CN104215302B - 一种能实时精确监测油罐油量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能实时精确监测油罐油量的方法，所述方法是使油罐内的油浮子与油位探针连接以实时采集油罐内的油位高度；在油罐外壳上安装角度传感器以实时监测罐体空间倾斜角度；油位探针和角度传感器将监测数据经数据采集器传输到控制器，控制器根据建立的数学模型进行计算，以得到油罐中当前的实际油。因本发明所建立的数学模型已考虑罐容量随油面高度h、纵向移位y、纵向倾斜角α与横向倾斜角β等因素的变化，因此大大提高了对油罐内油量的监测数据的精确度，并极大地节约了人工修正和测量时间；且可实现油站油量的智能化、自动化监测，具有显著性应用价值。
Description
技术领域
本发明是涉及一种油罐油量的监测方法，具体说，是涉及一种能实时精确监测油罐油量的方法。
背景技术
随着经济的发展和人口的增加，各类交通工具已经成为我们生活中不可缺少的物品之列。随之而来的是各大大小小的加油站，在各大城市随处可见。正是因为交通工具对我们生活的重要性，创造了加油站经久不衰的经济市场。
通常加油站都有若干个储存燃油的地下储油罐，并且一般都有与之配套的“油位测量仪”，以得到罐内油位高度和储油量的变化情况。但是许多储油罐在使用一段时间后，由于地基变形等原因，使罐体的位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变化，从而导致油位测量仪测量值发生改变。按照有关规定，需要定期对罐容表进行重新测量。因此这种测量仪不仅测量精度难以保证、还需要人工定期检查，测量存在误差大、每过一段时间需要重新测量计算，费时费力。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种能实时精确监测油罐油量的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种能实时精确监测油罐油量的方法，是使油罐内的油浮子与油位探针连接以实时采集油罐内的油位高度；在油罐外壳上安装角度传感器以实时监测罐体空间倾斜角度；油位探针和角度传感器将监测数据经数据采集器传输到控制器，控制器根据建立的数学模型进行计算，以得到油罐中当前的实际油量。
所述的数学模型为罐容量随油面高度h、纵向移位y、纵向倾斜角α与横向倾斜角β的解析方程模型，具体如下所示：
其中：
a为油罐侧面椭圆的长半轴；
b为油罐侧面椭圆的短半轴；
h为油位探针标定的油位高度；
V为油罐体积，即标定罐容；
L为油罐正面长方形的长；
l为油位探针与油面交点到空间坐标系原点的距离，即
r为罐体球顶部超出xoy坐标平面的距离；
K为是为简化计算而做的变量替换；
x0为当前油量沿x轴方向的数值；
y0为当前油量沿y轴方向的数值；
α为油罐的纵向倾斜角度；
β为油罐的横向偏转角度；
R为切面圆的半径。
所述数据采集器将接收到的油位高度数据和罐体空间倾斜角度经A/D转换后传输到控制器。
控制器7可同时将油量数据传输给监控室8，以实时数字显示和作出是否报警指示。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)提供了从油罐空间分布、罐体油量动态数字化监测，可在最短时间提供所需的油罐参数；
2)因所建立的数学模型已考虑罐容量随油面高度h、纵向移位y、纵向倾斜角α与横向倾斜角β等因素的变化，因此大大提高了对油罐内油量的监测数据的精确度，并极大地节约了人工修正和测量时间；
3)可实现油站油量的智能化、自动化监测，具有显著性应用价值。
附图说明
图1为实施例提供的储油罐正面示意图；
图2为图1的正截面图；
图3为实施例提供的储油罐纵向倾斜变位后的示意图；
图4为实施例提供的储油罐横向倾斜变位的截面示意图；
图5为实施例提供的控制系统的电路原理框图；
图6为本发明进行油量监测的流程图；
图7为本发明为简化系统计算量所作的傅里叶变换各阶比较图。
图中：1、油浮子；2、油位探针；3、储油罐；4、油；5、监测罐体空间变位的角度传感器；6、数据采集器；7、控制器；8、监控室。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
如图1至图6所示，本发明提供的一种能实时精确监测油罐油量的方法，是使储油罐3内的油浮子1与油位探针2连接以实时采集储油罐3内油4的高度；在油罐外壳上安装角度传感器5以实时监测罐体空间倾斜角度；油位探针2和角度传感器5将监测数据经数据采集器6传输到控制器7，控制器7根据建立的数学模型进行计算，以得到油罐中当前的实际油量。
所述的数据采集器6将接收到的油位高度数据和罐体空间倾斜角度经A/D转换后传输到控制器7，所述控制器7为计算机处理器。
控制器7可同时将油量数据传输给监控室8，以实时数字显示和作出是否报警指示。
所述的数学模型为罐容量随油面高度h、纵向移位y、纵向倾斜角α与横向倾斜角β的解析方程模型，具体如下所示：
其中：
a为油罐侧面椭圆的长半轴；
b为油罐侧面椭圆的短半轴；
h为油位探针标定的油位高度；
V为油罐体积，即标定罐容；
L为油罐正面长方形的长；
l为油位探针与油面交点到空间坐标系原点的距离，即
r为罐体球顶部超出xoy坐标平面的距离；
K为是为简化计算而做的变量替换；
x0为当前油量沿x轴方向的数值；
y0为当前油量沿y轴方向的数值；
α为油罐的纵向倾斜角度；
β为油罐的横向偏转角度；
R为切面圆的半径。
注意到在上述近似计算公式中积分项难以有初等表达式，为了拟合出近精确计算中的变为参数α和β，采取如下技术处理：用傅里叶级数逼近。通过尝试发现，逼近的阶在20左右最稳定(详见图7所示)。其逼近函数如下：
傅里叶级数的各阶系数为：
C＝[2.7272 0.3113-0.5899 0.2750-0.4934 0.2247-0.3929 0.1766-0.30940.1341-0.24210.0971-0.1875 0.0655-0.1431 0.0393-0.1074 0.0181-0.0790 0.0017-0.0285-0.0285]；
由图7可见：阶系数为20，其最为光滑，波动最为稳定，对函数的逼近效果最好。
假如油罐的a＝b＝R，当监测到油位高度h＝2m，罐体纵向倾斜角度α＝4.3°，横向倾斜角度β＝2.1°时，则可计算得知油罐内油量为36150.0579L，并实时显示在监控室的显示器上；若监测到油位高度h＝0.9m，罐体纵向倾斜角度α＝3.1°，横向倾斜角度β＝1.4°时，则可计算得知油罐内油量为22891.4998L。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种能实时精确监测油罐油量的方法，其特征在于：使油罐内的油浮子与油位探针连接以实时采集油罐内的油位高度；在油罐外壳上安装角度传感器以实时监测罐体空间倾斜角度；油位探针和角度传感器将监测数据经数据采集器传输到控制器，控制器根据建立的数学模型进行计算，以得到油罐中当前的实际油量；
所述的数学模型为罐容量随油面高度h、纵向移位y、纵向倾斜角α与横向倾斜角β的解析方程模型，具体如下所示：
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其中：
a为油罐侧面椭圆的长半轴；
b为油罐侧面椭圆的短半轴；
h为油位探针标定的油位高度；
V为油罐体积，即标定罐容；
L为油罐正面长方形的长；
l为油位探针与油面交点到空间坐标系原点的距离，即
r为罐体球顶部超出xoy坐标平面的距离；
K为是为简化计算而做的变量替换；
x0为当前油量沿x轴方向的数值；
y0为当前油量沿y轴方向的数值；
α为油罐的纵向倾斜角度；
β为油罐的横向偏转角度；
R为切面圆的半径。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述数据采集器将接收到的油位高度数据和罐体空间倾斜角度数据经A/D转换后传输到控制器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：控制器同时将油量数据传输给监控室。
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