CN101586977B - 移动容器中的填充水平测量 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个示例实施例，为了确定移动容器如运输罐中的填充水平，使用测量容器的倾斜角的位置传感器。通过填充水平传感器采集填充水平数据。基于位置传感器的测量数据，可以检测填充水平测量是否有效。这样，可以舍弃不正确的读数。

Description

移动容器中的填充水平测量

对相关申请的引用

本申请要求了2008年5月21日提交的欧洲专利申请第08156670.5号及2008年5月21日提交的美国临时专利申请第61/054940号的优先权，这两个申请的公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及填充水平测量。具体来说，本发明涉及用于确定移动容器如运输罐中的填充水平的填充水平测量装置、包括这种填充水平测量装置的填充水平测量***以及用于确定填充水平的方法。

背景技术

只有很少的当前的移动容器如运输罐包括填充水平测量，因为许多迄今已知的测量***可能难以得到，并且可能很少能以经济的方式加以使用。

对于移动容器如运输罐来说，它们经常被移动以用于运输或维护工作，由此导致测得不能正确反映真实的容器填充水平的无效填充水平信息。

发明内容

可能理想的是，在移动容器如运输罐的情形下提供改进的填充水平确定。

陈述了根据独立权利要求的特征的用于确定移动容器如运输罐中的填充水平的填充水平测量装置、填充水平测量***以及用于确定移动容器如运输罐中的填充水平的方法。从属权利要求中公开了本发明的改进。

根据本发明的一个示例实施例，陈述了用于确定移动容器如运输罐中的填充水平的填充水平测量装置，容器如运输罐包括用于采集与容器中的填充水平对应的第一测量数据的填充水平传感器。此外，提供用于采集与容器的工作位置对应的第二测量数据的位置传感器，其中借助于第二测量数据可以确定容器的工作位置是否适合于使用填充水平传感器确定填充水平。

用于采集填充水平信息的填充水平测量装置因此考虑到了当前测量值是否有效。对位置传感器的数据和填充水平传感器的数据的评估可发生在填充水平测量装置内，或者发生在例如连接到服务器或集成在该服务器中的外部评估单元中。

因此，如果例如为了运输或执行维护工作而使移动容器如运输罐处于倾斜状态，则位置传感器检测该倾斜状态，在这之后，填充水平测量装置本身或外部***能够确定在该时间点测得的填充水平数据有效还是无效。这特别是在如下情况下是有利的：测量数据的测量周期和发送周期遵循固定的时间网格，从而在运输时间或维护工作期间某些无效填充水平信息被采集并且例如被发送到服务器。

“移动”容器如运输罐可以是被设计用于在工作期间(即，在被填充有填充物时)被运输的容器。这种“移动”容器可以不是被设计成为车辆的发动机提供燃料的车辆燃料箱，而是用来存储填充物并且还可用来将该填充物从一个地方运输到另一个地方而不消耗该填充物的容器。

根据本发明的一个示例实施例，可将该无效填充水平信息与有效填充水平信息相区分。

填充水平例如只有当容器如罐处于预定的可限定的工作位置时才被示出为有效。

应当指出，上面描述且下面还要描述的示例实施例均涉及填充水平测量装置、填充水平测量***和方法。

根据本发明的又一个示例实施例，位置传感器被设计用于采集容器如运输罐的倾斜角。

位置传感器因此可精确地限定容器处于限定的倾斜位置的时间点。在另一个示例实施例中，位置传感器可被设计成检测移动容器如运输罐的分立倾斜状态。例如，位置传感器可被设计成检测容器直立时的位置以及所述容器躺在其侧面上时的倾斜90°的位置。在此情形下，以特别简单的方式设计了位置传感器。

例如，填充水平测量装置或填充水平测量***能够检测限定的角度范围(该角度范围可由用户预先确定，例如+10°到-10°或者+5°到-5°的容器倾斜角，容器处于该角度范围内)，并将其标识为“容器的有效工作位置”。与之形成对照，如果容器更大程度地倾斜，则标识“容器的无效工作位置”。在此情形下，倾斜计可以是用于采集分立倾斜值的传感器。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平测量装置还包括用于基于第一测量数据和第二测量数据确定填充水平的评估单元。

如果需要的话，位置传感器或填充水平传感器可先对采集到的测量数据执行预处理或分析，然后其结果被发送到评估单元。然后，评估单元(如果仍需要的话)分析接收到的第一和第二测量数据(其在需要时已准备好)，并由此确定填充水平。与容器的无效工作位置对应的填充水平读数例如被标记为无效并且被拒绝或存储为无效。

评估单元还可设置在外部接收器中，或者可连接到外部接收器。

根据本发明的又一个示例实施例，评估单元被设计用于即使容器倾斜也精确地确定填充水平。

该示例实施例例如在图8中示出。在此情形下，填充水平传感器例如是浸入物品中的条形探头。然而，它还可以是沿着引导杆引导的浮动传感器。

可根据填充水平传感器的测量数据和位置传感器的位置数据(容器的倾斜角)计算填充水平。为此，需要知道容器的几何结构。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平传感器是雷达传感器、压力传感器、超声传感器、限位传感器或电容传感器。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平测量装置还包括用于将测量信号发送到接收器的通信单元，其中测量信号是基于第一和第二测量数据的。

如果需要的话，在填充水平测量期间预评估第一和第二测量数据，并且在将它们以测量信号的形式发送到接收器之前在别处处理它们。此外，可以将第一和第二测量数据作为“原始数据”直接发送到接收器，然后，接收器完全自己执行分析。

这样，可以将计算能力完全地重新定位于接收器。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平传感器包括用于连接到位置传感器的接口，其中填充水平传感器被设计用于从位置传感器接收第二测量数据，并将测量信号以数字化形式发送到接收器的通信单元。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平传感器、位置传感器、通信单元以及向传感器和通信单元供电的电池集成在共用的外壳中。

这样，可提供紧凑耐久的测量模块，其作为单独部件固定到容器如罐。

根据本发明的又一个示例实施例，在接收器中执行对第一测量数据和第二测量数据的评估。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平测量装置还包括第二填充水平传感器，其设置在容器上，以使得其可在容器的工作位置不适合于使用第一填充水平传感器确定填充水平时执行替代测量。

这样，即使第一传感器由于容器的过度倾斜而“失效”，也可测量填充水平。

根据本发明的又一个示例实施例，陈述了用于确定移动容器如运输罐中的填充水平的填充水平测量***，该填充水平测量***包括如上所述的填充水平测量装置以及用于从填充水平测量装置接收测量信号的接收器，这些测量信号是基于第一和第二测量数据的。

根据本发明的又一个示例实施例，接收器是中央服务器。这样，可从遍布全球的许多不同填充水平测量装置接收测量信号，并且可管理测量信号。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平测量装置被设计用于将测量信号通过无线连接经由因特网发送到接收器。

根据本发明的又一个示例实施例，填充水平测量装置被设计用于执行多个测量周期，其中填充水平测量装置被设计用于将来自每个测量周期的测量信号成对地存储，并且随后将收集到的测量信号发送到接收器。

根据本发明的又一个示例实施例，接收器被设计用于将填充水平信息和基于接收到的测量信号确定的容器的工作位置的适合性连同时间戳一起存储，从而用户在以后的时间点可访问接收器中接收到的全部填充水平信息。

例如，这样可以事后确定容器在什么时间点倾斜和倾斜到什么程度。

根据本发明的又一个示例实施例，陈述了用于确定移动容器如运输罐中的填充水平的方法，在该方法中，采集与容器中的填充水平对应的第一测量数据。此外，还采集与容器的工作位置对应的第二测量数据。此后，借助于第一和第二测量数据，确定容器的工作位置是否适合于使用填充水平传感器确定填充水平。

下面，参照附图描述本发明的示例实施例。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个示例实施例的填充水平测量***的横截面图。

图2示出了根据本发明的一个示例实施例的测量数据。

图3示出了根据本发明的又一个示例实施例的测量数据。

图4示出了根据本发明的又一个示例实施例的测量数据。

图5示出了根据本发明的又一个示例实施例的测量数据。

图6示出了根据本发明的又一个示例实施例的填充水平测量***。

图7示出了根据本发明的一个示例实施例的填充水平测量装置。

图8示出了根据本发明的又一个示例实施例的又一个填充水平测量装置。

图9示出了根据本发明的一个示例实施例的方法的流程图。

图10示出了根据本发明的又一个示例实施例的填充水平测量装置。

图11示出了填充水平测量装置的功能块。

图12示出了具有填充水平测量装置的容器。

图13和图14示出了测量值的线性化。

图15示出了为折算显示值进行的值分配。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的并且不按比例绘制。

在对附图的以下说明中，相同的附图标记用于相同或类似的元件。

图1示出了根据本发明的一个示例实施例的填充水平测量***。

填充水平测量***包括填充水平传感器5、倾斜计4和包括电池的通信装置2。通信装置2通过对应的数据线6、7连接到填充水平传感器5或倾斜计4。此外，两个传感器4、5可通过接口16互连。在此情形下，可以只需要连到通信装置2的两个数据线6、7之一。

通信装置2连接到天线3，通信装置2可通过天线3经由无线通信连接(例如经由因特网8)与中央服务器10通信。

传感器4、5固定到移动容器如运输罐1。该运输罐包含物品13。

通信装置2是自给自足的通信装置，其包括电池支持的电源、模拟和数字测量输入之间的选择、以及例如经由GPRS(通用分组无线业务)或GSM(移动通信全球***)与移动无线***的连接。

通过该移动无线连接，可以将测量值经由因特网发送到服务器10以供进一步处理。通信装置2包括例如合适的电力管理装置。这意味着传感器4、5被周期性地启动或者启动自己，以执行读取，然后在一延续的时间段内变回为省电模式。

向服务器10发送测量值也只发生在限定的发送时段内，随后变为省电模式。读取和发送时段的重复率可被编程在通信装置2中。典型值例如是每小时一次读取和每天一个发送时段。在此设置中，各个读数被收集，并在发送时段内被传递到测量值块。

为了确定移动容器如运输罐1中的填充水平，使用任何当前常用的测量***，如压力传感器、雷达传感器、超声传感器、电容测量***或称重***。该通信装置通过模拟电流或电压输入或者数字输入来采集填充水平信息。然后，通信装置2将该信息直接发送到服务器，或者在将这些值发送到服务器之前先将这些值折算到想要的值范围。

除了上述填充水平传感器和通信装置以外，还使用倾斜计4。当测量填充水平时，倾斜计4提供与比如运输罐的移动容器1的倾斜状态有关的所需信息。基于该信息，采集到的填充水平信息于是可伴随着状态消息“容器的工作位置有效”或“容器的工作位置无效”。因此，可以以简单的方式标记被发送到服务器的填充水平信息的有效性，并使得该有效性可用于随后的评估。

换言之，填充水平测量数据与移动容器如运输罐中的倾斜读数相组合。为此，运输罐1包括用于填充水平测量的传感器5和用于确定容器倾斜度的第二传感器4。这两个测量信号通过连接6和7被馈送给通信装置2的输入端。通信装置2将来自每个测量周期的两个测量信号成对地存储，并通过移动无线连接3或因特网8将预设时间点处的收集到的测量值逐块地发送到服务器10。服务器10可例如是用于VEGA Grieshaber KG的数据记录可视化***WEB-VV的服务器。

在服务器10中，全部输入填充水平信息连同时间戳和经确定的状态“容器的工作位置有效”或“容器的工作位置无效”一起存储，并且一起用来形成档案。

还可例如通过因特网访问包含在服务器10上的数据。为此，服务器还包括向用户提供对测量值进行显示的各种形式的网络服务器。

图2至图5示出了对准备好的测量数据进行显示的多种形式。

图2示出了反映该过程的表格形式的呈现。关于容器的有效工作位置，在列201中示出填充水平测量值，在列202中示出对应的百分比值，在列203中示出Lin百分比值，并且在列204中示出折算值。在列205和列206中分别示出测量的时间和日期。列207中的域表示各种容器。

为了进行填充水平测量，传感器通常以具体测量原理中固有的物理单位来采集实际的填充水平。例如，非接触式测量***比如超声传感器或雷达传感器以米为单位测量距离值(安装位置到物品表面的距离值)；而压力测量***例如以巴为单位采集液体静压。

以物理单位表示的这些测量值是指定的传感器值。然而，一般来说，从该信息得不到关于作为结果的百分比填充水平的认识。

图11示出了填充水平测量装置的功能块，传感器提供这些功能块以用于传感器值的进一步处理。

为了使传感器(或设置在下游的装置)可以计算填充水平百分比，传感器(或设置在下游的装置)的参数化可能必须例如以下面的方式发生：

将超声传感器安装成与容器顶篷齐平；容器为10米高(从容器底部测量)。

参数化：

传感器值：0米  对应于  百分比值(填充水平)100％

传感器值：10米  对应于  百分比值(填充水平)0％

这在图12中示出。

基于这两个值对，传感器可确定关于全部中间值的直线函数。

在基于可编程的线性化函数、通过进一步转换而确定百分比值(填充水平)之后，可计算出所谓的lin％百分比值(体积或经线性化的)。对线性化函数的编程可通过选择限定的容器几何结构或输入线性化表来发生。

图13和图14示出了该线性化。

因此，lin％值提供了关于容器中实际存在的填充量的相对信息。

如果想要知道容器中绝对存在的填充量，则传感器(或设置在下游的装置)还提供对lin％值进行折算的选项。

图15示出了与折算显示值相关的值分配。

基于这些lin％值，可通过相关联的直线函数、基于两个值对发生转换。

如果***检测到填充水平测量数据不正确，因为容器的工作位置无效，则“运输”被输入到列201至204的对应域中。

图3示出了呈现形式的又一个示例实施例。以表格形式示出了历史。在列301和302中输入了日期和时间。如果需要的话，在相应的准备之后，在列303至306中输入各个容器的填充水平测量值(假定相应容器的工作位置有效)。如果容器的工作位置被标识为无效，则在域中输入文本“运输”。如果测量***存在故障，则输入“故障”。

图3的表格中的显示涉及最近8个小时，其中显示时段可由用户选择。

图4示出了测量数据的第三呈现形式，此时其被图形化为示出了多个条的过程图像。关于容器的有效工作位置，测量值被示出为条402、403(38.80％或65.60％)。关于容器的无效工作位置(见条401)，相应的最近有效测量值(在本例子中是38.80％)被示出为具有附加文本“运输”的条。任选地，该条可带有阴影线并且/或者可包括辅助线，以清楚地指出状态。

图5示出了历史进程(为图表或线图)形式的测量数据呈现的又一个示例实施例。关于容器的有效工作位置，测量值可呈现为线501。关于容器的无效工作位置，在对应的时间间隔502中，测量线被示出为最近有效测量值的水平处的虚线。当容器的工作位置在时间点503回复到有效工作位置时，测量值被再次示出为实线504。

当然，代替指示“容器的工作位置无效”，还可使用一些其它的基于文本或图形的显示。

图6示出了具有根据本发明的又一个示例实施例的填充水平测量装置的运输罐1。倾斜计4和填充水平传感器5通过它们自己的线7和6连接到通信装置2。此外，提供第二填充水平传感器11，第二填充水平传感器11固定到容器1，以使得可以在传输位置进行替代测量(如图6所示)。

第二填充水平传感器11通过线19连接到通信装置，以将测量数据发送到所述通信装置。

图7示出了根据本发明的又一个示例实施例的填充水平测量装置，该填充水平测量装置包括三个填充水平传感器5、11和12以及倾斜计4。在此情形下，可以在容器1的两个不同运输位置(容器顺时针或逆时针倾斜90°)测量填充水平。

此外，可提供又一些填充水平传感器。

图8示出了根据本发明的又一个示例实施例的填充水平测量装置，在该装置中，填充水平传感器5包括浸入物品13中的条形探头14。可通过倾斜计4测量容器的倾斜度。倾斜计4将测得的容器倾斜度通过数据线或接口16发送到填充水平传感器5。此外，评估电子装置15包括天线3，其根据接收到的数据计算实际填充水平(其中在计算中考虑到容器倾斜度)。

然后，测量结果被发送到接收器。作为替选方式，电子装置15还可集成在接收器中，从而在此情形下，只有原始数据被发送到接收器。

如图8中所示，填充水平传感器5包括倾斜计4的输入端16，并且将两个测量信号(填充水平测量信号和倾斜角测量信号)以数字化形式通过总线连接20转发到具有天线3的评估单元15，或作为替选方式，转发到通信装置2。

图10示出了外壳18，其中集成了倾斜计4以及包括电池17和天线3在内的填充水平传感器5。

例如，来自填充水平测量的填充水平信息和倾斜度信息(电流信号或数字化值形式的倾斜角)被直接转发到服务器。评估和相应的指示“容器的工作位置有效”或“容器的工作位置无效”发生在服务器中。

图9示出了方法的流程图，其中在步骤901用填充水平传感器采集第一测量数据。在第二步骤902，用位置传感器采集第二测量数据。然后，在步骤903，判断容器的工作位置是否适合于使用填充水平传感器确定填充水平。基于采集到的第一和第二测量数据来作出该判断。

此外，应该指出，“包括”不排除其它元件或步骤，“一个(a)”或“一个(one)”不排除多个。此外，应该指出，参照以上示例实施例之一描述的特征或步骤亦可以与上述其它示例实施例的其它特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应解释为限制。

Claims (12)

1.一种用于确定移动容器(1)中的填充水平的填充水平测量***，该填充水平测量***包括：

填充水平测量装置，包括：第一填充水平传感器(5)，其采集与所述容器中的所述填充水平对应的第一测量数据；

位置传感器(4)，其采集与所述容器的工作位置对应的第二测量数据；

评估单元，其分析所述第一和第二测量数据并基于所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述填充水平；以及

中央服务器形式的接收器(10)，其从所述填充水平测量装置接收基于所述第一和第二测量数据的测量信号；

其中，借助于所述第二测量数据，能够确定所述容器的所述工作位置是否适合于使用所述第一填充水平传感器确定填充水平；

其中，所述评估单元将与所述容器的无效工作位置对应的填充水平读数标记为无效；

其中，所述接收器将填充水平信息和基于接收到的所述测量信号确定的所述容器的工作位置的适合性连同时间戳一起存储，从而用户在以后的时间点能够访问所述接收器中接收到的全部所述填充水平信息，并且能够确定所述容器在什么时间点倾斜和倾斜到什么程度；

其中，在填充水平测量期间预评估所述第一测量数据和所述第二测量数据，并且在将所述第一测量数据和所述第二测量数据以所述测量信号的形式发送到所述接收器之前在不同于所述接收器的地方处理所述第一测量数据和所述第二测量数据。

2.根据权利要求1所述的填充水平测量***，

其中，所述位置传感器采集所述容器的倾斜角。

3.根据权利要求1或2所述的填充水平测量***，

其中，即使所述容器倾斜，所述评估单元也确定所述填充水平。

4.根据权利要求1或2所述的填充水平测量***，

其中，所述第一填充水平传感器选自于包括雷达传感器、压力传感器、超声传感器、限位传感器和电容传感器的组。

5.根据权利要求1或2所述的填充水平测量***，

其中，所述第一填充水平传感器包括用于连接到所述位置传感器的接口(16)；并且

其中，所述第一填充水平传感器被设计用于从所述位置传感器接收所述第二测量数据，并将所述测量信号以数字化形式发送到所述接收器(10)。

6.根据权利要求1或2所述的填充水平测量***，

其中，所述第一填充水平传感器、所述位置传感器、通信单元(2)和用于供电的电池(17)集成在外壳(18)中。

7.根据权利要求1或2所述的填充水平测量***，还包括：

第二填充水平传感器(11)，其设置在所述容器上，以使得其能够在所述容器的所述工作位置不适合于使用所述第一填充水平传感器确定填充水平时执行替代测量。

8.根据权利要求1或2所述的填充水平测量***，

其中，所述填充水平测量装置被设计用于将所述测量信号通过无线连接经由因特网发送到所述接收器。

9.根据权利要求1或2所述的填充水平测量***，

其中，所述填充水平测量装置执行多个测量周期；并且

其中，所述填充水平测量装置将来自每个所述测量周期的所述测量信号成对地存储，并且随后将收集到的所述测量信号发送到所述接收器。

10.根据权利要求1所述的填充水平测量***，

其中，所述移动容器是运输罐。

11.一种用于通过根据权利要求1所述的填充水平测量***来确定移动容器中的填充水平的方法，该方法包括以下步骤：

借助于填充水平传感器采集第一测量数据，其中所述第一测量数据与所述容器中的所述填充水平对应；

采集与所述容器的工作位置对应的第二测量数据；

在填充水平测量期间预评估所述第一测量数据和所述第二测量数据，并且在不同于所述接收器的地方处理所述第一测量数据和所述第二测量数据，从而产生测量信号；

借助于所述第一和所述第二测量数据确定所述容器的所述工作位置是否适合于使用所述填充水平传感器确定填充水平；

将所述测量信号从填充水平测量装置发送到中央服务器；

将与所述容器的无效工作位置对应的填充水平读数标记为无效；

将填充水平信息和基于接收到的所述测量信号确定的所述容器的工作位置的适合性连同时间戳一起存储在所述服务器中，从而用户在以后的时间点能够访问所述接收器中接收到的全部所述填充水平信息，并且能够确定所述容器在什么时间点倾斜和倾斜到什么程度。

12.根据权利要求11所述的方法，

其中，所述移动容器是运输罐。

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