CN109573931A - 一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，包括能源加注设备控制主板，系统还包括后台控制终端、姿态检测单元、中央控制单元及阀门控制单元，姿态检测单元及阀门控制单元分别与中央控制单元连接；中央控制单元与后台控制终端及能源加注设备控制主板连接；阀门控制单元包括电磁阀和气动阀，气动阀、电磁阀及中央控制单元依次连接；姿态检测单元用于获取能源加注设备的姿态数据并发送至中央控制单元；电磁阀用于控制气动阀的通断；中央控制单元用于控制电磁阀的通断并向后台终端发送告警信号；通过本发明能及时在能源加注设备异常时切断能源输入，有效提高了能源加注站的安全管理效率，降低了能源加注设备因破坏造成的事故风险。

Description

一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统

技术领域

本发明涉及能源加注设备技术领域，尤其是涉及一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统。

背景技术

能源加注站(加气站/加油站)是指向汽车提供天然气或石油燃料的场所。加油/加气站为全天候连续工作，传统的加油/加气站中的加油/气机受到外力作用时(车辆撞击、地震等)，如当加油/气机正在向汽车加油/气时，或者汽车已加油/气完毕但尚未与加油/气机分离时，由于司机或工作人员不当操作，例如提前发动汽车而驶离现场，加油/气机与管路之间容易产生相对位移，导致加注设备倾倒，导致加注管路连接松动、脱落甚至破裂，管路中的能源发生泄露，可能导致人员伤亡、火灾、爆炸等事故，使用安全性低,而现有的加油/气设备在受到破坏或遭遇故障时，无法及时切断油/气的输入，避免泄漏扩大、降低事故风险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，通过姿态检测控制能源加注管路上的气动阀的通断，能在能源加注设备遭受破坏时有效切断能源的输入，有效降低安全事故风险。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

具体的，一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，包括用于控制能源加注设备动作的能源加注设备控制主板，所述系统还包括后台控制终端、姿态检测单元、中央控制单元及阀门控制单元，所述姿态检测单元及阀门控制单元分别与中央控制单元连接；所述中央控制单元与所述后台控制终端及所述能源加注设备控制主板连接；所述阀门控制单元包括电磁阀和气动阀，所述气动阀、电磁阀及中央控制单元依次连接；

所述姿态检测单元设置在能源加注设备上，用于获取能源加注设备的姿态数据，并将获取到的姿态数据发送至所述中央控制单元；

所述电磁阀用于控制所述气动阀的通断；

所述中央控制单元用于向所述电磁阀发送开关量，控制电磁阀的通断，并向后台终端发送告警信号。

优选的，所述气动阀设置在能源加注站的主输入管道上。

优选的，所述气动阀设置在能源加注设备的输入管道上。

优选的，所述姿态检测单元为倾角传感器。

优选的，所述中央控制单元为MCU。

优选的，所述系统还包括电压监测单元，所述电压监测单元用于监测能源加注设备的输入电压，电压监测单元的输入端分别与能源加注设备输入电源的输出端连接，电压监测单元的输出端与所述中央控制单元的输入端连接。

优选的，所述系统还包括压力监测单元，所述压力监测单元包括压力传感器，所述压力传感器设置在能源加注设备的输入管道上，压力传感器的输出端与所述中央控制单元的输入端连接。

优选的，所述系统还包括泄漏检测单元，所述泄漏检测单元包括多个安装于能源加注设备内的天然气检测传感器或漏油检测传感，所述天然气检测传感器或漏油检测传感的输出端与所述中央控制单元的输入端连接。

优选的，所述系统还包括电源切断单元，所述电源切断单元包括继电器及驱动电路，所述继电器设置在能源加注设备输入电源的火线上，通过继电器的常闭点导通火线，继电器的输入端与所述驱动电路的输出端连接，驱动电路的输入端与所述中央控制单元的输出端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

通过对能源加注设备进行姿态检测判断加注设备是否受到破坏，在判断加注设备受到破坏时切断能源输入管路上的阀门并向后台发送报警信号，有效提高了能源加注站的安全管理效率，降低了能源加注设备因破坏造成的事故风险。

附图说明

图1为本发明的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例1的流程示意图；

图3为本发明实施例2的系统结构示意图；

图4为本发明实施例2的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明提出的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，包括用于控制能源加注设备动作的能源加注设备控制主板，系统还包括后台控制终端、姿态检测单元、中央控制单元及阀门控制单元。

本实施例中，能源加注设备为加气机，能源加注设备控制主板为PLC控制器，后台控制终端为站级控制中心，中央控制单元为MCU，姿态检测单元为倾角传感器，具体为BW-VG228倾角传感器，用于测量运动载体的横滚和俯仰参数，倾角传感器固定安装在加气机的侧壁上，并使其安装面与加气机的测量面接触平整，安装稳定，避免由于振动产生的测量误差，倾角传感器通过RS232接口与MCU进行数据传输；MCU还分别通过RS232接口和RJ45接口与PLC和站级控制中心通信连接。

阀门控制单元包括电磁阀和气动阀，MCU通过驱动电路对电磁阀进行控制，通过对电磁阀的控制实现控制气动阀的通断。

气动阀设置可以设置在能源加注站的主输入管道上或能源加注设备的输入管道上，分别实现对能源加注站的集中控制或对能源加注机的分散控制，本实施例中，将气动阀设置在能源加注设备的输入管道上。

如图2所示，系统的工作流程如下：

能源加注设备正常工作的情况下，气动阀开启，倾角传感器获取加气机的姿态数据，包括横滚和俯仰数据，并将获取到的数据发送至MCU。

MCU将获取到的数据和预设阈值进行比较，当横滚和俯仰数据中的任意一个倾斜角度大于5度时，MCU向站级控制中心发送加气机倾斜的报警信号；当横滚和俯仰数据中的任意一个倾斜角度大于30度时，MCU向站级控制中心发送加气机遭受外力破坏的报警信号，并通过驱动电路向电磁阀发送控制信号，驱动电磁阀关闭气动阀，从而切断加气机的进气通路；

MCU还接收来自加气机控制主板的故障信号，当控制主板检测到加气机故障时，向MCU发送加气机故障的信号，MCU通过驱动电磁阀切断加气机的进气通路。

通过对加气机的姿态检测和与加气机控制主板的联动，有效避免了因加气机故障、遭受破坏可能造成的燃气泄漏等事故，并能第一时间通知到站级控制中心的工作人员，及时采取处理措施，提高了加气站的安全防范效率。

实施例2

如图3所示，在实施例1的基础上，本发明的系统还包括电压监测单元、压力监测单元、泄漏检测单元及电源切断单元。

电压监测单元用于监测加气机的输入电压，加气机的工作电压为220V。

电压监测单元包括变压器、第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、电解电容、第一电容、第一电阻、第二电阻及第三电阻；变压器初级线圈的第一端和第二端通过接线端子分别与加气机输入电源的火线和零线连接，变压器次级线圈的第一端与第三整流二极管的负极和第四整流二极管的正极连接，变压器次级线圈的第二端与第一整流二极管的负极和第二整流二极管的正极连接；第一整流二极管的正极与第三整流二极管的正极连接，第二整流二极管的负极与第四整流二极管的负极连接，电解电容的正极与第二整流二极管及第四整流二极管的负极连接，电解电容的负极与第一整流二极管的正极和第三整流二极管的正极连接，第一电容的第一端与电解电容的负极连接，第一电容的第二端与电解电容的正极连接，第一电阻的第一端与第一电容的第一端连接，第一电阻的第二端与第一电容的第二端连接并接地，第三电阻的第一端与第一电阻的第一端连接，第三电阻的第二端与第四电阻的第一端及MCU的AD转换引脚连接，第四电阻的第二端与第一电阻的第二端连接；其中，电解电容为100uF，第一电容为0.1uF，第一电阻为6.6KΩ，第二电阻为27KΩ，第三电阻为10KΩ；本实施例中采用的变压器变压比为30，220V输入电压经变压、整流、滤波、分压后输出0～5V电压信号，并通过MCU的AD转换引脚输入MCU，MCU接收信号并进行处理，从而检测加气机的电源通断，本实施例中，电压检测单元可对最高400V的交流进行检测，结构简单、成本低。

压力监测单元包括气体压力传感器，具体为HM5700A3，气体压力传感器设置在加气机的燃气输入管道内，气体压力传感器通过RS485接口与MCU连接，用于检测输气管道内气压是否异常；若应用于加油机上，将气体压力传感器替换为液体压力传感器即可。

泄漏检测单元包括至少2个天然气检测传感器，其中1个安装于加气机燃气输入管道处，另1个安装在加气机底部，天然气检测传感器为MQ-4，MQ-4的AO端与MCU的AD转换端连接，用于检测是否有燃气泄漏；同样的，若本系统应用于加油站，则将天然气检测传感器替换为漏油检测传感器即可。

电源切断单元包括继电器及驱动电路，继电器设置在加气机输入电源的火线上，通过继电器的常闭点导通火线，继电器的输入端与驱动电路的输出端连接，驱动电路的输入端与MCU的输出端连接，用于控制加气机电源的通断。

如图4所示，本实施例的工作流程如下：

加气机工作时，气动阀开启，加气机的输气管道为通路。

MCU接收倾角传感器发送的监测数据，并与预设阈值进行比较判断，当横滚和俯仰数据中的任意一个倾斜角度大于5度时，MCU向站级控制中心发送加气机倾斜的报警信号；当横滚和俯仰数据中的任意一个倾斜角度大于30度时，MCU向站级控制中心发送加气机遭受外力破坏的报警信号，并通过驱动电路向电磁阀发送控制信号，驱动电磁阀关闭气动阀，从而切断加气机的进气通路；

MCU接收来自加气机控制主板的故障信号，当控制主板检测到加气机故障时，向MCU发送加气机故障的信号，MCU通过驱动电磁阀切断加气机的进气通路；

MCU通过电压监测单元对加气机的输入电源进行电压监测，当MCU监测到加气机断电时，MCU通过驱动电磁阀切断加气机的进气通路；

MCU接收气体压力传感器的数据并与预设阈值比较，当接收到的压力数据低于或高于预设阈值时，MCU通过驱动电磁阀切断加气机的进气通路，同时向站级控制中心发送报警信号；

MCU接收天然气检测传感器发送的天然气检测数据并进行判断，当任一天然气检测传感器发送的天然气浓度数据高于预设阈值时，MCU通过驱动电磁阀切断加气机的进气通路，并通过发送开关量控制电源切断单元的继电器常开点闭合断开继电器的常闭点，切断加气机的供电。

本实施例通过天然气输入压力检测、泄漏检测控制天然气输入管道上的气动阀的通断及加气机电源的通断，进一步降低了加气站的事故概率，并能在加气机出现压力异常、燃气泄漏的情况下有效抑制事故的扩大，为工作人员争取了更多时间用于处理安全事故。

Claims (9)

1.一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，包括用于控制能源加注设备动作的能源加注设备控制主板，其特征在于，所述系统还包括后台控制终端、姿态检测单元、中央控制单元及阀门控制单元，所述姿态检测单元及阀门控制单元分别与中央控制单元连接；所述中央控制单元与所述后台控制终端及所述能源加注设备控制主板连接；所述阀门控制单元包括电磁阀和气动阀，所述气动阀、电磁阀及中央控制单元依次连接；

所述姿态检测单元设置在能源加注设备上，用于获取能源加注设备的姿态数据，并将获取到的姿态数据发送至所述中央控制单元；

所述电磁阀用于控制所述气动阀的通断；

所述中央控制单元用于向所述电磁阀发送开关量，控制电磁阀的通断，并向后台终端发送告警信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述气动阀设置在能源加注站的主输入管道上。

3.根据权利要求1所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述气动阀设置在能源加注设备的输入管道上。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述姿态检测单元为倾角传感器。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述中央控制单元为MCU。

6.根据权利要求2或3所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述系统还包括电压监测单元，所述电压监测单元用于监测能源加注设备的输入电压，电压监测单元的输入端分别与能源加注设备输入电源的输出端连接，电压监测单元的输出端与所述中央控制单元的输入端连接。

7.根据权利要求2或3所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述系统还包括压力监测单元，所述压力监测单元包括压力传感器，所述压力传感器设置在能源加注设备的输入管道上，压力传感器的输出端与所述中央控制单元的输入端连接。

8.根据权利要求2或3所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述系统还包括泄漏检测单元，所述泄漏检测单元包括多个安装于能源加注设备内的天然气检测传感器或漏油检测传感，所述天然气检测传感器或漏油检测传感的输出端与所述中央控制单元的输入端连接。

9.根据权利要求2或3所述的一种基于姿态识别的能源加注设备控制系统，其特征在于，所述系统还包括电源切断单元，所述电源切断单元包括继电器及驱动电路，所述继电器设置在能源加注设备输入电源的火线上，通过继电器的常闭点导通火线，继电器的输入端与所述驱动电路的输出端连接，驱动电路的输入端与所述中央控制单元的输出端连接。