专利名称：用于实现监管的材料检测及远程监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及材料检测领域，尤其是一种用于实现监管的材料 检测及远程监控装置。
背景技术：
在目前的工程建筑材料检测及管理中，存在材料检测的试验室(场 地)分散、材料检测人员素质参次不齐、材料检测数据依靠操作人员 手工录入和纸质上报、检测数据管理不规范等现象。检测数据的真实 性、准确性都得不到保证，大批量的试验数据管理效率更是很低，事 后的数据分析也很难进行，这些缺陷让质量监管部门很难全面、真实 的掌握工程建筑材料的质量，也很难完成事后的问题跟踪，甚至不能 杜绝人为作弊的可能，监管滞后、监管力度不够，从而形成监管部门 想管管不住、想管管不好的局面。
当前，随着IT技术的不断发展，它与传统产业的结合越来越明显。
在试验机行业，为了提高试验机的检测精度，为了数据联网管理方便，
国家技术监督局在2005年就已推荐压力试验机全部改成全自动控制 模式。另外，随着工程建筑质量管理要求的越来越高，针对上述种种 情况，国家建设部、交通部质监总站等质量监管部分已把提高试验室 检测数据的真实性、准确性管理，避免一切人为因素这项工作列为目 前提高工程监督管理的重点工作。 发明内容
为了克服在工程建筑材料检测中的上述种种不足，本实用新型提
供一种自动控制材料试验、准确可靠、实现有效监管的材料检测及远 程监控装置，尤其是其具备预警、专家的远程诊断等功能，能让质量 监管部门及时地发现问题，把事故消灭于萌芽阶段。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
一种用于实现监管的材料检测及远程监控装置，包括材料试验机、 用于检测负荷、位移、变形的传感检测元件、执行元件和全自动试验 机控制器，所述的材料检测及远程监控装置包括控制层、检测层和监 管层；所述控制层包括材料试验机、本地控制用计算机、传感检测元 件、执行元件和全自动试验机控制器；所述全自动试验机控制器包括 用于采集各种传感器数据的信号采集/处理�？椋挥糜谇葱性� 驱动执行�？椋挥糜谑迪钟氡镜丶扑慊ㄑ兜谋镜厥萃ㄑ赌？椋挥� 于实现与数据服务器通讯的远程通讯�？椋凰霰镜乜刂朴眉扑慊� 括基于本地材料试验控制的应用软件�？椋ㄓ糜谕瓿墒匝槭� 据处理、显示和过程自动控制的试验单元；用于与数据服务器进行数 据交换的数据交换单元；所述材料试验机连接传感检测元件和执行元 件，所述传感检测元件和执行元件连接全自动试验机控制器，所述全 自动试验机控制器连接本地控制用计算机；所述检测层包括数据服务 器，所述数据服务器包括检测端数据库和用于存放试验计划、实验 中各种必要的参数数据和试验过程中的数据的存储模块；以及，基于 实验室的C/S检测管理软件�？椋黾觳舛耸菘夂痛娲⒛？榱� C/S检测管理软件�？椋凰黾喙懿惆ㄔ冻碳喙芗扑慊图喙芊� 器，所述监管服务器包括监管端数据库、B/S监管�？楹图喙茉ぞ� �？椋黾喙芏耸菘饬覤/S监管�？椋鯞/S监管�？榱�
监管预警�？椋�
所述本地控制用计算机连接c/s检测管理软件�？椋鯿/s检
测管理软件�？榱覤/S监管�？�。
所述材料试验机与相应的传感检测元件和执行元件相连，传感检 测元件和执行元件分别与全自动试验机控制器相连。
所述本地控制用计算机，可以与多台全自动试验机控制器相连， 用于实现一计多机(即一台计算机同时控制与管理多台试验机)的工 作模式，大大提高工作效率与减少成本。
所述的数据服务器与公用网络连接。
所述材料检测及远程监控装置还包括视频监控设备，所述监管服 务器还包括用于如当前材料试验机正处于试验中，远程、实时通过
视频监视试验过程，同时可察看操作人员的操作过程的材料试验视频 监控�？椋霾牧鲜笛槭悠导嗫啬？榱邮悠导嗫厣璞�。
所述监管服务器还包括用于调出各材料试验机的历史数据，并实 施试验的历史回放的试验回放�？椋鍪笛榛胤拍？榱铀黾喙� 端数据库。
本实用新型的技术构思为随着IT技术、自动控制技术和传感器 技术的不断发展，原来大多采用的手工和半手工操作方式的材料试验 机，完全可以采用计算机控制系统实现全自动操作。利用计算机及网 络技术，完全可以实现试验的自动精确控制，试验过程数据的实时 自动采集、保存与处理，试验数据的分级管理与监管，试验过程的历 史回放，试验过程的远程监控，专家的远程诊断等功能。
利用嵌入式控制系统把传统的材料试验机改造成监管网络平台中
的一个全自动试验机节点，称之为智能节点。在监管网络中，各个自 动试验机节点具有自己的身份和独立功能。试验机节点的身份能让节 点在网络中具有可査询性，试验数据具有可追溯性；节点的独立功能 主要包括对试验过程独立、精确控制，试验数据能自动向监管服务器 自动发送。利用试验机自动控制器，试验机可以进行恒定加荷速度试 验，变速加荷试验，保载试验，恒变形速度试验，大变形试验等多种 试验。
本实用新型的有益效果主要表现在1、自动控制材料试验、准确
可靠；2、有利于实现有效监管。具体来说，材料检测节点实现了材料
试验的自动控制、数据全自动、不落地采集；监管平台(网络)实现
了材料试验数据的监管与保存，从而保证了材料试验数据的原始性、
真实性和可靠性。
图1是材料检测及远程监控装置的网络示意图。 图2是智能节点的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图l、图2， 一种用于实现监管的材料检测及远程监控装置， 包括材料试验机、用于检测负荷、位移、变形的传感检测元件、执行 元件和全自动试验机控制器，所述的材料检测及远程监控装置包括控 制层、检测层和监管层；所述控制层包括材料试验机、本地控制用计 算机、传感检测元件、执行元件和全自动试验机控制器；所述全自动 试验机控制器包括用于采集各种传感器数据的信号采集/处理�？椋�
用于驱动执行元件的驱动执行�？椋挥糜谑迪钟氡镜丶扑慊ㄑ兜谋�
地数据通讯�？椋挥糜谑迪钟胧莘衿魍ㄑ兜脑冻掏ㄑ赌？椋凰� 本地控制用计算机包括基于本地材料试验控制的应用软件�？椋� 括用于完成试验数据处理、显示和过程自动控制的试验单元；用于 与数据服务器进行数据交换的数据交换单元；所述材料试验机连接传 感检测元件和执行元件，所述传感检测元件和执行元件连接全自动试 验机控制器，所述全自动试验机控制器连接本地控制用计算机；所述 检测层包括数据服务器，所述数据服务器包括检测端数据库和用于 存放试验计划、实验中各种必要的参数数据和试验过程中的数据的存 储模块；以及，基于实验室的C/S检测管理软件�？椋黾觳舛耸� 据库和存储�？榱覥/S检测管理软件�？椋凰黾喙懿惆ㄔ冻碳� 管计算机和监管服务器，所述监管服务器包括监管端数据库、B/S 监管�？楹图喙茉ぞ？椋黾喙芏耸菘饬覤/S监管�？椋� 述B/S监管�？榱蛹喙茉ぞ？椋�
所述本地控制用计算机连接C/S检测管理软件模块，所述C/S检 测管理软件�？榱覤/S监管�？�。
所述材料试验机与相应的传感检测元件和执行元件相连，传感检 测元件和执行元件分别与全自动试验机控制器相连。
所述的数据服务器与公用网络连接。
所述材料检测及远程监控装置还包括视频监控设备，所述监管服 务器还包括用于如当前材料试验机正处于试验中，远程、实时通过 视频监视试验过程，同时可察看操作人员的操作过程的材料试验视频 监控�？椋霾牧鲜笛槭悠导嗫啬？榱邮悠导嗫厣璞�。
所述监管服务器还包括用于调出各材料试验机的历史数据，并实 施试验的历史回放的试验回放模块，所述实验回放�？榱铀黾喙� 端数据库。
本实施例的材料试验机可以是电子式材料试验机、液压式材料试 验机或电液式材料试验机；用于检测负荷、位移、变形的传感检测元
件主要为各类传感器；对于电子式材料试验机，执行元件主要是指执 行电机；对于液压式材料试验机或电液式材料试验机，执行元件主要 是指液压阀和控制用电机。所述材料试验机与相应的传感检测元件和 执行元件相连，传感检测元件和执行元件分别与全自动试验机控制器 相连。
本实施例的用于实现监管的材料检测及远程监控装置分为三个层
1、作为整个解决方案的第一层，材料试验的智能节点。材料试验 机由基于单片机或嵌入式处理器的全自动控制器实施控制，与普通试 验机控制系统不同，本方案中的材料试验机全自动控制器与试验机控 制系统一起，构成了一个材料检测智能控制节点，其特征在于包括 一台任意类型的材料试验机， 一个全自动试验机控制器(盒)、 一台本 地控制用计算机、传感检测元件(包括负荷传感器、位移传感器、应 变传感器等多种材料试验中常用的传感器及其测量电量电路)，执行元 件(对于电子式材料试验机，主要是指执行电机；对于液压式材料试 验机或电液式材料试验机，主要是指液压阀和控制用电机)。全自动试 验机控制器(盒)能完成试验过程的自动控制、试验数据的实时采集 与处理、试验数据的实时上传等功能。
之所以说其为一个智能节点，是因为其(1)全自动试验机控制系 统(盒)能实现多路数据的自动采集(例如压力、变形、位移等多路 数据采集)与多路数据的综合处理；(2)全自动试验机控制器(盒)不 仅具备本地通信接口，可以与本地控制计算机实施通信，将试验数据 传送至本地控制计算机，还具备远程通信接口，将数据发送往远程端 点；(3)本地控制计算机内置PID算法等多种智能控制算法，实现了 试验的全程自动控制，并提供过冲、过载等多种保护；(4)本地控制计 算机一方面作为本地控制单元，同时作为试验室或试验场所的本地局 域网中的一个节点，各个节点控制计算机能与本地局域网中的数据服 务器交换数据；(5)在本地控制计算机端运行材料试验的应用软件，用 以实现各种不同的试验。
上述的本地通信接口、远程通信接口，包括RS232接口， USB 接口， RJ45接口、无线通信接口等。
2、作为整个解决方案的第二层，试验室或其他试验场所的检测层。 检测层是一级局域网，其特征在于(1)检测局域网由多个上述的智能 节点、 一个或多个数据服务器组成；(2)在数据服务器中存放有试验计 划、试验中所需要的各种必要的参数数据等，如试验机的标定文件等， 操作员可以利用分配给自己的帐户登录到任何一个节点计算机，从服 务器中下载当天的试验计划，并根据计划完成试验;(3)实施权限管理， 试验计划、试验参数等往往由具有较高级别的管理人员来制订，并存 储在数据服务器内，根据安排再分配至各个操作员，从而保证了试验 过程的规范与管理;(4)各个节点的试验过程在本节点控制计算机的自 主控制下完成，试验过程中的数据，包括采集的各路试验数据、试验
中的特征数据如最大最小值等一一、实时传送至数据服务器保存，并 根据需要产生各种报告；(5)检测局域网中的数据服务器与公用网络相 联，可以将试验数据、报告等多种信息传送至更高一层，如监管服务
器;(6)在检测局域网的数据服务器端运行有基于实验室的C/S检测管 理软件，实现上述功能。
基于实验室的C/S检测管理软件，保存各种类型材料检测报告信 息的自适应数据表结构，保存有试验机标定文件等试验必备信息，保 存各种试验类型试验结果信息的通用数据表结构，依据试验类型和执 行标准划分的试验模板，根据试验执行标准把参数划分为基本参数和 计算参数，对计算参数的公式编辑器和根据公式的自动计算，对试验 重要参数的根据标准自定义修约规则和自动进行数据修约。
具备以上功能的试验室或试验场所，可以称为数字化试验室。
3、作为整体解决方案的第三层，监管层。监管层可以实现(1)具 有监管权限的任何一个监管人员可以在任何一台连接至internet的计 算机终端，通过IE等浏览器访问其监管范围内的任何一个试验室，试 验室中的任何一个智能节点；(2)如果访问该节点时，该节点正处于试 验中，则可远程、实时浏览试验过程中的试验数据、曲线等，如同在 本地试验一样；(3)如果该节点配有视频监控，则同时可观看操作人员 的操作过程；(4)监管端可以调出各节点的历史数据，并可以实施试验 的历史回放；(5)监管端通过B/S模式实现。
B/S监管服务器端，它是由多台数据服务器组成，每台服务器具 有单独的可访问的IP地址，它是连接数字化实验室和监管用户的中间 连接点，数字化实验室中的数据服务器把检测信息上传到区市级监管
服务器，监管用户通过登陆这些监管库服务器，可以远程获取实时或 者历史检测信息，并可实现多区域、多批次数据的汇总、报表处理等 功能；实现指定工程、重大工程的试验数据自动分析和预警，当有试 验数据存在明显或潜在问题时及时产生报警。
以上可以构成区市级监控平台，对于更高一级的监管用户，例如 省厅级，甚至国家级监管用户等，可在此基础上进一步向上产生，最 大可形成全国性的监管网络。
权利要求1、一种用于实现监管的材料检测及远程监控装置，包括材料试验机、用于检测负荷、位移、变形的传感检测元件、执行元件和全自动试验机控制器，其特征在于所述的材料检测及远程监控装置包括控制层、检测层和监管层；所述控制层包括材料试验机、本地控制用计算机、传感检测元件、执行元件和全自动试验机控制器；所述全自动试验机控制器包括用于采集各种传感器数据的信号采集/处理�？椋挥糜谇葱性那葱心？椋挥糜谑迪钟氡镜丶扑慊ㄑ兜谋镜厥萃ㄑ赌？椋挥糜谑迪钟胧莘衿魍ㄑ兜脑冻掏ㄑ赌？椋凰霰镜乜刂朴眉扑慊ɑ诒镜夭牧鲜匝榭刂频挠τ萌砑？椋糜诓牧鲜匝榈谋镜刈远刂颇？椋凰鲇τ萌砑？榘ㄓ糜谕瓿墒匝槭荽�、显示和过程自动控制的试验单元；用于与数据服务器进行数据交换的数据交换单元；所述材料试验机连接传感检测元件和执行元件，所述传感检测元件和执行元件连接全自动试验机控制器，所述全自动试验机控制器连接本地控制用计算机；所述检测层包括数据服务器，所述数据服务器包括检测端数据库和用于存放试验计划、实验中各种必要的参数数据和试验过程中的数据的存储�？椋灰约埃谑笛槭业腃/S检测管理软件�？椋黾觳舛耸菘夂痛娲⒛？榱覥/S检测管理软件�？椋凰黾喙懿惆ㄔ冻碳喙芗扑慊图喙芊衿鳎黾喙芊衿靼喙芏耸菘�、B/S监管�？楹图喙茉ぞ？椋黾喙芏耸菘饬覤/S监管模块，所述B/S监管�？榱蛹喙茉ぞ？椋凰霰镜乜刂朴眉扑慊覥/S检测管理软件�？椋鯟/S检测管理软件�？榱覤/S监管模块。。
2、 如权利要求1所述的用于实现监管的材料检测及远程监控装置，其特征在于所述材料试验机与相应的传感检测元件和执行元件相连，传感检测元件和执行元件分别与全自动试验机控制器相连。
3、 如权利要求1或2所述的用于实现监管的材料检测及远程监控装置，其特征在于所述的数据服务器与公用网络连接。
4、 如权利要求3所述的用于实现监管的材料检测及远程监控装置，其特征在于所述材料检测及远程监控装置还包括视频监控设备，所述 监管服务器还包括用于如当前材料试验机正处于试验中，远程、实 时通过视频监视试验过程，同时可察看操作人员的操作过程的材料试 验视频监控�？椋霾牧鲜笛槭悠导嗫啬？榱邮悠导嗫厣璞�。
5、 如权利要求4所述的用于实现监管的材料检测及远程监控装置，其特征在于:所述监管服务器还包括用于调出各材料试验机的历史数据， 并实施试验的历史回放的试验回放�？椋鍪笛榛胤拍？榱铀� 监管端数据库。
专利摘要一种用于实现监管的材料检测及远程监控装置，包括材料试验机、传感检测元件、执行元件和全自动试验机控制器，材料检测及远程监控系统包括控制层、检测层和监管层；控制层包括材料试验机、本地控制用计算机、传感检测元件、执行元件和全自动试验机控制器；全自动试验机控制器包括信号采集/处理�？椤⑶葱心？�、本地数据通讯�？楹驮冻掏ㄑ赌？椋觳獠惆ㄊ莘衿鳎莘衿靼觳舛耸菘�、存储�？楹虲/S检测管理软件�？椋患喙懿惆ㄔ冻碳喙芗扑慊图喙芊衿鳎冻碳喙苡眉扑慊ㄍ玟榔鳎患喙芊衿靼嗫囟耸菘�、B/S监管�？楹图喙茉ぞ？�。本实用新型能自动控制材料试验、准确可靠、实现有效监管。
文档编号G01N35/00GK201207050SQ200820086070
公开日2009年3月11日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者滨 任, 力 叶, 张海华, 赵章风 申请人:杭州中盛科技有限公司
