CN107991040A - 一种智能压力容器泄露检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于检漏装置制造业领域，公开了一种智能压力容器泄露检测系统。所述盖板安装在箱体上方，盖板底部嵌入软胶；所述压力容器固定在箱体内部，底部安装托板；所述箱体通过螺栓固定在底板上方；所述智能压力表安装在箱体外部右侧，通过软管伸入到箱体内部；所述开关和显示屏安装在控制装置外部，电源储备器安装在其内部；所述指示灯键接在箱体外部。本发明结构简单，操作方便，能够对压力容器内部进行压力的检测，智能压力表的检测，通过显示屏表现出来，可以直观的看到容器内部的压强变化情况，使用起来更加安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于检漏装置制造业领域，尤其涉及一种智能压力容器泄露检测系统。
背景技术
压力容器通常是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，材质包括金属及非金属。压力容器内部和外部的压力差具有潜在的危险，在压力容器的发展历史上，许多安全事故都因为设计、制造、操作和使用不当而发生，因此压力容器受到严格的标准控制。
目前，各类压力容器广泛应用于气体和液体制造业工厂中，压力容器在使用过程中，压力容器内部压强与外部的标准大气压相差很大，一旦发生气体泄露，后果将会是很严重的，存在着一定的安全隐患。现存的容器检漏装置功能较为简单，对容器内部的压强检测不够准确和全面，在具体分析数据时，容易发生偏差，影响最终的结果。
综上所述，现有技术存在的问题是：压力容器在使用过程中，压力容器内部压强与外部的标准大气压相差很大，一旦发生气体泄露，后果将会是很严重的，存在着一定的安全隐患。现存的容器检漏装置功能较为简单，对容器内部的压强检测不够准确和全面，在具体分析数据时，容易发生偏差，影响最终的结果。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能压力容器泄露检测系统，
所述智能压力容器泄露检测系统包括：盖板、压力容器、箱体、底板、智能压力表、开关、显示屏、控制装置、指示灯、电源储备器、PCL控制器。
所述盖板安装在箱体上方，盖板底部嵌入软胶；
所述压力容器固定在箱体内部，底部安装托板；
所述箱体通过螺栓固定在底板上方；
所述智能压力表安装在箱体外部右侧，通过软管伸入到箱体内部；
所述开关和显示屏安装在控制装置外部，电源储备器安装在其内部；
所述指示灯键接在箱体外部。
进一步，所述盖板与箱体连接处用密封胶密封。
进一步，所述软管与箱体连接处用密封胶密封。
进一步，所述指示灯和智能压力表连接控制装置；
所述控制装置的数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面表示为：
其中，是宽度为Tb-τ的门函数；
在MASK信号中，an＝0，1，2，…，M-1，不恒为1；在MFSK信号中，不恒为1，因此MASK、MPSK和MFSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓不同；对于2ASK信号，an＝0,1；对于4ASK信号，an＝0,1，2，3，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同。对于2FSK信号，fm＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，fm＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；
由于2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、BPSK信号的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面的轮廓形状不同，因此可将其形状特征作为信号识别的特征向量；
将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为(θ，ξ，λ),(θ,ξ,λ≠255),其中θ、ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。
进一步，所述控制装置内部安装有PCL控制器；
所述PLC控制器时频重叠信号的双谱方法包括：
接收的时频重叠信号的表达式如下：
y(t)＝x1(t)+x2(t)+…xp(t)+n(t)；
其中xi(t)表示第i个分量信号，p为分量信号个数，n(t)表示高斯噪声信号，y(t)表示接收的时频重叠信号，其三阶累积量的表达式如下：
C3y(τ1,τ2)＝E[y(t)y(t+τ1)y(t+τ2)]；
其中，τ1，τ2为两个不同时延；由三阶累积量的性质，高斯噪声的三阶累积量恒等于零，上式表示为：
令即C3y(τ1,τ2)＝C3x(τ1,τ2)；
对C3y(τ1,τ2)进行二次傅里叶变换可得到时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)：
B3y(ω1,ω2)＝B3x(ω1,ω2)＝X(ω1)X(ω2)X*(ω1+ω2)；
其中，ω1，ω2为两个不同频率；
所述PLC控制器时频重叠MASK的信号模型表示为：
其中，N为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，其表示为式中Ai表示信号分量的幅度，ai(m)表示信号分量的码元符号，p(t)表示成型滤波函数，Ti表示信号分量的码元周期，fci表示信号分量的载波频率，表示信号分量的相位；MASK信号的循环双谱的对角切片谱表示为：
其中，y(t)表示MASK信号，α是y(t)的循环频率，fc表示信号的载波频率，T是信号的码元周期，k为整数，Ca,3表示随机序列a的三阶累积量，δ()是冲激函数，P(f)是成型脉冲函数，表达式为：
对循环双谱的对角切片谱取f＝0截面得到：
对于MASK信号，其循环双谱的对角切片谱的f＝0截面，在处存在峰值，并携有信号的载频信息；由于循环双谱的对角切片谱满足线性叠加性，则时频重叠MASK信号循环双谱的对角切片谱的表达式为：
其中，是常数，与第i个信号分量的调制方式有关，Ti是第i个信号分量的码元周期。
进一步，所述指示灯底部安装有压力传感器；
所述压力压力传感器伪量测构建过程仅与目标的位置相关，而与目标的速度等状态无关，具体过程如下：
tBk时刻，压力传感器A的配准量测为压力传感器B的量测为：
Y'B(tBk)为压力传感器B的本地直角坐标系下目标的真实位置，ξB(tBk)为压力传感器B的系统误差，为压力传感器B的随机误差；
定义伪量测为：
对于同一公共目标，在ECEF坐标系下的位置为Xe则有：
XAS(t)、XBS(t)分别为压力传感器A和压力传感器B在ECEF坐标系下的位置，
将式：
则有：
Z(k)＝G(k)β(k)+W(k)；
其中G(k)＝[-aJA(tk-1) -bJA(tk) -cJA(tk+1) JB(t)]＝λJ为量测矩阵，其中，λ＝[-a -b -c 1]，J＝[JA(tk-1) JA(tk) JA(tk+1) JB(t)]T，JA(tk-1)＝BA(tk-1)CA(tk-1)，JA(tk)＝BA(tk)CA(tk)；JA(tk+1)＝BA(tk+1)CA(tk+1)，JB(tk+1)＝BB(t)CB(t)；β(k)＝[ξA(tk-1) ξA(tk) ξA(tk+1) ξB(t)]T，为系统误差；为均值为零，协方差矩阵为：
RW(k)＝a2RA(k-1)+b2RA(k)+c2RA(k+1)-RB(k)；
符号T表示矩阵的转置运算；
构建的状态方程与伪量测方程如下：
其中F(k+1|k)为状态方程的转移矩阵，取值与压力传感器的系统误差的变化规律相关，若压力传感器的系统误差是缓变的，则F(k+1|k)近似为单位矩阵，取为F(k+1|k)＝0.99I，I为单位阵。
本发明的优点及积极效果为：该一种智能压力容器泄露检测系统结构简单，操作方便，能够对压力容器内部进行压力的检测，智能压力表的检测，通过显示屏表现出来，可以直观的看到容器内部的压强变化情况，使用起来更加安全可靠。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能压力容器泄露检测系统示意图；
图2是本发明实施例提供的控制装置内部的连接图；
图中1、盖板；2、压力容器；3、箱体；4、底板；5、智能压力表；6、开关；7、显示屏；8、控制装置；9、指示灯；10、电源储备器；11、PCL控制器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详1和附图2细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如附图1和附图2所示，所述智能压力容器泄露检测系统包括：盖板1、压力容器2、箱体3、底板4、智能压力表5、开关6、显示屏7、控制装置8、指示灯9、电源储备器10、PCL控制器11。
所述盖板1安装在箱体3上方，盖板1底部嵌入软胶；
所述压力容器2固定在箱体3内部，底部安装托板；
所述箱体3通过螺栓固定在底板4上方；
所述智能压力表5安装在箱体3外部右侧，通过软管伸入到箱体3内部；
所述开关6和显示屏7安装在控制装置8外部，电源储备器10安装在其内部；
所述指示灯9键接在箱体3外部。
进一步，所述盖板1与箱体3连接处用密封胶密封。
进一步，所述软管与箱体3连接处用密封胶密封。
进一步，所述指示灯9和智能压力表5连接控制装置8。
进一步，所述控制装置8内部安装有PCL控制器11。
进一步，所述指示灯9底部安装有压力传感器。
进一步，所述指示灯和智能压力表连接控制装置；
所述控制装置的数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面表示为：
其中，是宽度为Tb-τ的门函数；
在MASK信号中，an＝0，1，2，…，M-1，不恒为1；在MFSK信号中，不恒为1，因此MASK、MPSK和MFSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓不同；对于2ASK信号，an＝0,1；对于4ASK信号，an＝0,1，2，3，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同。对于2FSK信号，fm＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，fm＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；
由于2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、BPSK信号的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面的轮廓形状不同，因此可将其形状特征作为信号识别的特征向量；
将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为(θ，ξ，λ),(θ,ξ,λ≠255),其中θ、ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。
进一步，所述控制装置内部安装有PCL控制器；
所述PLC控制器时频重叠信号的双谱方法包括：
接收的时频重叠信号的表达式如下：
y(t)＝x1(t)+x2(t)+…xp(t)+n(t)；
其中xi(t)表示第i个分量信号，p为分量信号个数，n(t)表示高斯噪声信号，y(t)表示接收的时频重叠信号，其三阶累积量的表达式如下：
C3y(τ1,τ2)＝E[y(t)y(t+τ1)y(t+τ2)]；
其中，τ1，τ2为两个不同时延；由三阶累积量的性质，高斯噪声的三阶累积量恒等于零，上式表示为：
令即C3y(τ1,τ2)＝C3x(τ1,τ2)；
对C3y(τ1,τ2)进行二次傅里叶变换可得到时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)：
B3y(ω1,ω2)＝B3x(ω1,ω2)＝X(ω1)X(ω2)X*(ω1+ω2)；
其中，ω1，ω2为两个不同频率；
所述PLC控制器时频重叠MASK的信号模型表示为：
其中，N为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，其表示为式中Ai表示信号分量的幅度，ai(m)表示信号分量的码元符号，p(t)表示成型滤波函数，Ti表示信号分量的码元周期，fci表示信号分量的载波频率，表示信号分量的相位；MASK信号的循环双谱的对角切片谱表示为：
其中，y(t)表示MASK信号，α是y(t)的循环频率，fc表示信号的载波频率，T是信号的码元周期，k为整数，Ca,3表示随机序列a的三阶累积量，δ()是冲激函数，P(f)是成型脉冲函数，表达式为：
对循环双谱的对角切片谱取f＝0截面得到：
对于MASK信号，其循环双谱的对角切片谱的f＝0截面，在处存在峰值，并携有信号的载频信息；由于循环双谱的对角切片谱满足线性叠加性，则时频重叠MASK信号循环双谱的对角切片谱的表达式为：
其中，是常数，与第i个信号分量的调制方式有关，Ti是第i个信号分量的码元周期。
进一步，所述指示灯底部安装有压力传感器；
所述压力压力传感器伪量测构建过程仅与目标的位置相关，而与目标的速度等状态无关，具体过程如下：
tBk时刻，压力传感器A的配准量测为压力传感器B的量测为：
Y'B(tBk)为压力传感器B的本地直角坐标系下目标的真实位置，ξB(tBk)为压力传感器B的系统误差，为压力传感器B的随机误差；
定义伪量测为：
对于同一公共目标，在ECEF坐标系下的位置为Xe则有：
XAS(t)、XBS(t)分别为压力传感器A和压力传感器B在ECEF坐标系下的位置，
将式：
则有：
Z(k)＝G(k)β(k)+W(k)；
其中G(k)＝[-aJA(tk-1) -bJA(tk) -cJA(tk+1) JB(t)]＝λJ为量测矩阵，其中，λ＝[-a -b -c 1]，J＝[JA(tk-1) JA(tk) JA(tk+1) JB(t)]T，JA(tk-1)＝BA(tk-1)CA(tk-1)，JA(tk)＝BA(tk)CA(tk)；JA(tk+1)＝BA(tk+1)CA(tk+1)，JB(tk+1)＝BB(t)CB(t)；β(k)＝[ξA(tk-1)ξA(tk)ξA(tk+1)ξB(t)]T，为系统误差；为均值为零，协方差矩阵为：
RW(k)＝a2RA(k-1)+b2RA(k)+c2RA(k+1)-RB(k)；
符号T表示矩阵的转置运算；
构建的状态方程与伪量测方程如下：
其中F(k+1|k)为状态方程的转移矩阵，取值与压力传感器的系统误差的变化规律相关，若压力传感器的系统误差是缓变的，则F(k+1|k)近似为单位矩阵，取为F(k+1|k)＝0.99I，I为单位阵。
本发明的工作原理：盖板1内部的软胶与箱体3上部接触，能有效的防止的气体泄露，保证了压力容器2内部的压强，智能压力表5检测到压力容器2内部的压强，通过显示屏7表现出来，能够在显示屏7上直观了解到压力容器2内部压强的变化情况，在压力容器2气体泄露时，箱体3内部的压强将会升高，压力传感器感应到压力，指示灯9接触点会接触到电源导线，将会自动亮起，CPL控制器发出信号，终止输气，防止发生意外。该一种智能压力容器泄露检测系统结构简单，操作方便，能够对压力容器内部进行压力的检测，智能压力表的检测，通过显示屏表现出来，可以直观的看到容器内部的压强变化情况，使用起来更加安全可靠。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种智能压力容器泄露检测系统，其特征在于，所述智能压力容器泄露检测系统包括：盖板、压力容器、箱体、底板、智能压力表、开关、显示屏、控制装置、指示灯、电源储备器、PCL控制器；
所述盖板安装在箱体上方，盖板底部嵌入软胶；所述压力容器固定在箱体内部，底部安装托板；所述箱体通过螺栓固定在底板上方；
所述智能压力表安装在箱体外部右侧，通过软管伸入到箱体内部；所述开关和显示屏安装在控制装置外部，电源储备器安装在其内部；所述指示灯键接在箱体外部。
2.如权利要求1所述的智能压力容器泄露检测系统，其特征在于，所述盖板与箱体连接处用密封胶密封。
3.如权利要求1所述的智能压力容器泄露检测系统，其特征在于，所述软管与箱体连接处用密封胶密封。
4.如权利要求1所述的智能压力容器泄露检测系统，其特征在于，所述指示灯和智能压力表连接控制装置；
所述控制装置的数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面表示为：
其中，是宽度为Tb-τ的门函数；
在MASK信号中，an＝0，1，2，…，M-1，不恒为1；在MFSK信号中，不恒为1，因此MASK、MPSK和MFSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓不同；对于2ASK信号，an＝0,1；对于4ASK信号，an＝0,1，2，3，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同。对于2FSK信号，fm＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，fm＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；
由于2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、BPSK信号的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面的轮廓形状不同，因此可将其形状特征作为信号识别的特征向量；
将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为(θ，ξ，λ),(θ,ξ,λ≠255),其中θ、ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。
5.如权利要求1所述的智能压力容器泄露检测系统，其特征在于，所述控制装置内部安装有PCL控制器；
所述PLC控制器时频重叠信号的双谱方法包括：
接收的时频重叠信号的表达式如下：
y(t)＝x1(t)+x2(t)+…xp(t)+n(t)；
其中xi(t)表示第i个分量信号，p为分量信号个数，n(t)表示高斯噪声信号，y(t)表示接收的时频重叠信号，其三阶累积量的表达式如下：
C3y(τ1,τ2)＝E[y(t)y(t+τ1)y(t+τ2)]；
其中，τ1，τ2为两个不同时延；由三阶累积量的性质，高斯噪声的三阶累积量恒等于零，上式表示为：
<mrow>
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<mrow>
<mn>3</mn>
<mi>y</mi>
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令即C3y(τ1,τ2)＝C3x(τ1,τ2)；
对C3y(τ1,τ2)进行二次傅里叶变换可得到时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)：
B3y(ω1,ω2)＝B3x(ω1,ω2)＝X(ω1)X(ω2)X*(ω1+ω2)；
其中，ω1，ω2为两个不同频率；
所述PLC控制器时频重叠MASK的信号模型表示为：
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其中，N为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，其表示为式中Ai表示信号分量的幅度，ai(m)表示信号分量的码元符号，p(t)表示成型滤波函数，Ti表示信号分量的码元周期，fci表示信号分量的载波频率，表示信号分量的相位；MASK信号的循环双谱的对角切片谱表示为：
其中，y(t)表示MASK信号，α是y(t)的循环频率，fc表示信号的载波频率，T是信号的码元周期，k为整数，Ca,3表示随机序列a的三阶累积量，δ()是冲激函数，P(f)是成型脉冲函数，表达式为：
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对循环双谱的对角切片谱取f＝0截面得到：
对于MASK信号，其循环双谱的对角切片谱的f＝0截面，在处存在峰值，并携有信号的载频信息；由于循环双谱的对角切片谱满足线性叠加性，则时频重叠MASK信号循环双谱的对角切片谱的表达式为：
其中，是常数，与第i个信号分量的调制方式有关，Ti是第i个信号分量的码元周期。
6.如权利要求1所述的智能压力容器泄露检测系统，其特征在于，所述指示灯底部安装有压力传感器；
所述压力压力传感器伪量测构建过程仅与目标的位置相关，而与目标的速度等状态无关，具体过程如下：
tBk时刻，压力传感器A的配准量测为压力传感器B的量测为：
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</mrow>
</mrow>
</msub>
<mo>;</mo>
</mrow>
Y'B(tBk)为压力传感器B的本地直角坐标系下目标的真实位置，ξB(tBk)为压力传感器B的系统误差，为压力传感器B的随机误差；
定义伪量测为：
对于同一公共目标，在ECEF坐标系下的位置为Xe则有：
XAS(t)、XBS(t)分别为压力传感器A和压力传感器B在ECEF坐标系下的位置，
将式：
有：
Z(k)＝G(k)β(k)+W(k)；
其中G(k)＝[-aJA(tk-1) -bJA(tk) -cJA(tk+1) JB(t)]＝λJ为量测矩阵，其中，λ＝[-a -b-c 1]，J＝[JA(tk-1) JA(tk) JA(tk+1) JB(t)]T，JA(tk-1)＝BA(tk-1)CA(tk-1)，JA(tk)＝BA(tk)CA(tk)；JA(tk+1)＝BA(tk+1)CA(tk+1)，JB(tk+1)＝BB(t)CB(t)；β(k)＝[ξA(tk-1) ξA(tk) ξA(tk+1) ξB(t)]T，为系统误差；为均值为零，协方差矩阵为：
RW(k)＝a2RA(k-1)+b2RA(k)+c2RA(k+1)-RB(k)；
符号T表示矩阵的转置运算；
构建的状态方程与伪量测方程如下：
<mrow>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>&beta;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
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<mo>+</mo>
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<mo>+</mo>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中F(k+1|k)为状态方程的转移矩阵，取值与压力传感器的系统误差的变化规律相关，若压力传感器的系统误差是缓变的，则F(k+1|k)近似为单位矩阵，取为F(k+1|k)＝0.99I，I为单位阵。
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