CN102472038A - 液体运输 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体的运输。尤其地，本发明的第一方面涉及一种配置有罐以及连接至罐的填充输送管的卡车，该卡车包括：填充运输管的入口，其用于连接软管，在使用过程中，软管连接于液体来源，以改变罐中的液体含量；感应器，用于测量罐中液体的含量；阀门，用于允许液体流经入口，以增加或减少罐中的液体含量；以及数据采集装置，用于周期性地记录感应器的测量结果，并将其与每次记录相关的时间和地点联系起来。本发明的第二方面涉及一种卡车的控制系统。本发明的第三方面涉及一种用于卡车车队的控制系统。

Description

液体运输

技术领域

本发明涉及液体运输。尤其的，本发明第一方面涉及一种卡车。本发明第二方面涉及一种卡车的控制系统。本发明第三方面涉及一种用于卡车车队的控制系统。

背景技术

市区的基础设施通常包括网状的自来水供应网络，其通往各条街道和各栋建筑，以提供淡水。消防机构也要求可取用自来水，为了满足消防机构取用，在自来水网络上以固定的间隔地设置消防栓。通常，可以通过由消防车上展开的竖管或特别设计的软管来连通消防栓。

此外，还存在着多种原因使得卡车运水成为需要。因此，水务局通常会设置大量的填充站，以从主供水管道为运水卡车填充淡水。这种设置的缺陷在于运水卡车可能需要为了填充或卸水而经过长途跋涉。

运水卡车也可以从消防栓处充水，这将可以大大缩短卡车载满水时的行驶距离。但是，也有必要管理这种充水行为，以防水资源被违规利用，并且保证在消防栓的取水行为所引起的主管道中的压力改变不至于引起主管道的损害。

卡车还承运多种其它液体，因此类似的管理调控可以为这些运输带来好处。

发明内容

本发明的第一方面涉及安装了罐和连接至该罐的填充输送管（fill line）的卡车，该卡车包括：

用于连接至软管的填充输送管的入口，在使用时，所述软管连接至液体来源，以改变罐中的液体量；

感应器，用于测定罐中的液体量；

阀门，以允许液体流经入口，用于增加或减少罐中的液体量；

以及，数据采集装置，用于周期性地记录感应器的测量结果，并将每一次记录与时间和地点相联系。

感应器可以是压力感应器，用于测量罐中的实时压力。压力感应器可以安装在罐的内部。压力感应器可以安装在罐的底部，测量罐中的液位水平。作为选择，或此外，压力感应器也可以测量罐中的气体压力。通过压力感应器一系列的读数，可以确定罐中液体流进或流出的变动。在这种情况下，通过手动控制阀门，系统可以作为一个监控和报告系统来运作。

作为选择，或此外，感应器可以是一个安装于填充输送管内的流量计，以测量流经入口（任一流向）的流量。流量计可以是一个超声型的流量计，围绕入口外径的安装，这种情况下可能具有两个探测器。这种类型的流量计可以在1%的精确度以内测量流量，同时它可以测量流速（L/min）和总体积。

无论如何，感应器可以被定位和设计成确保其可防改动或确保改动后能够明显识别。

进一步地，该感应器可以周期性将其读数报告至数据采集装置。即使罐是空的，该感应器仍可以周期性地提供其读数，由此提供了完整的检查。但是，切断感应器的连接将导致无法进一步读数；表明该感应器被改动。

入口通常配置有连接至软管的标准配件，例如，当目的物为水时，则是消防水带。

入口的下游可以设有回流阀，以防止液体在罐的填充过程中回流，优选RPZ回流阀。当卡车用于运输水时，回流阀可以通过防止将脏水回流进消防栓来防止水的污染。

允许液体流经入口的阀门可以是一个控制阀门。这种情况下，通过一个控制单元可以选择性地控制阀门的操作。在控制单元的控制下，该阀门可以在控制性条件下以缓慢的速率打开，直至达到一个预设的流速，并进一步控制水流速率以将其维持在合适的数值。当接近完成填充时，速率在受控的变速下降低下来，以保证平缓的关闭。这种操作循环避免了水锤压力效应和其他可能导致供应管（如主供水管）损伤或加剧已有渗漏的较大的压力变化。

控制单元中设置有计算机存储器，用以保存识别安装相应控制单元的卡车的永久记录。

通过键盘输入所需的液体体积，控制单元可以为每一次填充设定程序。随后，控制单元可以根据一系列因素（如供应压力和供应管的大小，以及填充管的大小）来确定最佳的填充流速。当完成95%填充目标时，控制阀开始关闭，以逐渐降低流速。

数据采集装置储存了感应器的读数的记录。进一步地，它可以储存每一次填充、卸下事件的记录，不管罐中在填充开始时是空的还是部分填充的，也不管罐在填充操作后是否完全填满。通过记录数据，它可以测量每一次填充体积。通过校准感应器可以使这种测量成为现实。

数据采集装置可以通过一个车载时钟将每一次填充事件的时间记存下来，并且可通过从卫星定位系统（例如GPS）接收的数据将每一次填充事件的地点记存下来。尽管这通常是由单元自动操作的，但也可以是手动启动的。数据采集装置可以安置于控制单元内部。

卫星定位系统的接收天线通常位于控制单元内部，控制单元将密封起来，以保证其可防改动。或者，接收天线可以安装于控制单元的外部。

控制单元中还可以包括有含发射器的通讯设备，以将每一次填充事件的记录传送到基站。这种传送可以是实时的、周期性的或者应基站要求的。

控制单元可以含有一个独特的副单元，含有数据采集装置、GPS接收器和通讯设备。该副单元可以通过电线连接于汽车点火系统；可选地通过一个电压调节器连接于点火系统，由此，当点火装置被打开时，副单元的电源则接通。控制单元中还可以含有备用电池，以保证非永久性存储器中的内容在关闭点火装置后仍可以保存下来。这同时也使得控制单元可以在卡车的点火装置关闭之后仍周期性地传送状态信号；提供控制系统仍在运作的检查。

基站中可以设有实时地图显示器，显示所有卡车当前的地点，同时显示有关它们当前的装载状态和近期变化的信息。

本发明的第二方面涉及用于安装有灌和连接至该罐的填充输送管的卡车的控制系统，该系统包括：

感应器，用于测定罐中的液体量；

控制阀门，允许液体流经填充输送管，用于增加或减少罐中的液体量；

控制单元，用于控制控制阀的操作；

以及，数据采集装置，用于周期性地记录感应器的测量结果，并将每一次记录与时间和地点相联系。

本发明的第三方面涉及一个用于卡车车队的控制系统，该控制系统包括：

计算机系统，用于接收来自车队中每辆卡车的传送信息，这些信息显示了它们当前的地点和装载情况，并且可选地显示近期变化。其中，计算机系统也可以将每辆卡车的地点显示于互动地图上，其中，当选定某一辆卡车时，地图上将显示该卡车当前的装载情况，并且可选地显示近期变化。

卡车的活动的历史记录也可以储存起来，因此可以将任一天任一时间下整个车队的地点及状态信息取回，并显示于互动地图上。                                                       

附图说明

以下以运水卡车为例子，结合附图对本发明的一个例子作阐述。

图1是含有控制单元的运水卡车示意图。

图2是控制单元的示意图。

图3（a）是基站计算机系统的地图展示的例子，显示了一个“填充”事件和一个“卸下”事件；图3（b）是基站计算机系统的地图展示的例子，显示了消防栓的地点。

图4是控制单元、感应器、数据采集装置和通讯设备的另一种设置，用于不使用控制阀的情况。

具体实施方式

发明最佳实施例

如图1所示，运水卡车10具有一个水罐12和一条用于从消防栓16填充水至罐中的填充输送管14。卡车上有一车载的控制单元30。

如图2所示，填充输送管14所连接的入口20用于接至消防软管。在入口20处设置有一个超声型的流量计22，用于测量经过入口的水流量。紧接流量计设置有控制阀24，以控制通过入口输入罐12（以箭头所示方向）的水流速率。紧随着控制阀还设有一个回流阀26以防止水（很可能是污水）回流至消防栓16中。控制阀24用于控制输入罐中的水流速率。最后，控制单元30控制了控制阀24的运作，记录每一次填充操作及其相应的时间和地点。

应用过程中，在控制单元30的控制下，控制阀24操控罐12的填充。控制单元30可以通过在键盘（图中未显示）中输入所需的水量来实施计划。控制阀24进而打开，以受控的缓慢的速率输入水流直至达到预设的水流速率，并进一步控制水流速率以将其维持在合适的数值。当完成95%的填充时，速率在受控的变速下降低下来，以保证平缓的关闭。这种可控的过程避免水锤效应和其他可能导致主水管损伤或加剧已有渗漏的较大的压力改变。

卡车上设置有一个独立的压力感应器40（如图1所示），以在罐12的底部水平测量水位。感应器40可以连续地监测罐中的水位并且周期性地将这些数据报告至控制单元30。

控制单元30中的计算机存储器32储存了关于配置了该单元的卡车特性的永久记录。它同时记录了罐中压力感应器40的压力读数。进一步地，它储存了每一次填充操作的记录，不管罐在填充开始时是空的还是部分填充的，也不管罐是否完全填充。它记录了流量计22的数据或压力感应器40的数据或者这两者的数据，以测定每一次填充操作的填充体积。

控制单元通过一个车载的时钟将每一次填充操作的时间记存下来，并且利用一个卫星定位系统50（如GPS）接收的数据将每次填充操作的地点记存下来。卫星定位系统的调制解调器52被安置在控制单元中并被密封起来，以保证其可防改动。接收天线54安装于外部。

控制单元也可以利用例如压力感应器40来监测排放事件。

控制单元30和阀24可以由卡车的供电系统60提供电源，控制系统中还可以含有一个备用电池62以保证非永久性存储器中的内容在关闭点火装置后仍可以保存下来。调制解调器可以设置成在卡车点火装置关闭后的2-3小时候关闭，以防止其不必要地消耗电池。

控制单元30也可以含有一个数据采集装置34，该数据采集装置用于采集及记录关键数据和输送至服务器的传输数据。装置34同时包含了一个发射器36，以将数据周期性地或实时地传送至基站70。这将有助于对运水卡车车队进行安排和路线设计。这同时也有助于用于支持对用水进行收费的收费系统的运作。

通过提供一个恒定的调节电压以过滤汽车供电系统的波动，控制单元30对提供至感应器40和数据采集系统34的电源进行调节，以确保系统运作的准确性。

当给数据采集装置34和感应器40提供电源时，控制单元30通过延迟由控制单元输出的电源输出供应（在自点火装置开启后10秒）来进行控制。在连接汽车点火系统的点火线所输出的正电压信号被切断后，控制单元持续3小时为感应器和数据采集装置34供应电源。经过这3小时之后，控制单元停止向感应器和数据采集装置34输出电源。

控制单元的另一个功能是对系统状况进行全面检查。当处于休眠状态时，即当控制单元没有向感应器40和数据采集装置34输出电源时，控制单元30苏醒，即以5分钟/6-12小时的周期（取决于配置）为感应器40和数据采集装置34输出电源。该功能使得数据采集装置34将数据通过移动通讯供应商的蜂窝网络传送至基站70。

数据的传送通过设定在装置中的警报事件触发，由操作者或传输至装置的数据要求指令进行启动，以设定好的时间间隔进行传送。传输至装置的指令可以是含有指令的SMS信息形式，或由服务器通过数据传输供应商发出。

当数据采集装置34在盲区，即在没有通讯信号覆盖的地区时，数据采集装置34中的内设存储器32允许数据在稍后的时间再采集和记录，传送回基站70。通过在服务器或基站70运行的数据接收软件，可以取回由盲区引起的经记录但尚未回传的数据。

通过设备安装软件，可以在数据采集装置34中配置多种参数。该软件安装于一部本地PC中，设有严格的登录限制，只有成功登录才能进行安装和配置装置。

基站70设有一张实时地图展示72，显示了当前所有运水卡车10的地点，以及它们当前的装载情况及近期变化等信息。它也可以显示可供使用的消防栓16。如图3所示，其中图3（a）是一地图展示，精确标出了在消防栓处的“填充”事件的地点。消防栓用颜色编码并标记字母“F”，显示其正被利用于填充一辆卡车，而一气球状的圆圈提供了含有该操作事件、卡车身份、时间、日期、地点的地址等具体信息。另一个也是用颜色编码并标记字母“D”的标记则显示卸下操作事件。选择该标记则可以打开一个气球状的信息框，显示了关于该卸下操作的如上述类似的信息。

图3（b）显示了一张更高分辨率的地图，该地图标记了所有消防栓，选择其中一个消防栓打开一个气球状信息框，可以显示消防栓的类型及地点的具体信息。

在服务器安装的一端，应用软件利用所接收的信息，确定每一辆汽车10中的系统所处的状态。通过异常报告，它可以获知该系统或感应器是否正确运行，系统是否受到干扰，或者感应器40或数据采集装置34是否出故障。

在该例子中，有三个服务器共同运行，一个通讯服务器，一个数据服务器及一个网页服务器。以下将对其进行更详细的阐述。

通讯服务器控制并接收由数据采集装置34而来的数据。数据通过TCP或其他通信协议经由特定的IP地址和端口通过互联网接收和传送，这些数据自蜂窝网络/数据采集装置34被传送至数据采集装置34/蜂窝网络。

数据服务器是大部分后台操作和数据分析进行的场所，它采用一个单独由数据采集IT工程师录入和维护的SQL数据库。数据服务器中的SQL数据库从通讯服务器中获取信息。

这些信息进而在系统中使用，其中将原始数据进行多种运算或其他的处理，为通过基于网页的GUI为用户提供详细的信息。

对于用户来说，该系统提供给了一个基于网页并可通过任意普及的网页浏览器来获取信息的应用。安全登录及基于使用权限的登录控制，允许了不同层次用户相应登录到不同类型的信息系统中。

以下是系统所产生并提供的信息，用户通过观看屏幕获取这些信息，或者这些信息通过系统整合成报告或自动生成报告。

·罐的填充

·罐的排空

·时间及日期标记

·汽车地点：当前的实时追踪或历史记录

·资源地点，例如填充点或消防栓

·罐填充或排空的地点

·系统状态检查

·基于价格表和填充地点的收费数据

·显示资源和汽车的地图

·显示职权范围的离子地图（ion map）视图。

 安装

汽车上配置有控制单元30、数据采集设备34和压力感应器40，并且在安装时，将这些部件通过电线相互连接。安装好的系统可以为基站的安全服务器提供数据。这些数据随后被处理，，用户可通过在线的基于网页的应用而得到。仅有通过安全登录该系统的注册用户才可以进入该在线应用系统。

控制单元30直接连接于汽车的主电源，通常该主电源为主电池，其他电源也可以用于控制箱及支持系统运作。控制箱通过单线连接于汽车点火系统。该线接收一个由点火装置传输来的正（+）电压信号，该正电压信号作为触发器启动来自控制箱的稳定的电力输出，以给感应器40及采集设备34供电。

压力感应器40通过一个位于汽车罐中的螺纹和配合螺纹配置于罐中。在感应器和罐之间，一个防改动壳基座（tamper proof housing base）安装在两个螺纹之间。该基座容纳塑料防改动盖，一旦接线完成之后，要移除该盖必然导致损坏。

感应器40通过电线与数据采集装置34及控制单元30连接。信号由感应器40传输到数据采集装置34，该信号与罐中的液体压力有关；当罐中的液体压力上升时，信号将会改变。该信号以数值的形式传输到服务器，并匹配到在系统安装和校准过程中所创建起来的表格中。

系统的校准可以在罐的填充或排空过程中进行。校准的目的在于保证在任意的液位水平下罐的实际容积与感应器的读数都是正确的。经过校准的流量计用于测量泵入或泵出罐中的液体的体积。该容积被记录并加入到为每一辆汽车特设的校准表格中。当液体流经流量计时，每100L产生一次脉冲。该脉冲通过硬件接口输入一计算机中，计算机通过在校准计算机中运行的软件生成的校准表格中产生一行数据。该一行数据包含了当前的日期、时间以及脉冲发生时感应器的读数。所产生的表格是一系列数据行，每行表示100L。将数据行的数量叠加，可以得知加入罐中的液体体积。作为一个例子，校准表格中的10行数据表示了1000L的体积。

该校准表格储存于一个SQL数据库中，并被系统用于将特定的罐水平/体积匹配至特定感应器40读数，以在任意时刻用于显示或收费目的。

尽管本发明是基于具体的实施例来作阐述的，但应当承认本发明可以以多种变换形式在不同的设备和配置中使用。例如，如图4所示的，在该可选的配置中，不需要控制阀24来测定每一次填充的体积。在该例子中，感应器40和流量计22直接将数据传给数据采集和传输装置34。

配置了该单元的卡车可以通过装置34永久保存卡车特性的数据。装置34也同时储存了从罐中的压力感应器40中读出的压力记录。它将保存每一次填充操作和卸下操作的记录；通过一个车载的时钟将每一次填充的时间记存下来，通过卫星定位系统50（如GPS）将每一次填充操作地点记存下来，并且设置有调制解调器52和接收天线54，卫星定位系统的调制解调器52被安置在设备内进而再密封设备，保证其防改动性。操作记录的初始化通常是自动化的，但也可以是手动初始化。

工业应用

本发明除了用于水外，还有其它广泛的应用。例如，燃料（液体或气体）、废料、废液等。

Claims (21)

1. 一种配置了罐和连接至罐的填充输送管的卡车，所述卡车包括：

填充输送管的入口，用于连接至软管，使用时，所述软管连接至液体来源以改变罐中的液体量；

感应器，用于测量罐中的液体量；

阀门，用以允许液体流经入口，用于增加和减少罐中的液体量；

数据采集装置，用于周期性地记录感应器的测量结果，并将每一次记录与时间和地点相联系。

2. 如权利要求1所述的卡车，其特征在于，所述感应器为压力感应器，用于测量罐中的气体和/或液体的即时压力。

3. 如权利要求1或2所述的卡车，其特征在于，所述感应器为填充输送管上的流量计，用于测量任一流向中流经入口的流量。

4. 如权利要求3所述的卡车，其特征在于，所述流量计是超声型的流量计，围绕入口外径安装并具有两个探测器。

5. 如权利要求1所述的卡车，其特征在于，所述感应器被定位和设计以保证其防改动性或保证其在改动后能明显识别出被改动。

6. 如权利要求1所述的卡车，其特征在于，所述感应器周期性地将读数报告至控制单元。

7. 如权利要求1所述的卡车，其特征在于，在入口的下游设置有回流阀，以防止液体在罐的填充过程中回流。

8. 如权利要求1所述的卡车，其特征在于，允许液体流经入口的所述阀为控制阀，由控制单元选择性地控制。

9. 如权利要求1所述的卡车，其特征在于，在控制单元的控制下，控制阀在控制性条件下以缓慢的速率打开，直至达到一个预设的流速，水流的速率被控制并维持在合适的数值，最终以受控的速率将水流的速率降低，以保证平缓的关闭。

10. 如权利要求9所述的卡车，其特征在于，所述控制单元通过采用键盘输入所需的液体量为每一次填充设定程序，进而控制单元设定出填充的最佳流速。

11. 如权利要求8所述的卡车，其特征在于，所述控制单元保留识别安装了该控制单元的卡车的永久记录。

12. 如权利要求11所述的卡车，其特征在于，所述数据采集装置储存了感应器的读数记录。

13. 如权利要求12所述的卡车，其特征在于，所述数据采集装置同时也保存了每一次填充、卸下事件的记录。

14. 如权利要求13所述的卡车，其特征在于，所述数据采集装置通过一个车载时钟将每一次填充事件的时间记存下来，并通过卫星定位系统所接收的数据将每一次填充事件的地点记存下来。

15. 如权利要求14所述的卡车，其特征在于，卫星定位系统的接收天线被安置于控制单元的内部，并密封起来以保证其防改动性。

16. 如权利要求15所述的卡车，其特征在于，所述控制单元还包括通讯设备，所述通讯设备包含发射器，用于将每一次填充事件的记录传送至基站。

17. 如权利要求16所述的卡车，其特征在于，所述控制单元含有一个独特的副单元，该副单元包括数据采集装置、GPS接收器和通讯设备，该副单元通过电线连接到汽车点火系统；优选通过电压调节器连接至汽车点火系统，因而当点火装置打开时该副单元被供电。

18. 如权利要求17所述的卡车，其特征在于，所述控制系统内含有备用电池，以保证非永久性存储器中的内容在关闭点火装置后仍可以保存下来。

19. 一种用于配置有罐和连接至罐的填充输送管的卡车的控制系统，所述控制系统包括：

感应器，用于测定罐中的液体量；

控制阀，用以允许液体流经入口，用于增加和减少罐中的液体量；

控制单元，用于控制控制阀的操作；以及

数据采集装置，用于周期性地记录感应器的测量结果，并将每一次记录与时间和地点相联系。

20. 一种用于卡车车队的控制系统，所述控制系统包括：

计算机系统，用于接收车队中每辆卡车传送的信息，这些信息显示了它们当前的地点和装载情况；

其中计算机系统也将每辆卡车的地点显示于互动地图上，其中，当选定某一辆卡车时，互动地图上将显示该卡车当前的装载情况。

21. 如权利要求20所述的控制系统，其特征在于，卡车的活动历史记录也同样储存起来，因而可以将任一天任一时间下整个车队的地点及状态信息取回并显示于互动地图上。

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