CN105739340B - 液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制*** - Google Patents
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Abstract
一种液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，包括有依次进行无线通信的：设置在液气燃料供给管理部门的主控制单元、设置在液气燃料输配***的工作控制单元、设置在液气燃料加注***的中继控制单元、设置在液气燃料使用***的终端控制单元和液气燃料使用***的ECU，其中，所述的液气燃料使用***的ECU还依次通过终端控制单元、中继控制单元和工作控制单元与所述的主控制单元进行无线通信反馈信息，所述的主控制单元还通过无线通信分别接收所述的工作控制单元、中继控制单元、终端控制单元和液气燃料使用***的ECU的无线反馈信号。本发明解决了液气类燃料补给加注作业过程中的安全和精准，实现各环节不能出错，不敢出错，不愿出错的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种液气燃料补给控制***。特别是涉及一种用于发送和接收特定的液气类燃料补给加注时的身份(DNA)原代码(由管理者创立设定的唯一身份代码)进行识别的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***。
背景技术
移动交通工具“节能减排”、应用清洁能源是当今世界各国为改善能源结构和缓解环境污染都在努力完成的重大工程。由于世界经济体系的快速发展，传统石化能源对大气、水源、土壤的污染不断加剧恶化，已构成严重的社会问题，下步人类必将迎来共同应对全球气候变暖的新常态。
传统石化能源，对人类除具有积极的一面，还具有自身易燃易爆的危险面和污染环境的消极面。因此，在移动交通工具能源应用领域，无论是技术践行者还是经济管理者除需要对安全环保运营全程管控外，还需要对补给作业品质进行全程监控。尤其在推动清洁能源应用方面更应把管控作为重要手段，以保证移动交通工具在补给加注液气类燃料时的能源质量、加注安全、加注流程都能在有效的监控范围内。
当大量使用清洁能源的移动交通工具需要补给加注液气燃料时，能否对这个补给加注产业链实现有效管控，无疑是保障这个产业健康有序发展的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***。该***能够保障液气燃料补给加注时对液气流动信号随时进行感应和无线传输，对液气燃料补给加注和应用***随时进行监控，以实现管理者超视距自动管控液气燃料安全输配；液气燃料补给加注站、船如约补给加注液气燃料；液气燃料使用者按约补给加注和使用优质液气燃料的目的。
本发明所采用的技术方案是：一种液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，包括有依次进行无线通信的：设置在液气燃料供给管理部门的主控制单元、设置在液气燃料输配***的工作控制单元、设置在液气燃料加注***的中继控制单元、设置在液气燃料使用***的终端控制单元和液气燃料使用***的ECU，其中，所述的液气燃料使用***的ECU还依次通过终端控制单元、中继控制单元和工作控制单元与所述的主控制单元进行无线通信反馈信息，所述的主控制单元还通过无线通信分别接收所述的工作控制单元、中继控制单元、终端控制单元和液气燃料使用***的ECU的无线反馈信号。
所述的主控制单元包括有用于根据终端控制单元反馈信息控制燃料供给的主控制机，分别与主控制机相连用于显示全***工作结果的显示器和用于打印***数据打印机，所述主控制机还设置有卫星收发***。
所述的工作控制单元包括有分别与所述的主控制单元和中继控制单元进行无线通信的工作主机，设置在液气燃料输配罐内的用于向工作主机反馈燃料流动信号的一级燃料流动信号传感器，所述的一级燃料流动信号传感器与所述工作主机为无线通信，所述的工作主机上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第一监控和修改接口。
所述的中继控制单元包括有分别与所述的工作控制单元中的工作主机及终端控制单元进行无线通信的中继机，设置在液气燃料加注罐内的用于向中继机反馈燃料流动信号的二级燃料流动信号传感器，所述的二级燃料流动信号传感器与所述的中继机为无线通信，所述的中继机上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第二监控和修改接口。
所述的终端控制单元包括有分别与中继控制单元中的中继机及液气燃料使用***的ECU进行无线通信的终端机，设置在终端液气燃料罐内的用于向终端机反馈燃料流动信号的三级燃料流动信号传感器，所述的三级燃料流动信号传感器与所述的终端机为无线通信，所述的终端机上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第三监控和修改接口。
工作控制单元中的一级燃料流动信号传感器、中继控制单元中的二级燃料流动信号传感器和终端控制单元中的三级燃料流动信号传感器结构完全相同，均包括有：壳体，所述壳体的两侧分别设置有与壳体内相连通的输入接口和输出接口，所述的壳体内通过隔离膜分割有电器仓和液气燃料流动腔，其中所述液气燃料流动腔与所述的输入接口和输出接口相连通，所述的液气燃料流动腔内设置有能够根据液气燃料的流动产生旋转磁场的旋转机构，所述的电器仓内设置有能够根据旋转机构所产生的旋转磁场产生交变电动势的线圈和与所述的线圈相连的用于将所述的交变电动势进行放大整形产生电信号并进行无线传输的电路板。
所述的旋转机构包括有：与所述的壳体相连接的固定轴，套在所述固定轴上在液气燃料流动时能够旋转的叶轮，所述叶轮的每一个叶片的端部都设置有一块在叶轮旋转时产生旋转磁场的磁钢。
本发明的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，解决了液气类燃料补给加注作业过程中的安全和精准，通过无线感应、传输、反馈、控制液气类燃料补给加注，实现各环节不能出错(严谨的互联网+数字逻辑电路控制)，不敢出错(出错必咎制度)，不愿出错(定量晋退级奖惩管理)的目的。最终形成用高新机电技术+经济制裁+互联网大数据制约、管理经济模式的常态，培养形成良好的产业风气。本发明具有如下特点：
1、低：低微功率(毫安级)、低微功耗(毫瓦级)；
2、防：防爆、防泄漏、防尖端放电、电器仓灌封、多重密封、良好接地；
3、优：优良的耐低温、抗干磨、抗干扰。
附图说明
图1是本发明的整体构成框图；
图2是本发明中燃料流动信号传感器的结构示意图；
图3是图2的侧视图。
图中
1：主控制单元 11：主控制机
12：显示器 13：打印机
14：卫星收发*** 2：工作控制单元
21：工作主机 22：一级燃料流动信号传感器
23：第一监控和修改接口 3：中继控制单元
31：中继机 32：二级燃料流动信号传感器
33：第二监控和修改接口 4：终端控制单元
41：终端机 42：三级燃料流动信号传感器
43：第三监控和修改接口 5：液气燃料使用***的ECU
101：壳体 102：输入接口
103：输出接口 104：旋转机构
1041：固定轴 1042：叶轮
1043：磁钢 1044：叶片
105：线圈 106：电路板
107：隔离膜 108：电器仓
109：液气燃料流动腔 A：加注燃料流动方向
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***做出详细说明。
如图1所示，本发明的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，包括有依次进行无线通信的：设置在液气燃料供给管理部门的主控制单元1、设置在液气燃料输配***的工作控制单元2、设置在液气燃料加注***的中继控制单元3、设置在液气燃料使用***的终端控制单元4和液气燃料使用***的ECU5，其中，所述的液气燃料使用***的ECU5还依次通过终端控制单元4、中继控制单元3和工作控制单元2与所述的主控制单元1进行无线通信反馈信息，所述的主控制单元1还通过无线通信分别接收所述的工作控制单元2、中继控制单元3、终端控制单元4和液气燃料使用***的ECU5的无线反馈信号。
所述的主控制单元1包括有用于根据终端控制单元4反馈信息控制燃料供给的主控制机11，分别与主控制机11相连用于显示全***工作结果的显示器12和用于打印***数据打印机13，所述主控制机11还设置有如北斗、GPRS双***卫星定位通迅的卫星收发***14。
所述的工作控制单元2包括有分别与所述的主控制单元1和中继控制单元3进行无线通信的工作主机21，设置在液气燃料输配容器或必经通道内的用于向工作主机21反馈燃料流动信号的一级燃料流动信号传感器22，所述的一级燃料流动信号传感器22与所述工作主机21为无线通信，所述的工作主机21上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第一监控和修改接口23。
工作控制单元2安置于为加注站、加注船输配液气燃料的移动交通工具上。
它向各加注站、加注船的中继控制单元3传承无线传输装置发射I类合成信号，兼采集相应的其它信息。
接收主控机端发来的决策指令信号，接受本机产生的I级燃料流动信号，合成、发出I类合成信号。
它负责检查中继控制单元的工作状态。
它配备于输送燃料的交通工具上，且数据可下载，用于定期监控核算。
所述的中继控制单元3包括有分别与所述的工作控制单元2中的工作主机21及终端控制单元4进行无线通信的中继机31，设置在液气燃料加注罐内的用于向中继机31反馈燃料流动信号的二级燃料流动信号传感器32，所述的二级燃料流动信号传感器32与所述的中继机31为无线通信，所述的中继机31上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第二监控和修改接口33。
中继控制单元3按约定固定装于加注站和加注船上。主要用于服务安装了中继机传承信息无线传输装置的加注站、加注船产生、传输1、II类合成信号，接收二级燃料流动信号。
对安装于加注站、加注船上的中继机传承信息无线传输装置主要功能是接收一个二级燃料流动信号，同时接收一个一类合成信号，合成一个能向终端发射二类合成信号。
遇恶意损毁或违规操作及其他不按合同约定加注指定燃料的行为，为保护***功能和受注移动交通工具的安全航行，本中继控制单元3会自动停止工作。
在中继机停止传承信息的工作状态下，因为不能再发射II类合成信号，或补给加注了根本不具备发射11类合成信号功能的加注车、加注船供应的液气燃料，此时所有装有液气燃料补给全程监控无线感应传输反馈控制***的移动交通工具只要在此加注站、加注船受注液气燃料，该液气燃料使用***的ECU和终端机都会停止工作。由此造成的一切损失将由不能发射中继机II类合成信号的加注补充燃料方或损害该中继机以至无法接收I类合成信号或无法发射二类合成信号者承担。
安装中继控制单元3的加注站、加注船在开通加注设施为终端用户加注液气燃料时，该***同时向受注的终端用户无线发射II类合成信号(一机一号，***默认)。
加注站、加注船在开通自体受注设施补充燃料时也会产生一个补充燃料II级流动信号，并接收工作主机端发来的I类合成信号，产生、发出一个11类合成信号。
如果大***涵盖的任何加注站、加注船在自体收受补給燃料过程中只有II级燃料流动信号，而没有接收到工作主机端发来的I类合成信号，则无法产生II类合成信号；这将导致该加气站、加注船中继机向终端机发出II类合成信号源关闭。受本发明应用技术约束的终端车、船一旦补给加注了在这个中继加注站、加注船经营的液气燃料，因为收不到II类合成信号，其液气燃料使用***的ECU将停止工作，其相应损失应由该加注站、加注船负责。
如欲重新启用受前述恶意行为牵连而停止工作的液气燃料使用***的ECU和重新启用该加注站、加注船的中继控制单元3，必须由主控机方派专业技术人员现场实施：清理掉没收到I类合成信号时补给加注的液气燃料，排除恶意操作故障，重新设定程序，***格式化，以便恢复中继控制单元3及相关连带终端机的初始功能。
恢复前述功能产生的一切费用、责任和不良记录应由恶意操作方、损毁方承担。
中继控制单元3中的燃料流动信号传感器同样采用无源自发电修正补偿放大信号发射装置，信号发生器正常工作时采用无线或载波传输相关信号。
中继控制单元3传承信息无线传输装置接收一个II级燃料流动信号；接收一个I类信号合成；发出一个II类合成信号。
所述的终端控制单元4包括有分别与中继控制单元3中的中继机31及液气燃料使用***的ECU5进行无线通信的终端机41，设置在终端液气燃料罐内的用于向终端机41反馈燃料流动信号的三级燃料流动信号传感器42，所述的三级燃料流动信号传感器42与所述的终端机41为无线通信，所述的终端机41上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第三监控和修改接口43。
当补给加注液气燃料时，终端控制单元4中的终端机41会在接收三级燃料流动信号传感器42无线发来的液气燃料III级流动信号的同时，还要接收中继控制单元3中的中继机31无线发射来的一个(可编辑、更改、确认的)II类合成信号。只有当液气燃料III级流动信号和II类合成信号同时合并为一个新的III类合成信号(且一机一号)发送给液气燃料使用***的ECU时，该液气燃料使用***的ECU才能正常工作。
如果只有一个液气燃料III级流动信号，而没有II类合成信号，将无法产生III类合成信号。这时液气燃料使用***的ECU将判断为有恶意操作，该液气燃料使用***的ECU为保护自己的功能不受侵害，会立即停止工作。如强行使用该液气类燃料使用***的ECU，轻则会毁坏该液气燃料使用***的ECU软件功能，重则烧毁电路，由此将会引发更大的意外事故。对安装了本装置的移动交通工具当液气类燃料供给***无故停止工作时，液气燃料使用***的ECU会自动报警。
如欲重新启用已损毁的终端机和液气燃料使用***的ECU，必须由责任方清理掉违约加注的液气燃料，由主控机方派专业人员重新设定程序，恢复液气燃料使用***ECU的初始功能，恶意操作方要承担由此引发的责任和费用。
终端控制单元4的性能：1、工作温度—40℃～+120℃；2、频率315MHZ；3、电压12V。
工作控制单元2中的一级燃料流动信号传感器22、中继控制单元3中的二级燃料流动信号传感器32和终端控制单元4中的三级燃料流动信号传感器42结构完全相同，如图2、图3所示，均包括有：由耐低温、耐锈蚀的316L不锈钢加工而成的壳体101，所述壳体101的两侧分别设置有与壳体101内相连通的输入接口102和输出接口103，采用激光焊接完成一体结合、固化、密封。所述的壳体101内通过隔离膜107分割有电器仓108和液气燃料流动腔109，隔离膜107由优质薄不锈钢片冲压而成，隔离膜107的周端面与壳体101之间还设有双重四氟材料的密封环带，从而使液气燃料流动腔109与外界形成密闭腔体，液气类燃料被完全密封在液气燃料流动腔109内，与外界形成安全隔离的状态。其中所述液气燃料流动腔109与所述的输入接口102和输出接口103相连通，所述的液气燃料流动腔109内设置有能够根据液气燃料的流动产生旋转磁场的旋转机构104，所述的电器仓108内设置有能够根据旋转机构104所产生的旋转磁场产生交变电动势的磁钢1043和与所述的线圈105相连的用于将所述的交变电动势进行放大整形产生电信号并进行无线传输的电路板106。所述的线圈105由高磁通永磁体和线圈绕组组成。当固定在叶轮上的磁钢体随叶轮转动时，旋转磁场和感应绕组线圈相切，由绕组线圈产生出交变电动势，此电动势经放大整形产生电能，再进一步放大整形后形成接发燃料流动信号的功能；绕组线圈及电路被置于电器仓内，周围填充耐低温硅胶，可起到防震、防火花的功能。
所述的旋转机构104包括有：与所述的壳体101相连接的固定轴1041，套在所述固定轴1041上在液气燃料流动时能够旋转的叶轮1042，叶轮1042是由不锈钢或铜质板材冲压成型。当流动的液体在叶轮腔体偏心一侧，形成流动液气射流与叶轮外廓相切的状态，推动叶轮转动；所述叶轮1042的每一个叶片1044的端部都设置有一块在叶轮1042旋转时产生旋转磁场的磁钢1043，磁钢体与叶片铆压组合在一起，磁钢随叶轮同步旋转，形成旋转磁场，与固定置于电器仓108内的感应绕组线圈不断相切，形成脉冲电动势，经放大整形产生电能。电路板106具有整流、稳压、放大、激活、定周期流量信号发生器、无线发射等功能。当电路板106收到感应绕组线圈输送的交变脉冲电动势后，对其进行整流、稳压、放大、激活、信号发生、无线发射；液气燃料补给加注完毕时，叶轮停止转动，电路板106自动停止工作，流动信号不再发生、发出。无线信号发射采用315MHZ频率。
当有液气燃料在液气燃料流动腔109内定向流动时，叶轮1042随之绕固定轴1041转动，镶在叶轮顶端的磁钢产生旋转电动势发电；无论液气燃料正向或反向流动，叶轮都会随之转动，因此确定了随之产生燃料流动信号的电能。
燃料流动信号传感器具有如下性能：
1)工作温度-160℃～120℃
2)电压3.3V
3)频率315MHZ
4)电流22mA
5)功率0.1W
6)***为无源、自发电、交变直形式
7)自动全天候通讯
8)计量误差1％
9)具备较强的抗干扰能力
10)有升级拓展空间。
本发明中燃料流动信号传感器的工作原理：
1)主要针对补给加注的液气类燃料品质、加注位置、补给过程予以监控，其工作位置在液气类燃料补给加注必经的通路之中。
2)通过感应自发电装置产生微功交流电动势(电流2.2*10-6A，电压3.3V，功率0.05W，频率50HZ，脉冲1秒)，该电动势经放大、整形产生电能，并将该电能信号传给所对应的控制部分，以使各级控制部分都能确定各传感器的工作状态(工作与否)及其他相关数据。
本发明的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，首先通过置于补给加注液气燃料必经通道内的传感器采用自发电、低功耗的无线检测、无线传输装置，检测液气燃料的流动信号(该传感器对液气燃料流通管道不产生节流)；该传感器由同置于补给主通道内的微型感应发电模块提供电能；这种置于补给加注必经通道内的感应发电模块由叶轮、磁钢、感应绕组线圈及相关阻容件组成；液气类燃料经输入接口102沿与叶轮形成的切线方向定向流动，推动叶轮转动后，再由输出接口103流出，进入液气类燃料必经通道，最后注入液气燃料储存容器。利用此唯一补给加注通道做液气燃料动态检测，可达到安全、环保、可靠的监控目的。其中的叶轮会随液气燃料的正反向流动双向都可产生微小的电动势，这种电动势经整形、放大、产生信号电能；用这种微小的信号电能经进一步整形、放大去触发置于补给加注主通道另一侧的工作信号发生装置，产生工作信号；工作信号可由人工编写成原代码，同时还可设置加密功能。这种经放大和加密后的工作信号靠无线传输装置保证了能在常温和低温工作环境中，在不导入外电的前提下，也能达到接收和发射工作信号的目的，并可做到有效防止人为的损毁及意外漏电、放电事故。由于该装置的工作信号采用无线发射、接收形式，故避免了传统用导线传输信号时常见的工艺繁杂、产品老化、不抗干扰、随机闪断、短路故障和人为应用纠纷。该装置同时还可利用可置于每个输配、加注、使用液气燃料环节的电控***的监控特性，在输配、加注、使用三大环节之间形成一组互相制约的开关型监控程序，实现环环相扣，互为依存的闭环监控网络***。当该***中任何一个环节发生液气燃料补给加注使用问题，都会在大***中的各个环节显现，留下痕记，作为咎责的依据。
Claims (4)
1.一种液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，其特征在于，包括有依次进行无线通信的：设置在液气燃料供给管理部门的主控制单元（1）、设置在液气燃料输配***的工作控制单元（2）、设置在液气燃料加注***的中继控制单元（3）、设置在液气燃料使用***的终端控制单元（4）和液气燃料使用***的ECU（5），其中，所述的液气燃料使用***的ECU（5）还依次通过终端控制单元（4）、中继控制单元（3）和工作控制单元（2）与所述的主控制单元（1）进行无线通信反馈信息，所述的主控制单元（1）还通过无线通信分别接收所述的工作控制单元（2）、中继控制单元（3）、终端控制单元（4）和液气燃料使用***的ECU（5）的无线反馈信号；
所述的工作控制单元（2）包括有分别与所述的主控制单元（1）和中继控制单元（3）进行无线通信的工作主机（21），设置在液气燃料输配罐内的用于向工作主机（21）反馈燃料流动信号的一级燃料流动信号传感器（22），所述的一级燃料流动信号传感器（22）与所述工作主机（21）为无线通信，所述的工作主机（21）上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第一监控和修改接口（23）；
所述的中继控制单元（3）包括有分别与所述的工作控制单元（2）中的工作主机（21）及终端控制单元（4）进行无线通信的中继机（31），设置在液气燃料加注罐内的用于向中继机（31）反馈燃料流动信号的二级燃料流动信号传感器（32），所述的二级燃料流动信号传感器（32）与所述的中继机（31）为无线通信，所述的中继机（31）上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第二监控和修改接口（33）；
所述的终端控制单元（4）包括有分别与中继控制单元（3）中的中继机（31）及液气燃料使用***的ECU（5）进行无线通信的终端机（41），设置在终端液气燃料罐内的用于向终端机（41）反馈燃料流动信号的三级燃料流动信号传感器（42），所述的三级燃料流动信号传感器（42）与所述的终端机（41）为无线通信，所述的终端机（41）上设置有用于安装显示器和用于修改程序的第三监控和修改接口（43）；
所述的工作控制单元（2）接受一级燃料流动信号，合成、发出I类合成信号；所述的中继控制单元（3）接收一个二级燃料流动信号，同时接收一个I类合成信号，合成一个能向终端发射的II类合成信号；所述的终端控制单元（4）在接收三级燃料流动信号传感器（42）无线发来的三级燃料流动信号的同时，还要接收中继控制单元（3）中的中继机（31）无线发射来的一个可编辑、更改、确认的II类合成信号，只有当三级燃料流动信号和II类合成信号同时合并为一个新的III类合成信号发送给液气燃料使用***的ECU时，所述的液气燃料使用***的ECU才能正常工作。
2.根据权利要求1所述的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，其特征在于，所述的主控制单元（1）包括有用于根据终端控制单元（4）反馈信息控制燃料供给的主控制机（11），分别与主控制机（11）相连用于显示全***工作结果的显示器（12）和用于打印***数据打印机（13），所述主控制机（11）还设置有卫星收发***（14）。
3.根据权利要求1所述的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，其特征在于，工作控制单元（2）中的一级燃料流动信号传感器（22）、中继控制单元（3）中的二级燃料流动信号传感器（32）和终端控制单元（4）中的三级燃料流动信号传感器（42）结构完全相同，均包括有：壳体（101），所述壳体（101）的两侧分别设置有与壳体（101）内相连通的输入接口（102）和输出接口（103），所述的壳体（101）内通过隔离膜（107）分割有电器仓（108）和液气燃料流动腔（109），其中所述液气燃料流动腔（109）与所述的输入接口（102）和输出接口（103）相连通，所述的液气燃料流动腔（109）内设置有能够根据液气燃料的流动产生旋转磁场的旋转机构（104），所述的电器仓（108）内设置有能够根据旋转机构（104）所产生的旋转磁场产生交变电动势的线圈（105）和与所述的线圈（105）相连的用于将所述的交变电动势进行放大整形产生电信号并进行无线传输的电路板（106）。
4.根据权利要求3所述的液气燃料补给全程监控的无线感应传输反馈控制***，其特征在于，所述的旋转机构（104）包括有：与所述的壳体（101）相连接的固定轴（1041），套在所述固定轴（1041）上在液气燃料流动时能够旋转的叶轮（1042），所述叶轮（1042）的每一个叶片（1044）的端部都设置有一块在叶轮（1042）旋转时产生旋转磁场的磁钢（1043）。
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