精度测量范围广：最高400V激励电压探头直径小，可产生更大的超声主瓣，可测量2m长的螺栓。
四、系统功能
1、超声系统采集端软件螺栓拉力曲线标定
2、超声系统采集端软件应力测试功能
3、超声系统采集端软件缺陷检测功能
4、超声系统客户端软件多通道在线监测
5、超声系统客户端软件多通道在线监测
五、案例图片
（彭水电站4#机组顶盖螺栓应力监测）
（三峡升船机卧倒门底支铰螺栓应力测试）
（深溪沟电站4#机组顶盖螺栓监测）
（山秀电厂3#机组连接螺栓监测）
