CN110470341A - 一种储罐云监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储罐云监测***及方法，属于检测技术领域，包括：安装在储罐罐身上的两物联网压力液位计，以及分别与两物联网压力液位计输出端无线连接的服务器，两物联网压力液位计的安装高度差为△h，分别用于检测储罐内的压力值p1和p2，服务器内存储有储罐参数表，该表中参数包括储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和报警限值；服务器用于根据储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐当前的状态信息，并将状态信息与报警限值进行比较，实现储罐监测。本发明对储罐监测的实现过程简单有效且成本较低。

Description

一种储罐云监测***及方法

技术领域

本发明涉及监控技术领域，特别涉及一种储罐云监测***及方法。

背景技术

在生物、化学、医药、食品等生产过程中，需要对存储的液体原料的储罐进行监测，以实现以下目的：对储罐内压力进行监测以防止压力过高导致安全生产事故，通过压力监测消除安全隐患；对储罐内密度进行监测，以防止因介质密度的变化导致产品质量问题，通过密度监测确保产品品质；对储罐内余量进行监测，余量不足会影响生产效率，通过对余量监测提高生产效率。

传统的监测方式需要在储罐上安装压力计、密度计、液位计等多种传感器才能达到以上目的，监测过程繁琐且成本高，而且多传感器间若数据不统一或某一传感器故障，会造成监测失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，以降低储罐监测的成本。

为实现以上目的，一方面，采用一种储罐云监测***，包括：安装在储罐罐身上的第一物联网压力液位计、第二物联网压力液位计，以及分别与第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计输出端无线连接的服务器，第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计的安装高度差为△h，服务器内存储有储罐参数表，该表中参数包括储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和报警限值；

第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计分别用于检测储罐内的压力值p1和p2，服务器用于根据储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐当前的状态信息，并将状态信息与报警限值进行比较，实现储罐监测。

进一步地，所述报警限值包括介质标准密度、压力限值、液位限值以及余量限值。

进一步地，所述第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计均包括扩散硅传感器、信号采集板、无线通信板以及供电模块；扩散硅传感器与信号采集板连接，信号采集板经无线通信板与所述服务器连接，供电模块与信号采集板和无线通信板连接。

进一步地，所述信号采集板上焊接有微控制器和转换器，转换器内置恒流源、运算放大电路以及ADC电路，微控制器通过SPI串行接口与转换器进行数据通信，微控制器的UART通信接口与所述无线通信板连接，转换器与所述扩散硅传感器连接。

进一步地，所述服务器包括介质密度计算模块、介质液位计算模块和介质余量计算模块，其中：

介质密度计算模块用于根据压力值p1、p2以及安装高度差为△h和重力加速度，计算储罐内介质的密度ρ；

介质液位计算模块用于根据介质密度ρ、压力值p1和重力加速度，计算储罐内介质的液位h；

介质余量计算模块用于根据储罐内介质的液位h和储罐的高度，计算储罐内介质的余量y。

进一步地，所述服务器还包括介质体积计算模块和介质质量计算模块，其中：

介质体积计算模块用于根据所述储罐内介质的液位h和储罐的直径，计算储罐内介质的体积v；

介质质量计算模块用于根据所述储罐内介质的密度ρ和储罐内介质的体积v，计算储罐内介质的质量m。

进一步地，所述服务器还包括分别与介质密度计算模块、介质液位计算模块、介质余量计算模块、介质液位体积模块和介质液位质量模块输出端连接的报警提示模块，报警提示模块用于：

在压力值p1高于压力限值时进行压力过高报警；

在储罐内介质的密度ρ超出介质标准密度的值大于一定范围时，发出介质异常报警；

在储罐内介质的液位h低于液位限值时，进行液位过低报警；

在储罐内介质的余量y低于余量限值时，进行余量过低报警。

另一方面，采用一种储罐云监测方法，包括如下步骤：

获取储罐底部的压力值p1以及距底部高度△h处的压力值p2，以及获取储罐高度和储罐直径；

根据储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐当前的状态信息；

将储罐当前的状态信息与对应的报警限值进行比较，实现储罐监测。

进一步地，所述根据储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐当前的状态信息，包括：

根据压力值p1、p2以及安装高度差为△h和重力加速度，计算储罐内介质的密度ρ；

根据介质密度ρ、压力值p1和重力加速度，计算储罐内介质的液位h；

根据储罐内介质的液位h和储罐的高度，计算储罐内介质的余量y；

根据所述储罐内介质的液位h和储罐的直径，计算储罐内介质的体积v；

根据所述储罐内介质的密度ρ和储罐内介质的体积v，计算储罐内介质的质量m。

进一步地，所述将储罐当前的状态信息与对应的报警限值进行比较，实现储罐监测，包括：

在压力值p1高于压力限值时进行压力过高报警；

在储罐内介质的密度ρ超出介质标准密度的值大于一定范围时，发出介质异常报警；

在储罐内介质的液位h低于液位限值时，进行液位过低报警；

在储罐内介质的余量y低于余量限值时，进行余量过低报警。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过在储罐底部和距储罐底部高度△h处分别安装物联网压力液位计，分别检测储罐底部和距储罐底部高度△h处的压力值，并将压力值传输值服务器，服务器利用其上部署的监测软件，根据压力值、储罐高度和直径等信息，对储罐内介质的压力、密度及余量等进行监测，整个监测过程实现简单、成本较低。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是一种储罐云监测***的原理框图；

图2是联网压力液位计结构示意图；

图3是信号采集板结构示意图；

图4是服务器结构示意图；

图5是一种储罐云监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种储罐云监测***，包括：安装在储罐10罐身上的第一物联网压力液位计M1、第二物联网压力液位计M2，以及分别与第一物联网压力液位计M1和第二物联网压力液位计M2输出端无线连接的服务器20，第一物联网压力液位计M1和第二物联网压力液位计M2的安装高度差为△h，服务器20内存储有储罐10参数表，该表中参数包括储罐10高度H、储罐10直径D、安装高度差△h和报警限值；第一物联网压力液位计M1和第二物联网压力液位计M2分别用于检测储罐10内的压力值p1和p2，服务器20用于根据储罐10高度、储罐10直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐10当前的状态信息，并将状态信息与报警限值进行比较，实现储罐10监测。

其中，第一物联网压力液位计M1安装在储罐10底部，第一物联网压力液位计M2安装在储罐10罐身距储罐10底部△h处，以分别检测两个不同位置的压力值。

特别地，两个液位计之间相距的距离△h无特殊要求，一般大于储罐总高度的1/3即可。

如图2所示，所述第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计均包括扩散硅传感器31、信号采集板32、无线通信板33以及供电模块34；扩散硅传感器31与信号采集板32连接，信号采集板32经无线通信板33与所述服务器20连接，供电模块34与信号采集板32和无线通信板33连接。

如图3所示，信号采集板32上焊接有微控制器321和转换器322，转换器322内置恒流源、运算放大电路以及ADC电路，微控制器321通过SPI串行接口与转换器进行数据通信，微控制器321的UART通信接口与所述无线通信板33连接，转换器321与所述扩散硅传感器31连接。

具体地，信号采集板产生1mA至1.5mA之间的恒定电流输出作为扩散硅传感器的激励信号，检测扩散硅传感器输出的电压信号大小并计算对应的压力或液位，计算得到的压力或液位数据通过UART通信接口以TTL电平的方式发送至无线通信板。信号采集板上焊接有MSP430FR21xx系列单微控制器以及AD779x芯片。AD779x芯片内置恒流源、运放以及ADC电路，微控制通过SPI串行接口与AD779x进行数据通信。

具体地，无线通信板上焊有EC20或其它规格的通信模块，通过UART接口接收来自于信号采集板的压力或液位数据，依靠3G/4G网络或NB-IoT网络以HTTP协议或其它协议的方式讲数据传输至服务器20端。***使用电池为信号采集板及无线通信板供电，电池选用大容量、高能量密度、低放电率的锂亚硫酰氯(Li/SoCi2)电池，额定电压3.6V。

具体地，报警限值包括介质标准密度ρ0、压力限值p0、液位限值h0以及余量限值y0中的至少一种。

进一步地，如图4所示，服务器20包括介质密度计算模块21、介质液位计算模块22、介质余量计算模块23、介质体积计算模块24和介质质量计算模块25，其中：

介质密度计算模块21用于根据压力值p1、p2以及安装高度差为△h和重力加速度，计算储罐内介质的密度ρ，具体为：

其中：g-重力加速度，取值9.8m/s²。

介质液位计算模块22用于根据介质密度ρ、压力值p1和重力加速度，计算储罐10内介质的液位h，具体为：

其中：g-重力加速度，取值9.8m/s²。

介质余量计算模块23用于根据储罐10内介质的液位h和储罐10的高度，计算储罐10内介质的余量y，具体为：

介质体积计算模块24用于根据所述储罐10内介质的液位h和储罐10的直径，计算储罐10内介质的体积v，具体为：

介质质量计算模块25用于根据所述储罐10内介质的密度ρ和储罐10内介质的体积v，计算储罐10内介质的质量m，具体为：

m＝ρ×v。

进一步地，服务器20还包括分别与介质密度计算模块21、介质液位计算模块22、介质余量计算模块23、介质液位体积模块24和介质液位质量模块25输出端连接的报警提示模块26，报警提示模块26用于：

在压力值p1高于压力限值时进行压力过高报警；

在储罐10内介质的密度ρ超出介质标准密度的值大于一定范围时，发出介质异常报警；

在储罐10内介质的液位h低于液位限值时，进行液位过低报警；

在储罐10内介质的余量y低于余量限值时，进行余量过低报警。

需要说明的是，不同行业客户对于储罐内不同介质的密度变化报警范围是不同的，用户可以在服务器的软件***后台进行设置。

另外，本实施例中还对储罐内介质的体积和质量进行计算，因为有的客户进料是按体积结算，有的客户进料是按质量结算，针对不同客户的不同结算方式需要选择进行体积报警或质量报警。

需要说明的是，本实施例中只需在储罐10罐身上安装两个物联网压力液位计即可，通过将两个物联网压力液位计获取的压力值信息无线发送至服务器20，利用服务器20上部署的监测***软件即可根据压力值信息，对储罐10内介质的压力、密度及余量等进行监测，整个过程安装的硬件相较于传统方案大大减少，降低了使用成本，且监测实现过程简单。

如图5所示，本实施例公开了一种储罐10云监测方法，包括如下步骤S1-S3：

S1、获取储罐10底部的压力值p1以及距底部高度△h处的压力值p2，以及获取储罐10高度和储罐10直径；

S2、根据储罐10高度、储罐10直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐10当前的状态信息；

S3、将储罐10当前的状态信息与对应的报警限值进行比较，实现储罐10监测。

进一步地，上述步骤S2：根据储罐10高度H、储罐10直径D、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐10当前的状态信息，包括：

根据压力值p1、p2以及安装高度差为△h和重力加速度，计算储罐10内介质的密度ρ；

根据介质密度ρ、压力值p1和重力加速度，计算储罐10内介质的液位h；

根据储罐10内介质的液位h和储罐10的高度，计算储罐10内介质的余量y；

根据所述储罐10内介质的液位h和储罐10的直径，计算储罐10内介质的体积v；

根据所述储罐10内介质的密度ρ和储罐10内介质的体积v，计算储罐10内介质的质量m。

进一步地，上述步骤S3：将储罐10当前的状态信息与对应的报警限值进行比较，实现储罐监测，具体包括：

在压力值p1高于压力限值时进行压力过高报警；

在储罐10内介质的密度ρ超出介质标准密度的值大于一定范围时，发出介质异常报警；

在储罐10内介质的液位h低于液位限值时，进行液位过低报警；

在储罐10内介质的余量y低于余量限值时，进行余量过低报警。

本实施例方案可以简单有效且成本低的实现对储罐10内压力(p1)、密度(ρ)液位(h)、体积(v)、质量(m)、余量(y)监测，并储罐10内介质异常报警、压力过高报警以及余量不足报警，有效避免生产过程中各事故的发生，提高生产效率和质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储罐云监测***，其特征在于，包括：安装在储罐罐身上的第一物联网压力液位计、第二物联网压力液位计，以及分别与第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计输出端无线连接的服务器，第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计的安装高度差为△h，服务器内存储有储罐参数表，储罐参数表中的参数包括储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和报警限值；

第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计分别用于检测储罐内的压力值p1和p2，服务器用于根据储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐当前的状态信息，并将状态信息与报警限值进行比较，实现储罐监测。

2.如权利要求1所述的储罐云监测***，其特征在于，所述报警限值包括介质标准密度、压力限值、液位限值以及余量限值中的至少一种。

3.如权利要求1所述的储罐云监测***，其特征在于，所述第一物联网压力液位计和第二物联网压力液位计均包括扩散硅传感器、信号采集板、无线通信板以及供电模块；扩散硅传感器与信号采集板连接，信号采集板经无线通信板与所述服务器连接，供电模块与信号采集板和无线通信板连接。

4.如权利要求3所述的储罐云监测***，其特征在于，所述信号采集板上焊接有微控制器和转换器，转换器内置恒流源、运算放大电路以及ADC电路，微控制器通过SPI串行接口与转换器进行数据通信，微控制器的UART通信接口与所述无线通信板连接，转换器与所述扩散硅传感器连接。

5.如权利要求2所述的储罐云监测***，其特征在于，所述服务器包括介质密度计算模块、介质液位计算模块和介质余量计算模块，其中：

介质密度计算模块用于根据压力值p1、p2以及安装高度差为△h和重力加速度，计算储罐内介质的密度ρ；

介质液位计算模块用于根据介质密度ρ、压力值p1和重力加速度，计算储罐内介质的液位h；

介质余量计算模块用于根据储罐内介质的液位h和储罐的高度，计算储罐内介质的余量y。

6.如权利要求5所述的储罐云监测***，其特征在于，所述服务器还包括介质体积计算模块和介质质量计算模块，其中：

介质体积计算模块用于根据所述储罐内介质的液位h和储罐的直径，计算储罐内介质的体积v；

介质质量计算模块用于根据所述储罐内介质的密度ρ和储罐内介质的体积v，计算储罐内介质的质量m。

7.如权利要求6所述的储罐云监测***，其特征在于，所述服务器还包括分别与介质密度计算模块、介质液位计算模块、介质余量计算模块、介质液位体积模块和介质液位质量模块输出端连接的报警提示模块，报警提示模块用于：

在压力值p1高于压力限值时进行压力过高报警；

在储罐内介质的密度ρ超出介质标准密度的值大于一定范围时，发出介质异常报警；

在储罐内介质的液位h低于液位限值时，进行液位过低报警；

在储罐内介质的余量y低于余量限值时，进行余量过低报警。

8.一种储罐云监测方法，其特征在于，包括：

获取储罐底部的压力值p1以及距底部高度△h处的压力值p2，以及获取储罐高度和储罐直径；

根据储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐当前的状态信息；

将储罐当前的状态信息与对应的报警限值进行比较，实现储罐监测。

9.如权利要求8所述的储罐云监测方法，其特征在于，所述根据储罐高度、储罐直径、安装高度差△h和压力值p1、p2，计算出储罐当前的状态信息，包括：

根据压力值p1、p2以及安装高度差为△h和重力加速度，计算储罐内介质的密度ρ；

根据介质密度ρ、压力值p1和重力加速度，计算储罐内介质的液位h；

根据储罐内介质的液位h和储罐的高度，计算储罐内介质的余量y；

根据所述储罐内介质的液位h和储罐的直径，计算储罐内介质的体积v；

根据所述储罐内介质的密度ρ和储罐内介质的体积v，计算储罐内介质的质量m。

10.如权利要求8所述的储罐云监测方法，其特征在于，所述将储罐当前的状态信息与对应的报警限值进行比较，实现储罐监测，包括：

在压力值p1高于压力限值时进行压力过高报警；

在储罐内介质的密度ρ超出介质标准密度的值大于一定范围时，发出介质异常报警；

在储罐内介质的液位h低于液位限值时，进行液位过低报警；

在储罐内介质的余量y低于余量限值时，进行余量过低报警。