CN107063880A - 一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述监控系统包括监管计算机控制中心、检测站计算机控制中心、二维码扫描仪、打印机、以太网交换机、摄像头、以太网模块、保护电路、电源电路以及多个原水压检测控制系统；本发明不但有效解决了传统车用气瓶水压检测过程中监管部门不能进行实时全程监控、检测效率低下、实时检测数据不能及时打印、不能对气瓶使用期限作预见性判别及不能提醒使用者做定期检测等问题，而且有效解决了传统水压检测过程中不能对检测设备和操作者人身安全提供多重保护的问题，从而会不可避免地导致检测设备的损坏和人员伤亡事故的发生。

Description

一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统

技术领域

本发明涉及车用气瓶检测技术领域，具体涉及一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统。

背景技术

以天然气为动力燃料的汽车，因燃料清洁环保等优点在世界范围内受到大多数人的青睐，而压缩天然气汽车在我国使用最为广泛。随着国家大力倡导使用天然气汽车，储存压缩天然气的气瓶使用量更是与日俱增，而此类气瓶属于储存易燃易爆介质的高压容器，具有高危险性，所存储的压缩天然气一旦泄露将造成无法弥补的损失，为了降低气瓶泄漏或爆炸所导致财产损失和人员伤亡的可能性，国家规定必须对出厂投入使用前的气瓶及在服役的气瓶进行定期检测。由于检测气瓶自动化程度不够高，监管部门无法进行实时全程监控，致使部分车用气瓶不能定期进行检测或检测过程不够严格，导致部分未定期检测气瓶和检测不合格气瓶仍在使用，这无形增加了气瓶泄漏或爆炸等安全事故发生的概率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，本发明不但有效解决了传统车用气瓶水压检测过程中监管部门不能进行实时全程监控、检测效率低下、实时检测数据不能及时打印、不能对气瓶使用期限作预见性判别及不能提醒使用者做定期检测等问题，而且有效解决了传统水压检测过程中不能对检测设备和操作者人身安全提供多重保护的问题，从而会不可避免地导致检测设备的损坏和人员伤亡事故的发生。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，所述监控系统包括监管计算机控制中心、检测站计算机控制中心、二维码扫描仪、打印机、以太网交换机、摄像头、以太网模块、保护电路、电源电路以及多个原水压检测控制系统，所述监管计算机控制中心通过以太网与检测站计算机控制中心相连，检测站计算机控制中心通过相应的连接线缆与二维码扫描仪、打印机、以太网交换机及摄像头相连；所述以太网交换机与检测站计算机控制中心和原水压检测控制系统各PLC控制器上扩展的以太网模块相连；所述以太网模块为PLC控制器的扩展模块，与以太网交换机和原水压检测控制系统PLC控制器相连；所述原水压检测控制系统，包括PLC控制器，PLC控制器分别与HMI人机接口、操作按钮、电接点压力表、模数转换模块、驱动电磁气阀的继电器组以及运行状态指示灯连接，水压传感器、水温传感器、称重传感器通过模数转换模块与PLC控制器连接，其通过扩展的以太网模块与以太网交换机相连。

本发明进一步技术改进方案是：

所述保护电路包括两个超时动作中间继电器的常开触点和常闭触点、两个超时动作中间继电器控制电路，所述两个超时动作中间继电器控制电路包括两个时间继电器及延时动作触点、两个超时动作中间继电器及常开触点、复位用转换开关、熔断器、以及电源电路的12V电源。

本发明进一步技术改进方案是：

所述电源电路包括外部电源、阻感分压电路、整流电路、滤波电路、电阻分压电路及稳压电路，所述外部电源为控制器的外部接入电源，所述阻感分压电路是对交流电进行分压，所述整流电路是对交流电进行整流使其变为直流电，所述滤波电路是对整流电路后的电源起稳定使用，所述电阻分压电路是对整流滤波后的电压进行分压，所述稳压电路是使输入端电压变成稳定的直流12V输出，供保护电路使用。

本发明进一步技术改进方案是：

所述二维码扫描仪用于在车用气瓶水压检测前将气瓶相关信息数据读入检测站计算机控制中心；所述打印机用于打印检测数据。

本发明进一步技术改进方案是：

所述保护电路与驱动电磁气阀的继电器组相连，检测PLC在停止输出驱动信号时，发生PLC输出继电器触点不能分断时下断开电磁气阀。

本发明进一步技术改进方案是：

所述打印机用于打印监管计算机控制中心审核后的车用气瓶水压检测过程中水压与时间曲线、排水量与时间曲线、排水量与水压曲线、容积全变形量和残余变形率数据及检测结论报告。

本发明进一步技术改进方案是：

所述以太网交换机与检测站计算机控制中心和各原水压检测控制系统的PLC控制器上扩展的以太网模块相连，用于检测站计算机控制中心与检测设备各PLC控制器之间进行数据传送。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本发明在不改变原有车用气瓶水压检测设备线路连接下，仅需增加计算机及外围连接设备，便可解决传统车用气瓶水压检测只能单人单机操作或单人多机操作，气瓶使用者、检测者、监管者对车用气瓶水压检测过程、检测数据及检测结论能实时了解，完全避免了检测不合格的气瓶再次投入市场使用，在很大程度上提高车用气瓶的检测效率和使用安全；

二、本发明能对服役中的车用气瓶进行再使用年限作预见性的分析和判断，从而进一步减少了车用气瓶安全事故的发生，并能对存在安全隐患或临近检测期的气瓶信息实时加以提醒；

三、本发明易于扩展或增加同类车用气瓶检测设备，而且操作者远离车用气瓶检测现场，保证了检测操作者检测过程中的人身安全；

四、本发明通过电源电路和保护电路能在PLC输出继电器触点发生粘合情况下对检测设备起到保护作用，电源电路采用多种形式和大小的外部电源，又不分极性连接，从而避免了因外部电源连接极性错误或过大超出范围而致继电器组损坏，从而影响原水压检测控制系统的正常工作；

五、本发明采用以太网将监管计算机控制中心与检测站计算机控制中心及原水压检测控制系统PLC控制器相连，监控系统安装维护方便、操作简单、成本低廉。

六、本发明将车用气瓶水压检测过程进行全程录像，将实时检测曲线、数据及结论上传给监管部门，待监管部分审核通过后方可打印该车用气瓶的检测报告，安全避免了很多人为因素致使不合格车用气瓶再次投入使用，很大程度上降低了车用气瓶使用过程中安全事故的发生概率，降低了人员伤亡和财产损失。

附图说明

图 1 为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电源电路原理图；

图3为本发明的保护电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明包括监管计算机控制中心1、检测站计算机控制中心2、二维码扫描仪3、打印机4、以太网交换机5、摄像头6、以太网模块7、多个原水压检测控制系统8、保护电路9、电源电路10，所述监管计算机控制中心1通过以太网与检测站计算机控制中心2相连，所述检测站计算机控制中心2通过相应的连接电缆与二维码扫描仪3、打印机4、以太网交换机5以及摄像头6相连，所述二维码扫描仪3用于在车用气瓶水压检测前将气瓶相关信息读入检测站计算机控制中心2，所述打印机4用于打印监管中心审核后的车用气瓶水压检测过程中水压与时间曲线、排水量与时间曲线、排水量与水压曲线、容积全变形量和残余变形率等数据及检测结论报告，以太网交换机5与检测站计算机控制中心2和各原水压检测控制系统8 PLC控制器801上扩展的以太网模块7相连，用于检测站计算机控制中心2与检测设备各PLC控制器801之间进行数据传送，以太网模块7为原水压检测控制系统PLC控制器801的扩展模块，与以太网交换机5和原水压检测控制系统PLC控制器801相连，原水压检测控制系统8可进行单人单机进行车用气瓶水压检测，通过扩展的以太网模块7与以太网交换机5相连；所述监管计算机控制中心1对来自检测站（指监管部门所管辖范围内所有车用气瓶水压检测站）计算机控制中心2的检测过程、检测数据及检测结论加以审核，审核通过后检测站计算机控制中心2方能通过打印机4打印车用气瓶的水压检测报告，同时监管计算机控制中心1设有数据库，对监管范围内所有车用气瓶建立相应的档案，并对被检测气瓶实时检测数据与历史数据进行比对分析，结合大数据预见性的给出该气瓶的续用寿命年限，对临近检测期的气瓶信息实时加以分类、建档和提醒，对存在安全隐患的气瓶强制进行提前检测，所述检测站计算机控制中心2通过以太网控制各车用气瓶水压检测设备，只需一位操作者即可实现同时对一个或多个车用气瓶进行水压检测，检测站计算机控制中心2计算机上设有相应检测设备监控界面，所述以太网交换机5其端口数量根据检测站现在车用气瓶水压检测设备台套数来确定，至少保留两个端口备检测设备台套数增加，或投入使用的以太网交换机端口损坏时备用，所述二维码扫描仪3在车用气瓶水压检测前对着贴在车用气瓶上的二维码进行扫描，将待水压检测车用气瓶信息录入检测站计算机控制中心2，若二维码扫描仪3发生异常，车用气瓶水压检测操作者可应急通过车用气瓶上的代码人工录入到检测站计算机控制中心2，所述摄像头6用于对车用气瓶水压检测全过程进行实时录像并传入检测站计算机控制中心2，所述以太网模块7若原水压检测控制系统中的PLC控制器801集成有以太网接口可不选用，直接使用以太网网线将原水压检测控制系统8中的PLC控制器801与以太网交换机5相连；所述保护电路9与原水压检测控制系统8中的驱动电磁气阀的继电器组810相连，在PLC 801输出继电器触点发生粘合时对检测设备起到保护作用；

所述原水压检测控制系统8包括PLC控制器801、HMI 802、操作按钮803、电接点压力表804、水压传感器805、水温传感器806、称重传感器808、模数转换模块807、驱动电磁气阀的继电器组810和运行状态指示809，PLC控制器801用来接收来自HMI 802或操作按钮803上信号并对车用气瓶水压检测过程进行起动和停止，所述水压传感器805、称重传感器808及模数转换模块807是将检测过程中施加在车用气瓶中的实时水压、排水量等数据传送到PLC控制器801，经PLC控制器801数据运算处理后，再通过HMI 802将其时间—水压曲线、时间—排水量曲线、排水量—水压曲线、车用气瓶容积全变形量及残余变形率和检测结论加以显示，所述水温传感器806用来检测注入水的水温是否满足检测条件，所述电接点压力表804用来在检测过程中水压传感器805、模数转换模块807损坏，或模数转换模块807与PLC控制器801连接或数据传输等异常发生，施加水压超过车用气瓶公称工作压力的1.5倍时，发出信号给PLC控制器801来立即停止检测过程，起到保护检测设备和待测车用气瓶作用，所述驱动电磁气阀的继电器组810用来驱动车用气瓶水压检测过程中驱动相应快慢速增压电磁气阀，并通过增压泵向车用气瓶内进行注水，所述运行状态指示809用来对车用气瓶水压检测过程中系统的运行状态加以指示，包括运行指示、快增压指示、慢增压指示、保压指示、卸压指示及报警指示等。

结合图1、图2、图3简述本发明工作过程：

在进行车用气瓶水压检测时，先将相关检测设备及计算机上电启动，车用气瓶水压检测操作者首先将待测车用气瓶信息通过二维码扫描仪3或人工等方式录入检测站计算机控制中心2计算机中，然后将待测车用气瓶放入水套中并做好其他检测准备工作（包括开启摄像头3），通过按下检测站计算机控制中心2计算机监控界面中相应检测设备（I或II或III等）的启动键或原水压检测控制系统8上HMI 801或操作按钮802上的启动键，这时可通过原水压检测控制系统8上的 PLC控制器801对车用气瓶进行注水检测，若检测过程发生异常或操作者想中止检测过程，可通过监控界面中停止键取消车用气瓶检测过程，检测过程中所有相关数据（检测时间、施加水压、水温、排水量等）均通过原水压检测控制系统8上的 PLC控制器801、以太网模块7和以太网交换机5上传至检测站计算机控制中心2的计算机上，此时检测站计算机控制中心2的计算机监控界面上实时显示检测过程中水压—时间、排水量—时间、排水量—水压等曲线，排水量、水压、水温等数据，并将实时检测过程全程摄像保存在检测站计算机控制中心2的计算机中，待车用气瓶水压检测结束后，检测站计算机控制中心2的计算机将根据卸压前后排水量算出该车用气瓶的容积残余变形率，并根据国家相关规定得出本次检测结论并形成检测报告，车用气瓶水压检测操作者将检测过程及检测报告上传给监管计算机控制中心1，监管部门工作者根据检测过程录像及检测报告对其进行审核，审核通过后检测站计算机控制中心2方可通过打印机4打印该车用气瓶本次检测报告，车用气瓶水压检测操作者可通过检测站计算机控制中心2同时对多台车用气瓶检测设备进行操作，解决传统上只能单人单机操作，大大提高了水压检测操作者的工作效率，同时也保证了车用气瓶水压检测者在车用气瓶检测过程人身安全，监管计算机控制中心1对该车用气瓶水压检测信息实时传上数据库，并将该车用气瓶实时检测数据与历史数据进行比对分析，预见性的给出该气瓶的续用寿命年限，同时对临近检测期的其他气瓶实时加以分类、建档和短信提醒，对存在安全隐患的气瓶必须强制进行提前检测，进一步确保车用气瓶服役过程中人身和财产的安全。

所述电源电路10主要给保护电路9供电，将电源电路10接上外部电源101（外部电源为原水压检测控制系统8中的电源），外部电源101可以是交流110-220V，或者是直流24V，可不分极性的接入到电源电路的输入端，经阻感分压电路、整流电路、滤波电路、电阻分压电路及稳压电路，所述阻感分压电路由电感L 102、泄放电阻R1 103和分压电阻R2 104组成，电感L 102与泄放电阻R1 103并联，与分压电阻R2 104串联，然后接在外部电源101的两端；所述整流电路由二极管VD1 105～VD4 108接成桥式电路构成整流桥，电感L 102与分压电阻R2 104相连的那一端与二极管VD1 105和VD4 107相连的那一端相连，分压电阻R2 104的另一端与二极管VD2 106和VD3 108相连的那一端相连；阻感分压电路和整流电路仅对外部电源101是交流电起作用；所述滤波电路为一电解电容C1 109对整流后的电压起稳定作用，电解电容C1 109的两端分别与二极管VD2 106 N极性端相连和VD3 108 P极性端相连；所述电阻分压电路由电阻R3 110和R4 111相串联组成，电阻R3 110和R4 111相串联后与电解电容C1 109相并联，分压后电源从电阻R3 110和R4 111相连端引出，经电阻分压电路后可获得15-24V范围内的直流电压，此电压经稳压电路后得到比较稳定的直流12V电源，供保护电路9使用，所述稳压电路由补偿电容C2 112、C3 114和稳压芯片7812 113组成，补偿电容C2 112并联在稳压芯片7812 113的输入端，补偿电容C3 114并联在稳压芯片7812 113的输出端，经过稳压电路后可获得稳压的直流12V电源。在PLC输出继电器触点不能分断时，通过保护电路能使得电磁气阀810线圈失电，从而停止继续向气瓶内注水，起动了保护检测设备与人身安全的作用。

所述保护电路9在PLC 801输出继电器触点发生粘合时对原水压检测控制系统8起到保护作用，在车用气瓶进行水压检测前，操作者应根据实际增压时间对时间继电器进行时间参数设置，保护电路9主要是在快增压中间继电器905、906、907以及卸压继电器908构成的驱动电磁气阀的继电器组810中增加了两个超时动作中间继电器921、920的常开触点903、904和常闭触点910、909，同时增设了两个超时动作中间继电器控制电路，两个超时动作中间继电器控制电路具体包括两个时间继电器923、922及延时动作触点914、916，两个超时动作中间继电器920、921及常开触点915、917，复位用转换开关918，熔断器919，电源电路10中的12V电源113，当原水压检测控制系统8进行工作时，驱动电磁气阀的继电器组810中的快增压中间继电器905、906和907得电（同时快增压中间继电器中的913亦为慢增压中间继电器），其常开触点911、912和913闭合，使得时间继电器线圈923和922得电，对PLC 801输出继电器Q0.0、Q0.1和Q0.2动作时间进行计时，当快增压中间继电器线圈905，或906，或快及慢增压中间继电器线圈907得电时间超过系统设置值时，时间继电器923或922和延时常开触点914或916动作闭合，则超时动作中间继电器921或920得电，其常开触点915或917闭合实现自锁，其常闭触点910或909断开，切断增压中间继电器905、906、907控制回路，同时其常开触点903或904闭合，使得卸压继电器908得电，对正在进行水压检测的车用气瓶内水压进行快速卸压，保护了原水压检测控制系统8，卸压完成后，或故障解决后，可通过复位用转换开关918实现对超时动作中间继电器921或920进行复位，以便再次进行车用气瓶的水压检测；熔断器901、24V电源902可采用原水压检测控制系统8中的熔断器及电源，熔断器919对保护电路9中所有继电器进行短路保护。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述监控系统包括监管计算机控制中心、检测站计算机控制中心、二维码扫描仪、打印机、以太网交换机、摄像头、以太网模块、保护电路、电源电路以及多个原水压检测控制系统，所述监管计算机控制中心通过以太网与检测站计算机控制中心相连，检测站计算机控制中心通过相应的连接线缆与二维码扫描仪、打印机、以太网交换机及摄像头相连；所述以太网交换机与检测站计算机控制中心和原水压检测控制系统各PLC控制器上扩展的以太网模块相连；所述原水压检测控制系统，包括PLC控制器，PLC控制器分别与HMI、操作按钮、电接点压力表、模数转换模块、驱动电磁气阀的继电器组以及运行状态指示灯连接，水压传感器、水温传感器、称重传感器通过模数转换模块与PLC控制器连接，其通过扩展的以太网模块与以太网交换机相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述保护电路包括两个超时动作中间继电器的常开触点和常闭触点、两个超时动作中间继电器控制电路，所述两个超时动作中间继电器控制电路包括两个时间继电器及延时动作触点、两个超时动作中间继电器及常开触点、复位用转换开关、熔断器、以及电源电路的12V电源。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述电源电路包括外部电源、阻感分压电路、整流电路、滤波电路、电阻分压电路及稳压电路，所述外部电源为控制器的外部接入电源，所述阻感分压电路是对交流电进行分压，所述整流电路是对交流电进行整流使其变为直流电，所述滤波电路是对整流电路后的电源起稳定使用，所述电阻分压电路是对整流滤波后的电压进行分压，所述稳压电路是使输入端电压变成稳定的直流12V输出，供保护电路使用。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述二维码扫描仪用于在车用气瓶水压检测前将气瓶相关信息数据读入检测站计算机控制中心；所述打印机用于打印检测数据。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述保护电路与驱动电磁气阀的继电器组相连，检测PLC在停止输出驱动信号时，发生PLC输出继电器触点不能分断时下断开电磁气阀。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述打印机用于打印监管计算机控制中心审核后的车用气瓶水压检测过程中水压与时间曲线、排水量与时间曲线、排水量与水压曲线、容积全变形量和残余变形率数据及检测结论报告。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于以太网的车用气瓶水压检测监控系统，其特征在于：所述以太网交换机与检测站计算机控制中心和各原水压检测控制系统的PLC控制器上扩展的以太网模块相连，用于检测站计算机控制中心与检测设备各PLC控制器之间进行数据传送。