CN110529729A - 一种基于物联网的液化气智能灌装方法及系统 - Google Patents
一种基于物联网的液化气智能灌装方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的液化气智能灌装方法及系统，所述系统包括用于接收采集数据、数据处理和控制反馈的工控主机、用于采集环境数据的采集单元、用于控制主要装置的控制单元、以及用于接收工控主机发送的信号的服务器和移动终端，所述工控主机分别和采集单元、控制单元、服务器和移动终端信号连接。本发明通过一套完整的系统结构及配套的方法，实时采集装气过程中液化气罐的重量，智能控制液化充气枪的开关闭合；实时采集液化气充气过程中的环境状况，智能检验是否有阀门漏气，瓶体破损等异常；出现异常时，处理器通过报警器进行报警同时打开通风窗及时通风，并通过无线通信装置将异常报警信息发送到服务器和工作人员的移动终端上。
Description
技术领域
本发明是涉及工业智能监控技术领域，具体来说是指基于物联网的液化气智能灌装方法及系统。
背景技术
易燃易爆危险品，如汽油，液化气等，与我们每天的生活息息相关，汽油的运输，液化气的灌装，一旦发生危险，都将对社会公众造成巨大危害。传统的液化气装罐过程，都是人工手动操作，手动开启充气枪，充满后手动关闭阀门，这样不但费时费力，而且一旦疏忽关闭充气枪不及时，极易造成液化气的泄露引发未知危险。
在此背景下，我们提供了一种基于物联网的液化气智能灌装方法及系统，实时采集装气过程中液化气罐的重量，智能控制液化充气枪的开关闭合；实时采集液化气充气过程中的环境状况，智能检验是否有阀门漏气，瓶体破损等异常；出现异常时，处理器通过报警器进行报警同时打开通风窗及时通风，并通过无线通信装置将异常报警信息发送到服务器和工作人员的移动终端上。
发明内容
本发明的目的是提供了一种基于物联网的液化气智能灌装方法及系统，用于解决传统的液化气装罐过程不便于监控的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于物联网的液化气智能灌装方法，包括以下步骤：
步骤A00：对液化气罐进行充气；
步骤B00：采集液化气罐的重量信息；
步骤C00：采集充气车间内液化气的浓度信息；
步骤D00：对比充气车间的液化气浓度与预设浓度的关系；
步骤E00：停止对液化气罐充气；
步骤E01：对比液化罐的重量与预设重量的关系；
步骤F00：进行报警，同时进行通气；
步骤G00：发送报警信号给服务器和移动终端；
步骤H00：停止对液化气罐充气。
进一步的，所述步骤D00包括：当充气车间的液化气浓度大于等于预设的浓度，则执行步骤E00；当充气车间的液化气浓度小于预设的浓度，则执行步骤E01。
进一步的，所述步骤E01包括:当液化罐重量小于等于预设的重量，则执行步骤B00；当液化罐的重量大于预设的重量，则执行步骤H00。
一种基于物联网的液化气智能灌装系统，包括工控主机、采集单元和控制单元，所述的工控主机包括处理器以及用于信号传输的通信单元，所述的采集单元包括重量采集单元和气体采集单元，所述的控制单元包括充气枪控制单元和异常情况控制单元，所述的处理器分别与所述的重量采集单元、气体采集单元、充气枪控制单元和异常情况控制单元信号连接。
进一步的，所述的重量采集单元包括重量采集电路和电子秤，所述的气体采集单元包括环境采集电路和液化气传感器，所述的充气枪控制单元包括充气控制电路和充气枪控制器、所述的异常情况控制单元包括异常情况控制电路、通风窗和报警器。
所述的重量采集电路包括具有抑制工模干扰功能的485芯片以及用于分压的变阻器，所述的485芯片的R0端和DI端与处理器信号连接，所述的485芯片的A端和B端分别与电子秤的正负COM端信号连接。
所述的环境采集电路包括用于过压保护的保护电路、用于滤波的电容以及用于分压的变阻器,所述保护电路包括用于过压保护的双向TVS二极管以及用于浪涌吸收的瞬态抑制二极管，所述的液化气传感器的输出端依次通过所述保护电路、带有所述变阻器的分压支路和带有所述电容的滤波支路。
所述的充气控制电路包括用于滤波的电容、用于分压的变阻器、两个用于信号放大的N沟道场效应管以及起到开关作用的光电耦合器，所述的处理器的DO接口连接所述的N沟道场效应管的栅极，所述的N沟道场效应管的源极连接光电耦合器的二极管的负极，所述的光电耦合器的三极管的集电极连接另一个N沟道场效应管的栅极，所述的N沟道场效应管的源极与充气枪控制器的接收端相连。
所述的异常情况控制电路包括用于滤波的电容、用于分压的变阻器、两个用于信号放大的NPN型三极管以及起到开关控制作用的继电器，所述的处理器的DO接口连接所述的NPN型三极管Q4的基极，所述的NPN型三极管Q4的集电极连接另一个NPN型三极管Q3的基极，所述的NPN型三极管Q3的集电极与所述的继电器连接，所述的继电器分别与通风窗和报警器信号连接。
根据上述任一项所述基于物联网的液化气智能灌装系统，所述基于物联网的液化气智能灌装系统还进一步包括移动终端和服务器，所述的工控主机分别与移动终端和服务器信号连接，所述服务器包括用于信号处理的处理单元、用于实现信号互传的信号传输单元和用于存储数据的存储单元，所述服务器用于接收和存储工控主机发送的报警信号。
与现有技术相比，本发明使用时，不仅实现了液化气罐充气过程中充气枪的智能启闭，还实现在液化气灌装充气过程中，实时对环境状况进行监控，对于异常情况做出及时的报警和应急措施并通过无线传输的方式将报警信息发送给服务器和工作人员的移动终端。
附图说明
图1是本发明实施例1提供一种基于物联网的液化气智能灌装方法的流程图；
图2是本发明实施例1提供一种基于物联网的液化气智能灌装系统的结构框图；
图3是本发明实施例1提供的重量采集电路的电路图；
图4是本发明实施例1提供的充气控制电路的电路图；
图5是本发明实施例1提供的环境采集电路的电路图；
图6是本发明实施例1提供的异常情况控制电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，具体实施例1提供了一种基于物联网的液化气智能灌装方法及系统，所述系统包括以下步骤：
步骤A00：对液化气罐进行充气；
步骤B00：采集液化气罐的重量信息；
步骤C00：采集充气车间内液化气的浓度信息；
步骤D00：对比充气车间的液化气浓度与预设浓度的关系；
步骤E00：停止对液化气罐充气；
步骤E01：对比液化罐的重量与预设重量的关系；
步骤F00：进行报警，同时进行通气；
步骤G00：发送报警信号给服务器和移动终端；
步骤H00：停止对液化气罐充气。
所述步骤A00可采用：处理器通过发送控制信号到充气枪控制器，控制充气枪的打开，对液化罐进行充气操作，下一步执行步骤B00。
所述的步骤B00可采用：利用采集装置采集液化罐的重量信息，通过电平信号的方式发送给处理器，处理器接收该信号后进行信号的储存，下一步执行步骤C00。
所述的步骤C00可采用：利用采集装置采集充气车间内的液化气浓度信息，通过电平信号的方式发送给处理器，处理器接收该信号后进行信号的储存，下一步执行步骤D00。
所述的步骤D00可采用：处理器将储存的充气车间内的液化气浓度信息提取出来，并将这个浓度信息与预设的液化气浓度做对比分析，根据对比分析的结果决定下一步执行的步骤。
所述的步骤E00和所述的步骤H00原理相同，可采用：处理器通过发送控制信号到充气枪控制器，控制充气枪的关闭，停止对液化罐的充气操作。
所述的步骤E01可采用：处理器将储存的液化罐的重量信息提取出来，并将这个重量信息与预设的重量做对比分析，根据对比分析的结果决定下一步执行的步骤。
所述的步骤F00可采用：处理器发送一个电平信号到异常情况控制电路，所述的控制电路同时控制通风窗和声光报警器的打开，下一步执行步骤G00。
所述的步骤G00可采用：处理器通过无线或有线传输装置，将报警信号发送给服务器和移动终端，通知工作人员对异常情况进行紧急处理。
进一步的，所述步骤D00包括：当充气车间的液化气浓度大于等于预设的浓度，则执行步骤E00；当充气车间的液化气浓度小于预设的浓度，则执行步骤E01。
进一步的，所述步骤E01包括:当液化罐重量小于等于预设的重量，则执行步骤B00；当液化罐的重量大于预设的重量，则执行步骤H00。
如图2所示，一种基于物联网的液化气智能灌装系统，包括工控主机、采集单元和控制单元，所述的工控主机包括处理器以及用于信号传输的通信单元，处理器我们可以采用ARM架构的高性能处理器，处理器用于接收各种采集数据、数据的储存、数据的分析以及对功能单元的控制；所述的采集单元包括重量采集单元和气体采集单元，具体的，重量采集单元要能够实时精确地采集液化气罐重量，气体采集单元要能够精确地采集充气车间内的液化气气体密度或浓度；所述的控制单元包括充气枪控制单元和异常情况控制单元，具体的，充气枪控制单元要实现通过接受一个简单的控制信号便能控制充气枪的打开和关闭，异常情况控制单元要实现通过接受一个简单的控制信号便能同时实现报警功能和通风功能；所述的处理器分别与所述的重量采集单元、气体采集单元、充气枪控制单元和异常情况控制单元信号连接。
进一步的，所述的重量采集单元包括重量采集电路和电子秤，重量采集单元我们选用电子秤作为液化气罐重量的采集装置；所述的气体采集单元包括环境采集电路和液化气传感器，气体采集单元我们选用专用的液化气传感器作为我们的采集装置；所述的充气枪控制单元包括充气控制电路和充气枪控制器，所述的异常情况控制单元包括异常情况控制电路、通风窗和报警器，具体的报警器我们可以选用声光报警器，在接收到控制信号时既可以产生灯光闪烁同时可以发出警报的声音。
如图3所示，所述的重量采集电路包括具有抑制工模干扰功能的485芯片U1以及用于分压的变阻器，所述的485芯片U1的R0端和DI端与处理器信号连接，所述的485芯片U1的A端和B端分别与电子秤的正负COM端信号连接，电子秤采集到的重量信息分别通过电子秤上面的COM1的正负接口输出，重量信息从485芯片U1的A端和B端输入至485芯片U1，通过485芯片U1将重量信号进行处理，最终输出处理器可以处理的数字信号至处理器。
如图4所示，所述的环境采集电路包括用于过压保护的保护电路、用于滤波的电容以及用于分压的变阻器,所述保护电路包括用于过压保护的双向TVS二极管以及用于浪涌吸收的瞬态抑制二极管，所述的液化气传感器的输出端依次通过所述保护电路、带有所述变阻器的分压支路和带有所述电容的滤波支路，液化气传感器采集到的模拟信号通过保护电路时，通过双向TVS二极管进行过压保护，防止采集到的模拟信号瞬时电压过高引起的器件损坏，并通过瞬态抑制二极管的进行进一步的瞬态信号防护，然后该模拟信号经过变阻器分压，并经过带有电容的滤波指路，例如RC滤波电路进行低通滤波，进而完成温度数据信号的采集和初步调理。
如图5所示，所述的充气控制电路包括用于滤波的电容、用于分压的变阻器、两个用于信号放大的N沟道场效应管以及起到开关作用的光电耦合器，所述的处理器的DO接口连接所述的N沟道场效应管的栅极，所述的N沟道场效应管的源极连接光电耦合器的二极管的负极，所述的光电耦合器的三极管的集电极连接另一个N沟道场效应管的栅极，所述的N沟道场效应管的源极与充气枪控制器的接收端相连，处理器发送高低电平信号到充气控制电路，可以有效控制充气枪的打开和关闭。
如图6所示，所述的异常情况控制电路包括用于滤波的电容、用于分压的变阻器、两个用于信号放大的NPN型三极管以及起到开关控制作用的继电器，所述的处理器的DO接口连接所述的NPN型三极管Q4的基极，所述的NPN型三极管Q4的集电极连接另一个NPN型三极管Q3的基极，所述的NPN型三极管Q3的集电极与所述的继电器连接，所述的继电器分别与通风窗和报警器信号连接，当有液化气泄漏时，处理器通过发送高电平信号到异常情况控制电路，通过闭合电路中的继电器，可以实现同时打开通风窗和声光报警器。
如图2所示，所述基于物联网的液化气智能灌装系统还进一步包括移动终端和服务器，所述的工控主机分别与移动终端和服务器通过有线或无线的方式进行信号连接，所述服务器包括用于信号处理的处理单元、用于实现信号互传的信号传输单元和用于存储数据的存储单元，所述处理单元包括但不限于处理器和集成芯片，所述的信号传输单元包括但不限于3G/4G/5G传输装置和路由器，所述服务器用于接收和存储工控主机发送的报警信号。
本发明实施例1的工作过程为：
在液化气装罐过程中，处理器发送低电平信号，在液化气装罐过程中，处理器发送低电平信号，通过充气控制电路打开充气枪开关，开始充气；同时通过重量采集电路实时采集装气过程中液化气罐的重量，当重量到达预设的重量时，处理器发送高电平信号，通过充气控制电路关闭充气枪开关。
在充气过程中，通过环境采集电路，实时采集整个充气车间在充气过程的环境状况，智能检验是否有阀门漏气，瓶体破损等异常情况；当有液化气泄漏时，通过环境采集电路发送异常信号至处理器；处理器通过GPIO接口发送高电平信号，异常情况报警控制电路闭合继电器，报警器闪烁，发出报警声并同时通风窗打开及时通风；同时，后台通过信号传输装置发送异常报警信息到服务器和相关人员手机，通知相关人员及时到现场处理。
采用上述方案，与现有技术相比，本发明使用时，不仅实现在液化气灌装充气过程中，实时采集装气过程中液化气罐的重量，智能控制液化充气枪的开关闭合；还实现了实时采集液化气充气过程中的环境状况，智能检验是否有阀门漏气，瓶体破损等异常；出现异常时处理器通过报警器进行报警同时打开通风窗及时通风，并通过信号传输装置将异常报警信息发送到服务器和工作人员的移动终端上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于物联网的液化气智能灌装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A00：对液化气罐进行充气；
步骤B00：采集液化气罐的重量信息；
步骤C00：采集充气车间内液化气的浓度信息；
步骤D00：对比充气车间的液化气浓度与预设浓度的关系；
步骤E00：停止对液化气罐充气；
步骤E01：对比液化罐的重量与预设重量的关系；
步骤F00：进行报警，同时进行通气；
步骤G00：发送报警信号给服务器和移动终端；
步骤H00：停止对液化气罐充气。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的液化气智能灌装方法，其特征在于，所述步骤D00包括：当充气车间的液化气浓度大于等于预设的浓度，则执行步骤E00；当充气车间的液化气浓度小于预设的浓度，则执行步骤E01。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的液化气智能灌装方法，其特征在于，所述步骤E01包括:当液化罐重量小于等于预设的重量，则执行步骤B00；当液化罐的重量大于预设的重量，则执行步骤H00。
4.一种基于物联网的液化气智能灌装系统，其特征在于，包括工控主机、采集单元和控制单元，所述的工控主机包括处理器以及用于信号传输的通信单元，所述的采集单元包括重量采集单元和气体采集单元，所述的控制单元包括充气枪控制单元和异常情况控制单元，所述的处理器分别与所述的重量采集单元、气体采集单元、充气枪控制单元和异常情况控制单元信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的液化气智能灌装系统，其特征在于，所述的重量采集单元包括重量采集电路和电子秤，所述的气体采集单元包括环境采集电路和液化气传感器，所述的充气枪控制单元包括充气控制电路和充气枪控制器，所述的异常情况控制单元包括异常情况控制电路、通风窗和报警器。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的液化气智能灌装系统，其特征在于，所述的重量采集电路包括具有抑制工模干扰功能的485芯片以及用于分压的变阻器，所述的485芯片U1的R0端和DI端与处理器信号连接，所述的485芯片的A端和B端分别与电子秤的正负COM端信号连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的液化气智能灌装系统，其特征在于，所述的环境采集电路包括用于过压保护的保护电路、用于滤波的电容以及用于分压的变阻器,所述保护电路包括用于过压保护的双向TVS二极管以及用于浪涌吸收的瞬态抑制二极管，所述的液化气传感器的输出端依次通过所述保护电路、带有所述变阻器的分压支路和带有所述电容的滤波支路。
8.根据权利要求5所述的一种基于物联网的液化气智能灌装系统，其特征在于，所述的充气控制电路包括用于滤波的电容、用于分压的变阻器、两个用于信号放大的N沟道场效应管以及起到开关作用的光电耦合器，所述的处理器的DO接口连接所述的N沟道场效应管的栅极，所述的N沟道场效应管的源极连接光电耦合器的二极管的负极，所述的光电耦合器的三极管的集电极连接另一个N沟道场效应管的栅极，所述的N沟道场效应管的源极与充气枪控制器的接收端相连。
9.根据权利要求5所述的一种基于物联网的液化气智能灌装系统，其特征在于，所述的异常情况控制电路包括用于滤波的电容、用于分压的变阻器、两个用于信号放大的NPN型三极管以及起到开关控制作用的继电器，所述的处理器的DO接口连接所述的NPN型三极管Q4的基极，所述的NPN型三极管Q4的集电极连接另一个NPN型三极管Q3的基极，所述的NPN型三极管Q3的集电极与所述的继电器连接，所述的继电器分别与通风窗和报警器信号连接。
10.根据权利要求4-9任一项所述基于物联网的液化气智能灌装系统，其特征在于，所述基于物联网的液化气智能灌装系统还进一步包括移动终端和服务器，所述的工控主机分别与移动终端和服务器信号连接，所述服务器包括用于信号处理的处理单元、用于实现信号互传的信号传输单元和用于存储数据的存储单元，所述服务器用于接收和存储工控主机发送的报警信号。
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Application publication date: 20191203 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |