CN110383354A - 软管过牵拉保护 - Google Patents

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Abstract

一种用于在油罐卡车处于潜在的软管驶出情况时为驾驶员提供警告的系统和方法。所述系统和方法被设计来在软管或其他导管靠近或附接至所述油罐卡车时进行检测并警示所述驾驶员。这种软管驶出警告系统和方法还可以在一些实施方案中，在所述软管或其他导管仍然附接至所述车辆时，物理地防止所述车辆驶离。

Description

软管过牵拉保护
技术领域
本文所公开的示例性实施方案总体上涉及一种用于在软管或其他导管仍然附接至车辆时检测和防止车辆驶出的系统和方法。
背景技术
油田应用中的材料，诸如压裂液、支撑剂、水泥、各种油田化学品等，通常通过油罐卡车和拖车来运输到油田服务点。通常在材料配送中心或加工厂将材料装载到油罐卡车和拖车上，然后运输到服务点。这些车辆还可以从加工厂和服务点运走废物、工厂排放物等。在典型的布置中，软管可以附接至油罐卡车或拖车上的软管接头，并且可以将材料泵入油罐卡车或拖车上的容器或罐中。接着，可以以相同的方式从车辆上卸载所述材料。
关于以上布置持续存在的问题是驾驶员偶尔会在软管仍然附接至油罐卡车和拖车的情况下驶离。当发生此类软管驶出时，软管、油罐卡车及拖车和/或工厂可能发生潜在的重大损害。即使在没有明显损害时，作为安全措施，通常必须停止使用涉及驶出的软管并进行更换。
因此，需要的是一种在车辆处于潜在的软管驶出情况时警告驾驶员并且还在软管仍然附接的情况下防止车辆驶离的方式。
附图说明
为了更完全地理解示例性公开实施方案及其进一步的优点，现在结合附图参考以下描述，在附图中：
图1示出了根据所公开的实施方案的具有示例性软管驶出警告系统的油罐卡车；
图2A和图2B示出了根据所公开的实施方案的用于示例性软管驶出警告系统的示例性警报单元；
图3示出了根据所公开的实施方案的示例性软管检测单元系统；以及
图4示出了根据所公开的实施方案的可以与示例性软管检测单元系统一起使用的示例性方法。
具体实施方式
提出以下讨论以使得本领域技术人员能够实现并且使用示例性公开实施方案。本领域技术人员将容易明白各种修改，并且在不脱离如本文所定义的公开实施方案精神和范围的情况下，本文描述的一般原理可应用于除了以下详细说明的实施方案和应用外的实施方案和应用。因此，公开的实施方案不意图限于示出的具体实施方案，而是根据与本文所公开的原理和特征一致的最宽广范围。
本文所公开的实施方案涉及一种用于在油罐卡车或拖车处于潜在的软管驶出情况时为驾驶员提供警告的系统和方法。所述系统和方法被设计来在软管或其他导管靠近或附接至车辆时进行检测并警示车辆的驾驶员。这种软管驶出警告系统和方法还可以在一些实施方案中，在软管或其他导管仍然附接至车辆时，物理地防止车辆驶离。在一个示例性实现方式中，软管驶出警告系统和方法可以使用软管检测单元来在流体管线附接至车辆或处于检测系统的标称检测区内时进行检测。软管检测单元安装在车辆的外部并与车辆的驾驶员区域中的通知单元通信。在检测到软管时，软管检测单元启动通知单元以通知驾驶员软管仍然附接至车辆。在一些实现方式中，软管检测单元还可以与车辆的空气制动系统中的控制阀通信。在检测到软管时，软管检测单元致动控制阀以物理地防止车辆驶离。当不再检测到软管时，软管检测单元复位通知单元，并且在一些实施方案中还释放控制阀以允许车辆驶离。
现在参见图1，示出了车辆100，在其上已经部署了示例性软管驶出警告系统和方法。该实例中的特定车辆是油罐卡车100，其具有驾驶员可坐的卡车驾驶室或驾驶员区域102和用于运输一个或多个容器或罐104的拖车。接着，可以将一个或多个软管或其他导管106例如通过油罐卡车100上的锤击由壬连接部或其他软管接头108来连接到油罐卡车100以填充(或清空)罐104。所述一个或多个软管106可包括工厂排放软管、卡车排气软管或其他类型的软管。
尽管图1示出了油罐卡车，但是应当理解，除了油罐卡车之外的其他类型的车辆(包括拖车卡车、冷藏卡车等)可以与本文所公开的示例性系统和方法一起使用。同样，尽管本文讨论了输送油田材料的软管，但是应当理解，所公开的系统和方法也可用于警告其他类型的软管(包括用于泵送干燥材料的软管等)。
根据所公开的实施方案，大体用110指示的示例性软管驶出警告系统可以安装在油罐卡车100上。如上所述，软管驶出警告系统110用于在软管106靠近或附接至油罐卡车100时进行检测并警示驾驶员潜在的软管驶出情况。为此，软管驶出警告系统110可包括大体用112指示的软管检测单元，其安装在油罐卡车100的外部、在油罐卡车100上的软管接头108附近。软管检测单元112用于在软管106处于检测单元的标称检测区附近或之内时进行检测。本领域普通技术人员已知的任何合适的接近检测器(包括光学检测器、红外检测器、射频(RF)检测器、电磁(EM)检测器等)都可以用作软管检测单元112或与软管检测单元112一起使用。
在图1的实施方案中，软管检测单元112可以是或可以包括RFID阅读器114。接着，一个或多个RFID标签116可以与RFID阅读器114一起使用。每个RFID标签116可以例如通过围绕软管106在其喷嘴(未明确示出)附近或之上固定的绑带或套环118来安装在软管或其他导管106上。这允许RFID阅读器114在软管106连接到软管接头108或处于RFID阅读器114的标称检测区内时进行检测。RFID阅读器114的和RFID标签116的工作是本领域普通技术人员熟知的，并且因此在此省去详细的讨论。简而言之，RFID标签116具有包含电子存储信息的电子芯片，所述电子存储信息允许其由RFID阅读器114唯一地识别。RFID标签116可以是从RFID阅读器114获得询问信号的能量的“无源标签”，或者可以是具有其自己的本地电源(诸如电池)的“有源标签”。
在另选的实施方案中，代替RFID阅读器114，软管检测单元112可以是或可包括接近传感器(未明确示出)。接近传感器可以通过发射电磁场或电磁辐射(例如，红外)束和查找由经检测的物体所导致的场的变化来检测附近物体的存在。该实例中的“物体”是软管106本身，所以不需要诸如RFID标签的附加部件来识别软管106。当然，本领域普通技术人员理解，不同类型的物体可能需要不同类型的接近传感器。例如，电容传感器或光电传感器可适用于塑料物体，而电感式接近传感器可适用于金属物体。
软管检测单元112的一般操作使得软管106在附接至油罐卡车100或处于检测单元的标称检测区内时进行检测。在检测到软管106时，软管检测单元112启动油罐卡车100的驾驶员区域102中的通知单元120。通知单元120起到警告驾驶员软管106仍然附接至油罐卡车100或处于检测单元的标称检测区内的作用。标称检测区的尺寸的变化可取决于若干因素，包括软管检测单元112的类型(例如，基于RFID阅读器、基于接近传感器等)、询问场或信号的频率、经检测的物体的类型等。优选地，标称检测区具有围绕软管检测单元112的至少3英尺半径，以便提供足够的安全系数，但是当然可以按需使用更大或更小的检测区。在任何情况下，在被通知单元120通知时，驾驶员可以离开驾驶员区域102以从油罐卡车100拆卸和移除软管106。然后，软管检测单元112可以复位通知单元120。
在一些实施方案中，软管检测单元112还可以例如通过锁定油罐卡车100的制动器来物理地防止油罐卡车100驶离。根据这些实施方案，软管检测单元112可以在检测到软管106时致动油罐卡车100的空气制动系统(未明确示出)中的控制阀122。例如，控制阀122可以安装在空气制动系统的制动管线124上，并且可以在检测到软管106时被致动以从空气制动系统排出空气。从空气制动系统排出空气被设计成使空气制动器锁定，从而物理地防止油罐卡车100驶离。接着，驾驶员可以离开驾驶员区域102以从油罐卡车100拆卸和移除软管106，之后软管检测单元112可以释放空气制动系统。
可以使用无线、有线或本领域普通技术人员已知的任何其他通信方法来实现控制阀122和软管检测单元112之间的通信。可以与本文公开的实施方案一起使用的控制阀122的实例包括St.Louis,Missouri的Emerson Electric Inc.的无线控制阀(参见例如Fisher系列无线阀)。同样，可以使用本领域普通技术人员已知的任何通信技术(包括无线和有线通信)来实现软管检测单元112和通知单元120之间的通信。例如，软管检测单元112可以使用诸如Wi-Fi、蓝牙等的短程无线协议来与通知单元120通信。
图2A和图2B示出了通知单元120的示例性实现方式。在这些实施方案中，通知单元120可以包括在软管检测单元112启动通知单元120时发光的LED或其他光源126。可以存在单个光源126，其在通知单元120启动时点亮并在通知单元120复位时关闭。另选地，可以存在两个光源126，诸如红色光源和绿色光源，以分别在流体管线附接至油罐卡车以及从油罐卡车拆卸时进行指示。除此之外(或另选地)，通知单元120可以包括用128指示的发出蜂鸣的听觉警报，或以其他方式可听见地警示驾驶员流体管线仍然附接至油罐卡车。
在图2A的实施方案中，通知单元120安装在油罐卡车的仪表板200上的视觉突出的位置，诸如车速表202附近。在图2B的实施方案中，通知单元120安装在不同的位置，例如，安装在仪表板200的顶部。本领域普通技术人员当然理解，除了仪表板200之外，通知单元120可以安装在驾驶员区域102内的任何其他视觉和/或听觉上突出的位置。
图3示出根据一些实施方案的软管检测单元300的示例性实现方式。在该实例中，软管检测单元300由多个功能部件组成，包括接近检测器302、接收器304、发射器306和中央处理器(CPU)308。需注意，尽管这里将各种部件302-308描绘为离散块，但是应当理解，可以将任何块划分为两个或更多个组成块，并且可以将任何两个或更多个块组合以形成单个块而不脱离示例性公开实施方案的范围。
一般来讲，接近检测器302用于在流体管线处于标称检测区内时进行确定。如上所述，接近检测器302可以包括本领域普通技术人员已知的任何合适的接近检测器，诸如光学检测器、红外检测器、RF检测器、EM检测器等。合适的接近检测器的实例包括如本文所述的RFID阅读器、接近传感器(例如，可购自Hanover,New Jersey的Automatic Switch Company的TopWorx系列接近传感器)等。
接收器304用于接收来自通知单元的信号且，根据实现方式，还接收来自油罐卡车的空气制动系统中的控制阀的信号。可以使用本领域普通技术人员已知的任何合适的接收器304，包括无线接收器(例如，Wi-Fi、蓝牙等)、有线接收器(例如，以太网等)或两者的组合。
以类似的方式，发射器306用于发射信号至通知单元且，根据实现方式，还发射信号至油罐卡车的空气制动系统中的控制阀。可以使用本领域普通技术人员已知的任何合适的发射器306，包括无线发射器(例如，Wi-Fi、蓝牙等)、有线发射器(例如，以太网等)或两者的组合。
还可以将接收器304和发射器306组合成单个收发器而不脱离所公开实施方案的范围。
CPU 308控制软管检测单元300的总体操作。为此，CPU 308可以连接到接近检测器302、接收器304和发射器306，并且可以从其接收输入信号和/或向其发送输出信号。此类CPU 308可以是本领域普通技术人员已知的任何合适的CPU，包括微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。在一种实现方式中，CPU 308可以是购自Chandler,Arizona的Microchip Technology Inc.的几种8位PIC微控制器单元中的一者。
参照图4描述了CPU 308的操作，其以流程图400的形式示出了可由CPU 308执行的算法或其一部分。本领域普通技术人员当然理解，流程图400仅示出了一种示例性算法，并且可以从本文呈现的教导内容中得出可选的布置而不脱离所公开实施方案的范围。
流程图400大体在框402处开始，其中CPU 308接收并处理来自接近检测器302的检测信号。根据所使用的接近检测器302的类型，检测信号可以是模拟信号或数字信号，包括逻辑高、逻辑低、位、一系列位、字节、字等。在框404处，CPU 308确定来自接近检测器302的检测信号是否指示通过接近检测器302已检测到软管处于其标称检测区内。
如果框404处的确定为是，那么CPU 308经过发射器306在框406处发射输出信号至通知单元以启动通知单元。如上所述，可以使用本领域普通技术人员已知的任何通信技术将输出信号发射到通知单元。在一些实施方案中，CPU 308还可以在框408处发射类似的输出信号至油罐卡车的空气制动系统中的控制阀以从空气制动系统排出空气，从而锁定空气制动系统。来自通知单元和/或控制阀的任何确认、证实或其他返回信号可以由接收器304接收并作为输入信号传递到CPU 308。然后，CPU 308返回到框402以继续处理来自接近检测器302的检测信号。
如果框404处的确定为否，那么CPU 308经过发射器306在框410处发射不同的输出信号至通知单元以复位通知单元。在一些实施方案中，CPU 308还可以在框412处发射类似的输出信号至油罐卡车的空气制动系统中的控制阀以释放或以其他方式关闭控制阀，从而解锁空气制动系统。然后，CPU 308返回到框402以继续处理来自接近检测器302的检测信号。
因此，如以上所陈述，本文公开的实施方案可以数种方式来实现。例如，一般来讲，在一个方面，所公开的实施方案可以涉及一种用于在软管附接至车辆时发出警告的系统。除其他之外，系统包括能够安装在车辆的驾驶员区域内的通知单元和与通知单元连通且能够安装在车辆的外部、邻近于车辆的软管接头的软管检测单元。软管检测单元能够操作来在软管附接至车辆的软管接头时启动通知单元，并且进一步能够操作来在将软管从车辆的软管接头拆卸时复位通知单元。
根据前述实施方案中的任一个或多个，系统还包括能够安装在车辆的空气制动系统中的控制阀，其中软管检测单元进一步能够操作来在软管附接至车辆的软管接头时致动控制阀以锁定空气制动系统。
根据前述实施方案中的任一个或多个，通知单元包括以下之一：视觉警报、听觉警报或视听警报。
根据前述实施方案中的任一个或多个，软管检测单元包括以下之一：RFID阅读器或接近传感器。
根据前述实施方案中的任一个或多个，系统还包括能够附接至软管的RFID标签，其中RFID标签可以是以下之一：有源RFID标签或无源RFID标签。
根据前述实施方案中的任一个或多个，接近传感器是电磁接近传感器。
一般来讲，在另一个方面，所公开的实施方案可以涉及一种在软管附接至车辆时发出警告的方法。除其他之外，方法包括确定软管是否处于安装在车辆的外部的软管检测单元的标称检测区内。所述方法还包括：如果确定软管处于软管解剖单元的标称检测区内，则启动安装在车辆的驾驶员区域内的通知单元；和如果确定软管处于软管检测单元的标称检测区之外，则复位通知单元。
根据前述实施方案中的任一个或多个，方法还包括如果确定软管处于软管解剖单元的标称检测区内，则致动安装在车辆的空气制动系统中的控制阀以锁定空气制动系统。
根据前述实施方案中的任一个或多个，通知单元包括以下之一：视觉警报、听觉警报或视听警报。
根据前述实施方案中的任一个或多个，软管检测单元包括以下之一：RFID阅读器或接近传感器。
根据前述实施方案中的任一个或多个，方法还包括确定软管是否处于软管检测单元的标称检测区内包括读取附接至软管的RFID标签，所述RFID标签是以下之一：有源RFID标签或无源RFID标签。
根据前述实施方案中的任一个或多个，接近传感器是电磁接近传感器。
虽然已参考一个或多个特定实施方案描述本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可对实施方案做出许多改变。这些实施方案和其明显的变化方案中的每一个预期落在随附权利要求阐述的所要求保护的发明的精神和范围内。

Claims (12)

1.一种用于在软管附接至车辆时发出警告的系统，其包括：
通知单元，所述通知单元能够安装在所述车辆的驾驶员区域内；和
软管检测单元，所述软管检测单元与所述通知单元连通并且能够安装在所述车辆的外部、邻近于所述车辆的软管接头；
其中所述软管检测单元能够操作来在所述软管附接至所述车辆的所述软管接头时启动所述通知单元；并且
其中所述软管检测单元进一步能够操作来在所述软管脱离所述车辆的所述软管接头时复位所述通知单元。
2.如权利要求1所述的系统，其还包括能够安装在所述车辆的空气制动系统中的控制阀，其中所述软管检测单元进一步能够操作来在所述软管附接至所述车辆的所述软管接头时致动所述控制阀以锁定所述空气制动系统。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述通知单元包括以下之一：视觉警报、听觉警报或视听警报。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述软管检测单元包括以下之一：RFID阅读器或接近传感器。
5.如权利要求4所述的系统，其还包括能够附接至所述软管的RFID标签，其中所述RFID标签可以是以下之一：有源RFID标签或无源RFID标签。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述接近传感器是电磁接近传感器。
7.一种在软管附接至车辆时发出警告的方法，其包括：
确定所述软管是否处于安装在所述车辆的外部的软管检测单元的标称检测区内；
如果确定所述软管处于所述软管解剖单元的所述标称检测区内，则启动安装所述车辆的驾驶员区域内的通知单元；和
如果确定所述软管处于所述软管检测单元的所述标称检测区之外，则复位所述通知单元。
8.如权利要求7所述的方法，其还包括如果确定所述软管处于所述软管解剖单元的所述标称检测区内，则致动安装在所述车辆的空气制动系统中的控制阀以锁定所述空气制动系统。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述通知单元包括以下之一：视觉警报、听觉警报或视听警报。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述软管检测单元包括以下之一：RFID阅读器或接近传感器。
11.如权利要求10所述的方法，其中确定所述软管是否处于所述软管检测单元的标称检测区内包括读取附接至所述软管的RFID标签，所述RFID标签是以下之一：有源RFID标签或无源RFID标签。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述接近传感器是电磁接近传感器。
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