CN102597720A - 跟踪可移动流体罐的内容的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置，包括，至少一个使用流体的设备；至少一个可移动罐，其可以并旨在用于提供至少所述流体，且其通过管道连接到所述使用流体的设备，所述可移动罐在开始包含所述气体的给定初始量；以及用于估测被所述使用流体的设备使用并来自所述可移动罐的所述流体的量的工具，所述估测工具刚性连接到所述使用流体的设备。所述装置的特征在于该装置还包括：发送器，其刚性连接到所述使用流体的设备，且其能够并旨在用于通过无线电波发送由所述估测工具估测的所述量；接收器，其刚性连接到所述可移动罐，且其能够并旨在用于接收所述发送器所发送的所述量；以及可读的存储器，其刚性连接到所述可移动罐，且能够并旨在用于从所述给定的初始量扣除由无线电接收器接收的所述量，从而获得所述可移动罐中包含的所述流体的剩余量，即，不用在罐自身中进行任何测量，所述无线电接收器和所述内存位于与所述可移动罐整体连接的无线电标签中。

Description

跟踪可移动流体罐的内容的方法和装置

本发明涉及一种用于跟踪可移动流体罐的内容的方法和装置。

流体被理解为液体、气体或液体和气体的两相体。例如，它可以是工业气体（氮、氧、氩、氢等）或医用气体（氧气及其他气体）。根据其使用，这种流体被存储在合适的罐内，该罐可被连接到使用所谈及的流体的装置。在医学领域，这种装置可包括允许对病人施加气体的所有装置。

一个出现的问题是要知道罐中包含的流体量，例如以便预测其替代物，或是以便了解对于给定应用罐中是否有足够的流体量。换句话说，问题在于建立可移动罐的自主性（autonomy）。

该问题一般是通过直接测量罐中的流体量而解决的。例如，文档WO-A-2005/093377描述了一种罐上的显示器，示出了通过压力计测量罐的内部压力而估测的其剩余的自主性。这种解决方式具有若干缺点：测量装置的成本，增加的泄露危险，当流体是危险（例如有毒的或易燃的）流体时这可产生安全问题，在由压力测量来估测量的情况下产生的不精确，缺乏结果的可读性，以及由线缆或必要的管道产生的体积。

文档WO-A-2008/056082描述了一种用于吹气的医学装置，其包括出气回路、用于连接气体在其中存储的加压容器的连接器、位于连接器和出气回路之间的压力释放阀门、位于连接器和压力释放阀门之间的高压传感器、位于压力释放阀门的出口的流量表。在气体释放时，压力释放后剩余的气体体积通过传感器和流量表来估测。该装置也有几个劣势。它需要压力释放阀门上游的压力测量，这会带来泄漏的风险。需要连接罐，且需要发生流体的使用，以便能够推导罐的剩余内容（如果后者没有被连接，通过描述的方法不可能实现该确定）。最后，如果罐的内容是两相的，该方法不能起作用，因为这样有没有被测量的额外的自由度，即罐中存在的液体量。

出现的一个技术问题是克服所有或部分上述劣势，即特别地提供一种用于跟踪可移动流体罐中的内容的方法和装置，所述流体罐在合适时用于两相流体，其最小化测量设备的成本以及与对罐进行测量相关的泄漏风险，这使其能够跟踪内容，而不管罐连接或未连接到使用流体的应用，或者这使其能够将罐连接到第二使用流体的应用，而不损失关于其剩余内容的信息。

为此，本发明提供的解决方案涉及一种装置，包括：

-至少一个使用流体的设备；

-至少一个可移动罐，其能够并旨在用于提供至少所述流体，且其通过导管连接到所述使用流体的设备，所述可移动罐开始包括所述气体的给定初始量；以及

-用于估测所述使用流体的设备所使用的并来自所述可移动罐的所述流体的量的工具，所述估测工具整体连接到所述使用流体的设备；

其特征在于其还包括：

-发送器，其整体连接到所述使用流体的设备，且其能够并旨在用于通过无线电波发送由所述估测工具所估测的量；

-接收器，其整体连接到所述可移动罐，且其能够并旨在用于接收所述发送器发送的量；以及

-可读存储器，其整体连接到所述可移动罐，且其能够并旨在用于从所述给定的初始量扣除从所述无线电接收器接收到的所述量，以获取所述可移动罐中包含的所述流体的剩余量。

使用流体的设备可以是与来自至少一个可移动罐的流体供应兼容的任意类型。该流体可以以与其存储的形态不一样的形态来使用，即在罐和使用流体的设备之间可以存在流体状态的改变。罐可以可选地在分离的隔间中包含若干种流体。

流体可以是任意工业气体，通常是加压的气态，或者有两相（具有液化部分）。更具体而言，流体可以是氧气。它也可以是氢气。流体可以是纯的或可以与其它物体混合。

可移动罐可以被置于使用流体的设备的旁边、上边或甚至内部。后者可以是固定的或可移动的。它可以是车辆或者设计为被运输的器械。

罐是可移动的，其意义在于，如果根据本发明的装置设想罐被连接到给定的使用流体的设备，该连接具有开始和结束。在被连接到所述使用流体的设备之前，罐可以连接到另一使用流体的设备，并且所述流体可以已被部分清空。如果必要，罐可以随后连接到另一使用流体的设备（例子：自主性大于该设备所使用的量的罐）。在另一情形下，罐仅用于一个设备，并可选地被另一罐替代，例如，如果它是空的或被认为已使用（例子：自主性小于使用流体的设备所使用的流体量）。

在本应用中，如果当罐被断开连接时，元件保持连接到使用流体的设备，且没有和罐一起被移除，则所述元件被认为是整体连接到使用流体的设备。相反，如果当罐被断开连接时，元件保持连接到罐上，则所述元件将被认为是整体连接到罐。通常，使用流体的设备具有一个或更多个连接点或连接器，来自罐的管或导管（如果合适，柔性导管）将连接到所述连接点或连接器。从流体的流动方向上看，位于连接器的下游的元件将被认为整体连接到设备，而位于上游的元件将被认为整体连接到罐。

位于使用流体的设备和罐之间的连接可以是不同类型，这依赖于所使用的流体和设备的类型。它可以包含中间元件，例如压力释放阀门、泵等。

估测工具典型地是流量表，或使得能够确定流体流速或量的工具。这些工具可以实现对一个或多个参数（压力、温度、流速等）的直接测量，使得能够获得流速或量。

存储器被理解为是使用半导体的装置，并允许信息被存储。在一般使用时，存储器旨在与可移动罐保持固定。

此外，根据特定实施例，本发明可以具有一个或多个下列特征：

-所述装置还具有至少一个显示器，用于示出在所述存储器中读取的剩余量。在一般使用时，该显示器旨在与可移动罐保持固定。

-所述显示器是永久的。“永久”被理解为该显示器能够显示剩余量至少三天，而不用外部能量被提供给显示器。

-所述显示器使用电子墨水。电子纸（也被成为e-paper或电子墨水）是允许在一般柔性支撑（纸、塑料）上显示的技术，该支撑可以电子地修改，以试图模仿打印的页面的外观，且其和纸张类似，不需要能量来允许文本或图像被显示。

-所述无线电接收器和所述存储器位于整体连接到所述可移动罐的无线电标签中。

-所述无线电标签和所述显示器通过电磁耦合来供电，优选地由位于所述无线电标签中的感应线圈来供电。电磁耦合用发送电磁波的元件例如无线电标签读取器来实现。

-所述存储器能够并旨在用于存储与所述流体相关的至少一个信息项目。该信息项目优选地与流体的名称或称呼、物理特性和/或使用特性例如生产日期或过期日期相关。

-整体地连接到所述可移动罐的所述接收器也是收发器，其能够并旨在用于通过无线电波发送所述存储器中包含的信息。

-整体连接到所述使用流体的装置的发送器也可以是收发器，其能够并旨在用于通过无线电波接收所述发送器所发送的信息。

无线电标签或射频识别（RFID）标签或转发器（transponder）是通常附着或包含在给定物体中的小标签。它们包含至少一个与电子芯片关联的天线。它们可以接收和/或发送信号。它们可以包含标识符和各种信息项目。

这些标签可以被读取器读取，读取器是发送电磁波的主动装置。标签可以包括能够截获读取器所发送的能量的一部分的装置，例如感应线圈。标签通常是被动装置，其仅从读取器读取时提供的能量中获取能量。根据本发明，该能量可以由与使用流体的设备整体连接的无线电发送器来提供。

本发明还涉及一种用于跟踪可移动罐的内容的方法，使用至少一个设备，该设备使用所述可移动罐中包含的流体，所述可移动罐包含所述流体的给定初始量，且所述方法包含下列步骤：

a)所述流体的所述给定初始量被记录在与所述可移动罐整体连接的存储器中；

b)在所述可移动罐和所述使用流体的设备之间建立至少一个连接；

c)被所述使用流体的设备所使用并来自所述可移动罐的所述流体的量基于在所述使用流体的设备或所述连接上进行的测量来估测；以及

d)所述量通过无线电波发送到与所述可移动罐整体连接的接收器，且在所述存储器中，所述量从所述初始量被扣除，以获得所述可移动罐中包含的所述流体的剩余量，所述剩余量被记录在所述存储器中。

在步骤b)中建立的连接是流体连接，即，旨在用于从可移动罐向使用液体的设备输送流体。

在步骤c)中进行的测量可以特别地是对流速、压力或温度的测量。它们必须能够根据本领域技术人员已知的方法来反映流体的使用量。它们在与使用流体的设置整体连接的部件中实现。

在发送到与罐整体连接的接收器之前和之后，这些量被转换为可加（additive）值，从而能够从初始量中扣除。这些可加量优选地是在标准化温度和压力条件下获取的质量或体积。

在步骤d）中执行的扣除涉及从存储的量中减去流体的使用量来得到罐中的剩余量。这因此提供了对罐的“虚拟测量”，其指示剩余内容，而不用对罐本身进行任何测量。

此外，根据特定实施例，本发明可以具有一个或多个下列特征：

-所述方法还包括步骤e），其中，所述剩余量通过与所述可移动罐整体连接的显示器来显示。

-所述接收器和所述存储器位于无线电标签中。

-所述无线电标签和所述显示器通过电磁耦合优选地通过感应来供电。所述显示器不必持久消耗能量，而是其更新会需要能量。

所述方法还包括下列步骤：

a1)关于所述流体的至少一个信息项目被记录在与所述可移动罐整体连接的所述存储器中；

d1)所述流体的所述性质通过无线电波被发送到与所述使用流体的设备整体连接的接收器；以及

d2)所述流体的所述给定初始量通过无线电波被发送到与所述所述使用流体的设备整体连接的接收器。

通过感应对无线电标签和显示器的能量供应可以通过位于这些元件中或附近的感应线圈来获得。感应线圈截获与使用流体的设备整体连接的发送器发送的能量。

罐可以被装配无线电发送器，其优选地与接收器合并。类似地，使用流体的设备可以被提供无线电接收器，其优选地与用来发送使用量的发送器合并。简而言之，根据一个特定实施例，收发器被用于罐和使用流体的设备两者上。于是，信息可以在彼此之间交换。这样，与流体相关并被写入到与罐整体连接的存储器的信息将能够被发送到使用流体的设备，例如，以便验证流体确实适于所预想的使用。剩余量的推导可以在罐以及使用流体的设备中实现。它可以被存储和/或显示在一个或另一个上。

通过阅读下列描述并参考附图，其它特征和优势将变得明显，在附图中：

-图1示出了根据本发明的装置的例子，

-图2是示出可移动罐中包含的流体量（Q）作为时间（t）的函数的发展的图。

图1中示出了使用工业或医用气体的设备1。该气体来自加压的可移动罐2并流过导管8，该导管例如可以是与所述流体兼容的柔性管道。连接在点1a处建立，该点是连接器。该点上游的每个部件被认为整体连接到罐2。下游的每个部件被认为整体连接到使用流体的设备1。

在设备1中，元件3是气量计，并测量设备1所使用的流体的量。这些量例如以千克（kg）来表示。它们被发送到与设备1整体连接的无线电发送器5，并被发送到与罐2整体连接的接收器6。该发送在已经过特定的时间段或特定的流体量已被使用时实现。这些信息项目在与罐2整体连接的可写和可读的存储器中被扣除。存储器7初始包括罐2中包含的流体的名称和包含的初始量。随着流体被使用且量被扣除，存储器7中包含的“量”信息下降，从而其表示罐2中的流体的剩余量，而没有发生实际测量在该罐2中的量。接收器6和存储器7位于无线电标签9中，该无线电标签由也是位于无线电标签9中的感应线圈来供电。

计算的剩余量被与罐2整体连接的显示器11持久显示。该显示器使用电子墨水技术。墨水的特定高度14指示剩余量。于是可以在显示器11上直接读取或通过查询存储器7来读取剩余量。感应线圈12将截获的无线电信号能量转换为电能，用于无线电标签的运行和显示器11的更新。

发送器5也是收发器5a。接收器6也是收发器6a。于是存储器1中包含的数据可以被发送到使用流体的设备1。例如，可以在设备1上验证在罐2中包含的（并在存储器7中编码的）流体是所需的性质。还可以在设备1上显示存储器7中写入的剩余量。

图2是示出特定时间段内的罐2中的流体量Q作为时间t的函数的发展的图。初始地，罐中包含的以千克表示的流体量由高度10示出。该量被写入到存储器7中，并且如果合适，被发送到设备1。然后，在使用流体的设备1中进行对已使用的量4a、4b和4c的计算。它们被从存储器7中写入的流体量中扣除。在这三个测量之后，在存储器7中写入的高度由高度13示出。这因此是罐2中包含的实际剩余流体高度。

测量4a、4b、4c可以是对应于给定使用的增量体积。它们也可以来自计算，例如，瞬时流速和时间间隔的积分。存在很多测量可能性。被扣除的信息和写入到存储器7的信息是同一类型，例如都以千克表示。

于是可以理解，本发明的优势特别在于：

-能够在使用流体的设备上验证罐中包含的流体是否合适，

-能够通过直接读取或查询无线电标签类型的存储器来确定可移动罐中的初始和/或剩余的量，

-不用对罐进行任何侵入式测量并消除任何与可移动罐相关的计量问题（例如校准传感器的需求）。

-这样限制了从罐或从连接器的上游导管泄漏的风险，

-降低成本

-跟踪剩余量（储量）的发展，并且即使罐中的内容是两相的也可以这么做。

Claims (10)

1.一种装置，包括

-至少一个使用流体的设备（1）；

-至少一个可移动罐（2），其可以并旨在用于提供至少所述流体，且其通过导管（8）连接到所述使用流体的设备（1），所述可移动罐（2）在开始包含所述气体的给定初始量；以及

-用于估测被所述使用流体的设备（1）使用并来自所述可移动罐（2）的所述流体的量（4a、4b、4c）的工具（3），所述估测工具（3）整体连接到所述使用流体的设备（1）；

-发送器（5），其整体连接到所述使用流体的设备（1），且其能够并旨在用于通过无线电波发送由所述估测工具（3）估测的所述量（4a、4b、4c）；

其特征在于还包括：

-接收器（6），其整体连接到所述可移动罐（2），且其能够并旨在用于接收所述发送器（5）所发送的所述量（4）；以及

-可读的存储器（7），其存储所述初始量，且其整体连接到所述可移动罐（2），且能够并旨在用于从所述给定的初始量（9）扣除由无线电接收器（6）接收的所述量（4a、4b、4c），从而仅基于通过与使用流体的设备整体连接的估测工具所估测的量，来获得所述可移动罐（2）中包含的所述流体的剩余量（10），即，不用在罐（2）自身中进行任何测量，所述无线电接收器（6）和所述存储器（7）位于与所述可移动罐（2）整体连接的无线电标签（9）中。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括至少一个显示器（11），用于显示所述存储器（7）中读取的所述剩余量（10）。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述显示器（11）是持久的。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于所述显示器（11）使用电子墨水。

5.如权利要求1到4中任一个所述的装置，其特征在于所述无线电标签（9）和所述显示器（11）通过电磁耦合优选地通过位于所述无线电标签中的感应线圈（12）来供电。

6.如权利要求2到5中任一个所述的装置，其特征在于：

-所述存储器（7）能够并旨在用于存储关于所述流体的至少一个信息项目；

-整体连接到所述可移动罐（2）的所述接收器（6）也是收发器（6a），其能够并旨在用于通过无线电波发送所述存储器（7）中包含的信息；以及

-整体连接到所述使用流体的设备（1）的发送器（5）也是收发器（5a），其能够并旨在用于通过无线电波接收所述接收器（6）发送的信息。

7.一种用于跟踪可移动罐（2）的内容的方法，使用至少一种设备（1），该设备使用所述可移动罐（2）中包含的流体，所述可移动罐（2）包含所述流体的给定的初始量（9），且所述方法包括下列步骤：

a)所述流体的所述给定的初始量（9）被记录在与所述可移动罐（2）整体连接的存储器（7）中；

b)至少一个连接（8）在所述可移动罐（2）和所述使用流体的设备（1）之间建立；

c)所述使用流体的设备（1）所使用的并来自所述可移动罐（2）的所述流体的量（4a、4b、4c）仅基于在所述使用流体的设备（1）或所述连接（8）中进行的测量（3）来估测；以及

d)所述量（4a、4b、4c）通过无线电波发送（5）到与所述可移动罐（2）整体连接的接收器（6），并且，在所述存储器（7）中，所述量（4a、4b、4c）从所述初始量（9）中被扣除，从而获得所述可移动罐（2）中包含的所述流体的剩余量（1），所述剩余量（1）被记录在所述存储器（7）中。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括步骤e），其中，所述剩余量（10）通过与所述可移动罐（2）整体连接的显示器（11）来显示。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

-所述接收器（6）和所述存储器（7）位于无线电标签（9）中，并且

-所述无线电标签（9）和所述显示器（11）由电磁耦合优选地由感应（12）来供电。

10.如权利要求7到9中的任一个所述的方法，其特征在于还包括下列步骤：

a1)与所述流体相关的至少一个信息项目被记录在与可移动罐（2）整体连接的所述存储器（7）中；

d1)所述流体的所述性质通过无线电波被发送（6）到与所述使用流体的设备（1）整体连接的接收器（5）；以及

d2)所述流体的所述给定的初始量（9）通过无线电波发送（6）到与所述使用流体的设备（1）整体连接的所述接收器（5）。

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