Page 122 - 无损检测2024年第七期

田志新，等：
钢丝绳远程监测系统的设计与实现
维护更换的方式成本较高且误检率高，故对钢丝绳
状态的远程监测十分有必要。
文章结合传感器，物联网，Web开发等多种技术，
对现场端、服务端、终端3个端点的软件功能进行开发
和构建，设计了一个完整的钢丝绳远程监测系统
该系统网络拓扑图结构如图1所示。钢丝绳漏磁检
测仪器将检测到的数据发送至上位机
内网/无线网卡的方式将数据传输至云端 ，最后在
客户端将评判钢丝绳运行状态的关键参数显示在终
[7]
端界面 。
图 1 系统网络拓扑图结构
1 钢丝绳远程监测原理
1.1 缺陷检测与识别
漏 磁检测原理如图 2 所示。使用型号为NL
322522T-181J的电感作为漏磁信号检测传感器，将
其放置在线式钢丝绳漏磁检测仪器中对钢丝绳进行
检测 ，钢丝绳运作时，仪器内部的传感器可以扫
[8]
描整个绳索。当传感器经过有缺陷的部分时，磁场
的变化会被检测到并被传感器捕获，然后捕获的磁
场数据被传输到现场端的下位机和上位机中进行分
析，进而识别缺陷。
图 2 漏磁检测原理
1.2 信号的采集和传输
钢丝绳漏磁检测仪器中，传感器将采集到的模
拟信号传输到电路放大板中进行信号增强处理，随
后在型号为STM32F103ZET6的嵌入式处理器中对
信号进行模数转换和通道运算处理，将最终数字信
号打包后发送到上位机。然后，通过与服务端通信
的域名和端口，并调用LabVIEW上位机内部的http
协议相关API，实现数据从上位机到服务端的传输，
服务端与显示终端的传输方式同理。
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2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测
1.3 信号处理和分析
钢丝绳漏磁检测数据中包含钢丝绳抖动、绳股
信号的噪声，磁敏传感器采集到信号后经过模数转
换与放大电路处理将其转换为数字信号，还需要先
[2-3] ， 对数字信号进行降噪分析 [9-10] ，文章基于低通滤波和
小波变换来进行降噪处理，最后对信号进行平滑处
[4-5] ，然后通过 理，并和预设阈值进行比较后判别损伤信号，信号处
理流程如图3所示。
[6]
图 3 信号降噪处理流程
低通滤波是一种常用的信号处理技术，可以去
除高频噪声并保留低频信号，从而降低噪声的影响。
在漏磁检测中，绳股振动等高频噪声可以通过低通
滤波器来抑制。文章使用巴特沃斯滤波器，其允许
低频分量通过，而阻止高频噪声，这有助于提高信噪
比，使缺陷信号更容易检测出。
| H ( )| = 1 = 1
ω
2
 ω  2   2n n （1）

1+     1+ 2 ω  

 ω c    ω  p 
式中：n为滤波器的阶数；ω 为截止频率，即振幅下
c
降为－3 dB 时的频率；ω 为通频带边缘频率；
p
1 2
2 为| H ( ) | 在通频带边缘的数值。
1+
小波变换是一种多尺度分析技术，能够有效地
捕获信号中的不同频率成分。小波变换可以将信号
分解成不同尺度的小波系数，允许对每个尺度的信
号成分进行独立处理。这对于处理包含多个频率成
分的信号（如漏磁检测中的绳股振动）非常有用。通
过选择适当的小波基函数和阈值，可以将噪声分离
并降低其影响，同时保留重要的信号特征。