CN105987738A - 储罐计量系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储罐计量系统及方法。储罐计量系统包括：现场设备，其适于确定储罐的过程变量并且提供与所确定的过程变量对应的过程变量值，其中，现场设备具有现场设备标识；时间戳单元，其适于向所述过程变量值施加电子时间戳；以及现场通信集线器，其包括数据存储装置，其中，现场通信集线器适于从现场设备接收所述过程变量值并且将所接收的过程变量值连同现场设备标识和电子时间戳一起存储在所述数据存储装置中，其中，所述系统被配置成接收外部时间信号，并且其中，所施加的电子时间戳基于所接收的外部时间信号。

Description

储罐计量系统及方法
技术领域
本发明涉及一种储罐计量系统及储罐计量方法。
背景技术
在现有的储罐计量系统(例如由Rosemount Tank Gauging提供的Raptor系统)中，现场通信单元经由储罐集线器从多个现场设备轮询数据，并且将包括测量值的上述数据存储在缓冲存储器中。然而，至少在对于这样的系统的一些应用中，针对每个值存储表示该值何时被建立的关联时间将会是有利的。
US8665082(Glenn等人)公开了一种用于在无线远程站点监测系统中使用的装置，该装置包括：被配置成获得数据(例如储罐物位或储罐的内部温度)的传感器；以及被配置成接收并处理传感器的数据以发送至远程位置或服务器的控制板。数据例如包括传感器读数和传感器的唯一标识符。附加数据可以包括传感器读数的日期和时间。日期和时间戳可以在服务器处或控制板级别处被施加。
US20070118334(Guenter等人)公开了一种现场单元布置，该现场单元布置包括控制PC、数据记录器(data logger)以及用于测量所连接的储罐中的物位的物位计。数据记录器能够将在PC与物位计之间交换的数据记录或记载在数据记录器的内部存储器中。数据记录器用于记录现场单元或传感器的数据，例如具有时间戳的测量值或回波包络。
本发明的目的是提供一种改进的储罐计量系统及方法，特别地，该储罐计量系统及方法可以实现非常准确的和/或一致的时间戳。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种储罐计量系统，包括：现场设备，其适于确定储罐的过程变量，并提供与所确定的过程变量对应的过程变量值，其中，现场设备具有现场设备标识；时间戳单元，其适于向所述过程变量值施加电子时间戳；以及现场通信集线器，其包括数据存储装置，其中，现场通信集线器适于从现场设备接收所述过程变量值，并将所接收的过程变量值连同现场设备标识和电子时间戳一起存储在所述数据存储装置中，其中，所述系统被配置成接收外部时间信号，并且其中，所施加的电子时间戳基于所接收的外部时间信号。
时间信号是“外部的”，因为其来自或至少源于系统的外部。通过基于来自系统的外部(例如来自如原子钟的外部时间标准)的时间信号来施加电子时间戳，可以实现非常准确的时间戳。此外，在时间戳在系统中的各个单元中被施加的情况下，外部时间信号确保一个单元的时间/时钟可以与另一个单元的时间/时钟匹配，以使得时间戳遍及所述系统被统一地并且一致地施加。
时间戳单元可以被包括在现场通信集线器中。此处，所施加的电子时间戳可以是当过程变量值被现场通信集线器所接收时由外部时间信号指示的当前时间和日期。现场通信集线器可以包括被外部时间信号所同步的内部时钟，其中，所施加的电子时间戳是当过程变量值被现场通信集线器所接收时的内部时钟的当前时间和日期。
时间戳单元可以被包括在现场设备中。在此，所施加的电子时间戳可以是当过程变量值被现场设备采样时由外部时间信号指示的当前时间和日期。
外部时间信号是从储罐计量系统外部的外部时间标准提供的。外部时间标准可以例如为原子钟。
所述系统还可以包括内部计算机，该内部计算机适于从系统的外部接收外部时间信号。使用内部计算机可以增加系统的安全性。
过程变量可以是储罐中所包含的产品的填充物位。过程变量还可以是温度、压力等。
现场设备可以是雷达物位计。现场设备可以例如为非接触式雷达物位计或导波雷达物位变送器。
系统还可以包括第二现场设备，第二现场设备适于确定所述储罐或另外的储罐的第二过程变量并且提供与所确定的第二过程变量对应的第二过程变量值，第二现场设备具有第二现场设备标识，其中，现场通信集线器适于从第二现场设备接收第二过程变量值并且将所接收的第二过程变量值连同第二现场设备标识以及由时间戳单元基于外部时间信号而向第二过程变量值施加的第二电子时间戳一起存储。
根据本发明的第二方面，提供了一种储罐计量方法，包括：在储罐计量系统的时间戳单元中，向过程变量值施加电子时间戳，过程变量值与储罐的过程变量对应，该过程变量由储罐计量系统的现场设备来确定，其中，所施加的电子时间戳基于外部时间信号；以及在所述储罐计量系统的现场通信集线器中，将过程变量值连同电子时间戳和所述现场设备的现场设备标识一起存储。该方面可以呈现与本发明的第一方面相同或类似的特征和技术效果，并且本发明的第一方面也可以呈现与该方面相同或类似的特征和技术效果。
可以在过程变量值被现场通信集线器所接收时施加电子时间戳。可替选地，可以在过程变量值被现场设备所采样时施加电子时间戳。
所述方法还可以包括：从储罐计量系统外部的时间标准接收外部时间信号。
附图说明
现在将参照示出了本发明的一个或更多个实施例的附图来更详细地描述本发明的这些及其他方面。
图1是根据本发明的实施例的储罐计量系统的框图。
图2是根据本发明的另一实施例的储罐计量系统的框图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的储罐计量系统10。系统10包括两个现场设备12a、12b。每个现场设备12a、12b适于确定储罐14的过程变量并且提供与所确定的过程变量对应的过程变量值。第一现场设备12a可以例如适于检测储罐14中所包含的产品16的填充物位。第一现场设备12a可以例如为非接触式雷达物位计或导波雷达物位变送器。第二现场设备12b可以例如检测储罐温度、压力等。
每个现场设备12、12b还具有唯一的现场设备标识(ID)。现场设备标识可以例如是与所讨论的现场设备相关联的唯一的编号、名称或其他数字和/或电子标记。
系统10还包括现场通信集线器18。现场通信集线器18包括电子数据存储装置(存储器)20。现场通信集线器18一般适于从现场设备12a、12b接收过程变量值，并且将每个所接收的过程变量值连同与从其接收了特定过程变量值的那个现场设备相关联的现场设备标识一起存储在数据存储装置20中。现场通信集线器18可以例如轮询现场设备12a、12b以接收过程变量值。现场设备12a、12b与现场通信集线器18之间的通信可以为有线的或无线的。如图1所示，储罐集线器22可以可选地被布置在现场设备12a、12b与现场通信集线器18之间。
系统10还包括时间戳单元24。在图1所示的实施例中，时间戳单元24被结合在现场通信集线器18中。时间戳单元24可以利用合适的软件和/或硬件来实现。时间戳单元24适于将电子时间戳施加至由现场通信集线器18接收的过程变量值。所施加的时间戳基于从系统10的外部接收的外部时间信号(图1中由虚线箭头指示)。外部时间信号通常是电子的。每个时间戳通常是数字的，并且其可以包括时间和日期。其也可以包括：UTC(Coordinated Universal Time，协调世界时间)、时区数据、夏令时数据等。时区和夏令时数据确保被施以时间戳的过程变量值可以局部地以及全局地被分析。所施加的时间戳可以例如为当过程变量值被现场通信集线器18所接收时由外部时间信号指示的当前时间和日期。具体地，现场通信集线器18可以包括被外部时间信号所同步的内部时钟26，其中，所施加的时间戳可以为当过程变量值被现场通信集线器18所接收时的内部时钟26的当前时间和日期。如图1所例示的，每个所施加的时间戳连同相关联的过程变量值和现场设备标识一起被存储在现场通信集线器18的数据存储装置20中。
外部时间信号可以例如来自诸如原子钟的外部时间标准28。外部时间信号一般可以例如经由无线电或有线连接由系统10的输入来接收。具体地，现场通信集线器18可以被配置成例如经由因特网连接直接从外部时间标准28接收外部时间信号。可替选地，系统10可以包括诸如内部服务器30的内部计算机，该内部计算机首先接收外部时间信号，接着将其转发至现场通信集线器18。使用内部服务器30可以增加系统10的安全性，这是因为现场通信集线器18不必直接与系统10的外部连接。
系统10还可以包括控制室(control room)32，控制室32连接到现场通信集线器18，由此存储在现场通信集线器18中的数据可以迅速地被发送至控制室32。控制室32可以基于所检测的填充物位来计算产品16的体积，该所计算的体积可以连同与所检测的填充物位相关的时间戳一起以电子的方式存储。在控制室32连接到另外的现场通信集线器(未示出)的情况下，这样的另外的现场通信集线器可以有利地与现场通信集线器18基于相同的外部时间信号来施加时间戳。以这种方式，可以实现对于所有现场通信集线器的一致的时间戳。
当图1中的系统10运行时，由第一现场设备12a来确定储罐填充物位值，并且由第二现场设备12b来确定储罐温度或压力值。当储罐填充物位值被现场通信集线器18所接收时，由时间戳单元24向来自第一现场设备12a的储罐填充物位值施加基于外部时间信号的第一时间戳，并且当储罐温度或压力值被现场通信集线器18所接收时，由时间戳单元24向来自第二现场设备12b的储罐温度或压力值施加基于外部时间信号的第二时间戳。储罐填充物位值连同第一时间戳和第一现场设备12a的现场设备ID一起被存储在现场通信集线器18的数据存储装置20中，并且储罐温度或压力值连同第二时间戳和第二现场设备12b的现场设备ID一起被存储在现场通信集线器18的数据存储装置20中。
被施以时间戳的过程变量值可以例如被用于保持例如随时间推移的储罐物位的可追踪性(traceability)和/或对过程变量值的新鲜性(freshness)进行控制。
方便地，图1中的系统10的单个时间戳单元24可以“操纵”多个现场设备，并且不必升级现有的现场设备来提供时间戳。
图2示出了根据本发明的另一实施例的储罐计量系统10，其中，每个现场设备具有其自己的时间戳单元以取代现场通信集线器中的共用时间戳单元。
图2的系统10包括两个现场设备12a、12b。每个现场设备12a、12b适于确定储罐14的过程变量并且提供与所确定的过程变量对应的过程变量值。第一现场设备12a可以例如适于检测储罐14中所包含的产品16的填充物位。第一现场设备12a可以例如为非接触式雷达物位计或导波雷达物位变送器。第二现场设备12b可以例如检测储罐温度、压力等。
每个现场设备12a、12b还具有唯一的现场设备标识(ID)。现场设备标识可以例如是与所讨论的现场设备相关联的唯一的编号、名称或其他数字和/或电子标记。
图2的系统10还包括现场通信集线器18。现场通信集线器包括电子数据存储装置(存储器)20。现场通信集线器18一般适于从现场设备12a，12b接收过程变量值，并且将每个所接收的过程变量值连同与从其接收了特定过程变量值的那个现场设备相关联的现场设备标识一起存储在数据存储装置20中。现场通信集线器18可以例如轮询现场设备12a、12b以接收过程变量值。现场设备12a、12b与现场通信集线器18之间的通信可以为有线的或无线的。如图2所示，储罐集线器22可以可选地被布置在现场设备12a、12b与现场通信集线器18之间。
图2所示的系统10还包括第一时间戳单元24a和第二时间戳单元24b。第一时间戳单元24a与第一现场设备12a相关联并且优选地被集成在第一现场设备12a中。类似地，第二时间戳单元24b与第二现场设备12b相关联并且优选地被集成在第二现场设备12b中。时间戳单元24a、24b可以利用合适的软件和/或硬件来实现。每个时间戳单元24a、24b适于向由其现场设备所提供的过程变量值施加电子时间戳。可以例如当过程变量值被现场设备所采样时施加时间戳。以这种方式，时间戳更准确地趋向于过程变量值的实际采样的时间。所施加的时间戳基于从系统10的外部接收的外部时间信号(图2中由虚线箭头指示)。外部时间信号通常是电子的。时间戳单元24a、24b两者可以接收相同的外部时间信号以使得它们被同步。每个时间戳通常是数字的和/或电子的，并且其可以包括时间和日期。其也可以包括：UTC(协调世界时间)、时区数据、夏令时数据等。如图2所例示的，每个过程变量值和时间戳组合可以被发送至现场通信集线器18，在现场通信集线器18中每个过程变量值和时间戳组合连同相关联的现场设备标识一起被存储在数据存储装置20中。
外部时间信号可以例如来自诸如原子钟的外部时间标准28。外部时间信号一般可以例如经由无线电由系统10的至少一个输入来接收。具体地，如图2所示，时间戳单元24a、24b可以被配置成直接从外部时间标准28接收外部时间信号。可替选地，外部时间信号可以经由系统10的总线34被分发至时间戳单元24a、24b。
图2的系统10还可以包括控制室32，控制室32被连接至现场通信集线器18，由此存储在现场通信集线器18中的数据可以迅速地被发送至控制室32。控制室32可以基于所检测的物位来计算产品16的体积，该所计算的体积可以连同与所检测的物位相关的时间戳一起以电子的方式被存储。
当图2中的系统10运行时，当储罐填充物位值被第一现场设备12a所采样时，由第一时间戳单元24a向第一现场设备12a的储罐填充物位值施加基于外部时间信号的第一时间戳，并且当储罐温度或压力值被第二现场设备12b所采样时，由第二时间戳单元24b向第二现场设备12b的储罐温度或压力值施加基于外部时间信号的第二时间戳。储罐填充物位值连同第一时间戳和第一现场设备12a的现场设备ID一起被存储在现场通信集线器18的数据存储装置20中，并且储罐温度或压力值连同第二时间戳和第二现场设备12b的现场设备ID一起被存储在现场通信集线器18的数据存储装置20中。
被施以时间戳的过程变量值可以例如被用于保持例如随时间推移的储罐物位的可追踪性和/或对过程变量值的新鲜性进行控制。
可以例如在由Rosemount Tank Gauging提供的Raptor系统中实施本发明。例如在来自Rosemount Tank Gauging的介绍手册“The all-newRaptor tank gauging system Always ready for your next challenge”中描述了Raptor系统，上述介绍手册的内容通过引用被并入到本文中。
本领域的技术人员意识到，本发明决不限于上面所描述的优选实施例。相反地，在所附权利要求的范围之内可以进行许多修改和变型。例如，图1和图2中所公开的系统可以包括仅一个或多于两个的现场设备。此外，不仅来自现场设备的过程变量值可以根据本发明被施以时间戳，而且来自现场设备的错误/警告信息也可以根据本发明被施以时间戳。

Claims (15)

1.一种储罐计量系统(10)，包括：
现场设备(12a)，其适于确定储罐(14)的过程变量，并提供与所确定的过程变量对应的过程变量值，其中，所述现场设备具有现场设备标识；
时间戳单元(24；24a)，其适于向所述过程变量值施加电子时间戳；以及
现场通信集线器(18)，其包括数据存储装置(20)，其中，所述现场通信集线器适于从所述现场设备接收所述过程变量值，并将所接收的过程变量值连同所述现场设备标识和所述电子时间戳一起存储在所述数据存储装置中，
其中，所述系统被配置成接收外部时间信号，并且其中，所施加的电子时间戳基于所接收的外部时间信号。
2.根据权利要求1所述的储罐计量系统，其中，所述时间戳单元(24)被包括在所述现场通信集线器中。
3.根据权利要求2所述的储罐计量系统，其中，所施加的电子时间戳是当所述过程变量值被所述现场通信集线器所接收时由所述外部时间信号指示的当前时间和日期。
4.根据权利要求2或3所述的储罐计量系统，其中，所述现场通信集线器包括被所述外部时间信号所同步的内部时钟(26)，并且其中，所施加的电子时间戳是当所述过程变量值被所述现场通信集线器所接收时的所述内部时钟的当前时间和日期。
5.根据权利要求1所述的储罐计量系统，其中，所述时间戳单元(24a)被包括在所述现场设备中。
6.根据权利要求5所述的储罐计量系统，其中，所施加的电子时间戳是当所述过程变量值被所述现场设备所采样时由所述外部时间信号指示的当前时间和日期。
7.根据权利要求1所述的储罐计量系统，其中，所述外部时间信号是从所述储罐计量系统外部的外部时间标准(28)提供的。
8.根据权利要求1所述的储罐计量系统，还包括：内部计算机(30)，其适于从所述储罐计量系统的外部接收所述外部时间信号。
9.根据权利要求1所述的储罐计量系统，其中，所述过程变量是所述储罐中所包含的产品(16)的填充物位。
10.根据权利要求1所述的储罐计量系统，其中，所述现场设备是雷达物位计。
11.根据权利要求1所述的储罐计量系统，还包括：第二现场设备(12b)，其适于确定所述储罐或另外的储罐的第二过程变量，并提供与所确定的第二过程变量对应的第二过程变量值，所述第二现场设备具有第二现场设备标识，
其中，所述现场通信集线器适于从所述第二现场设备接收所述第二过程变量值，并将所接收的第二过程变量值连同所述第二现场设备标识以及基于所述外部时间信号而被施加至所述第二过程变量值的第二电子时间戳一起存储。
12.一种储罐计量方法，包括：
在储罐计量系统(10)的时间戳单元(24；24a)中，向过程变量值施加电子时间戳，所述过程变量值与储罐(14)的过程变量对应，所述过程变量由所述储罐计量系统的现场设备(12a)来确定，其中，所施加的电子时间戳基于外部时间信号；以及
在所述储罐计量系统的现场通信集线器(18)中，将所述过程变量值连同所述电子时间戳和所述现场设备的现场设备标识一起存储。
13.根据权利要求12所述的储罐计量方法，其中，当所述过程变量值被所述现场通信集线器所接收时施加所述电子时间戳。
14.根据权利要求12所述的储罐计量方法，其中，当所述过程变量值被所述现场设备所采样时施加所述电子时间戳。
15.根据权利要求12所述的储罐计量方法，还包括：从所述储罐计量系统外部的时间标准接收所述外部时间信号。
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