CN110530453B - 用于油罐液位测量及取样的多功能装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油石化的计量装置领域，具体是用于油罐液位测量及取样的多功能装置及方法，包括尺架、尺带和尺砣；尺砣包括金属外壳、绝缘散热层和电阻型发热部件。通过在尺砣的内部设置电阻型发热部件，能够使得尺砣具有加热油品的功能，从而使得油品的粘度降低；解决了现有技术中的检尺，在尺砣沉入粘度较大、甚至发生凝胶的油品中时，受到油品的粘度影响，尺砣在油品中下降的速度缓慢、甚至难以到达油品的预定位置，从而使得采用人工检测的办法获得测量结果的难度增大、效率低下的技术问题。通过设置可启闭的开口，在取样之后，将用于取样的腔室由取样状态转变为密封状态，能够避免取样的样品被取样器外部的油品污染，使得取样结果更加理想。

Description

用于油罐液位测量及取样的多功能装置及方法

技术领域

本发明涉及石油石化的计量装置领域，具体是用于油罐液位测量及取样的多功能装置及方法。

背景技术

油库或站场中的计量人员需要定期对油罐的液位高度进行测量。液位高度进行测量的方法包括使用自动化检尺的测量方法和人工检尺的测量方法。其中人工检尺的方法依然不可替代，国内外油罐计量都沿用人工检尺的方法。油罐内的油品，特别是易凝高粘的含蜡原油，在冬季其粘度会随着环境温度的下降而大幅增加，甚至发生胶凝。现有技术中的检尺包括尺架、尺砣和尺带，其中，尺砣通过尺带连接在尺架上；通过释放尺带，将尺砣逐渐的沉入油罐内的油品中，在读取尺带上的读数获取尺砣相对于油品的液面的位置。

现有技术中的检尺，在尺砣沉入粘度较大、甚至发生凝胶的油品中时，受到油品的粘度影响，尺砣在油品中下降的速度缓慢、甚至难以到达油品的预定位置，从而使得采用人工检测的办法获得测量结果的难度增大、效率低下。

此外，油罐中油品的取样通常是将取样油桶直接放入油罐中，取样后没有密封措施，取样过程中不同位置的油品很容易掺混，同时取样位置也不宜控制。导致不能对特定位置的油品进行精确取样，对油品物性分析化验带来一定干扰和困难。

发明内容

为解决现有技术中的检尺，在尺砣沉入粘度较大、甚至发生凝胶的油品中时，受到油品的粘度影响，尺砣在油品中下降的速度缓慢、甚至难以到达油品的预定位置，从而使得采用人工检测的办法获得测量结果的难度增大、效率低下的技术问题，本发明提供用于油罐液位测量及取样的多功能装置。

根据本发明的一个方面，提供用于油罐液位测量及取样的多功能装置，包括尺架、尺带、尺砣和取样器；所述尺砣通过所述尺带与所述尺架连接，所述尺带可活动的缠绕在所述尺架上；所述取样器可拆卸的连接在所述尺带上；所述尺砣包括金属外壳、绝缘散热层和电阻型发热部件；所述绝缘散热层和所述电阻型发热部件设置在所述金属外壳的内部，所述绝缘散热层包裹在所述电阻型发热部件上；所述电阻型发热部件与延伸至所述金属外壳外部的导线连接；所述取样器的内部设置有用于取样的腔室，所述腔室具有密封状态和取样状态；所述取样器上设置有与所述用于取样的腔室相通的可启闭的开口，所述用于取样的腔室通过所述可启闭的开口在密封状态和取样状态之间切换。

进一步的，所述电阻型发热部件包括PTC陶瓷发热元件；所述绝缘散热层包括导热陶瓷；所述金属外壳采用铜制成；所述金属外壳上设置插座，所述电阻型发热部件通过所述导线与所述插座连接；所述插座上设置密封盖，所述密封盖与所述插座可拆卸的连接。

进一步的，所述多功能装置还包括显示器和SIM卡；所述显示器和所述SIM卡分别设置在所述尺架上；所述显示器和所述SIM卡电性连接；所述SIM卡用于接收远程无线信号，所述远程无线信号通过所述SIM卡转变为远程数字信号；所述显示器用于接收所述远程数字信号，所述远程数字信号的信息通过所述显示器显示。

进一步的，所述多功能装置还包括MEMS压力传感器组件；所述MEMS压力传感器组件设置在所述金属外壳上；所述MEMS压力传感器组件能够获取压力信号；所述压力信号能够转变为MEMS压力传感器组件向所述SIM卡发射的所述远程无线信号。

进一步的，所述MEMS压力传感器组件包括无线无源MEMS硅电容式压力传感器、GPRS数据传输模块、仪表放大器和ADC芯片；所述无线无源MEMS硅电容式压力传感器、所述GPRS数据传输模块、所述仪表放大器和ADC芯片封装为一体；所述无线无源MEMS硅电容式压力传感器用于获取所述压力信号，所述压力信号通过所述无线无源MEMS硅电容式压力传感器转换为压力输出信号；所述压力输出信号传输至所述仪表放大器输入端，所述压力输出信号通过所述仪表放大器转变为压力放大信号；所述压力放大信号传输至所述ADC芯片的输入端，所述压力放大信号通过所述ADC芯片进行编码后转换为压力编码信号；所述压力编码信号传输至所述GPRS数据传输模块，所述压力编码信号通过所述GPRS数据传输模块转换为所述远程无线信号。

进一步的，所述多功能装置还包括微型电动机、光学编码器和鼓轮；所述微型电动机、所述光学编码器和所述鼓轮分别安装在所述尺架上；所述鼓轮可转动的与所述尺架连接，所述尺带缠绕在所述鼓轮上；所述光学编码器用于计量所述鼓轮的旋转次数，所述鼓轮的所述旋转次数通过所述光学编码器转换为轮毂数字信号；所述轮毂数字信号传输至所述显示器，所述轮毂数字信号的信息通过所述显示器显示；所述微型电动机用于驱动所述鼓轮转动。

进一步的，所述取样器包括取样器主体和可启闭的密封门；所述取样器主体的内部呈中空状，所述用于取样的所述腔室设置在所述取样器主体的内部；所述取样器主体的侧部设置所述可启闭的开口，所述可启闭的密封门设置在所述可启闭的开口上；所述用于取样的腔室通过所述可启闭的密封门在密封状态和取样状态之间切换。

进一步的，所述取样器还包括蓄电池、电机、电机连杆、密封钢板、转子和钢丝线；所述蓄电池、所述电机、所述电机连杆、所述密封钢板、所述转子和所述钢丝线分别设置在所述取样器主体的内部；2个所述密封钢板分别与所述取样器主体密封连接，2个所述密封钢板和所述取样器主体之间限定的空腔为所述用于取样的腔室；所述蓄电池与所述取样器主体固定连接，所述蓄电池通过导线与所述电机连接；所述电机通过所述电机连杆与所述转子可转动的连接；所述蓄电池和所述电机分别设置在所述用于取样的腔室的外部；所述电机连杆的其中一端穿过其中一个所述密封钢板与所述电机连接，所述电机连杆的其中另一端设置在所述用于取样的腔室的内部；所述转子和所述钢丝线设置在所述用于取样的腔室的内部；所述电机连杆的其中另一端与所述转子连接；所述钢丝线设置在所述转子的径向方向上，所述钢丝线的其中一端与所述转子固定连接，所述钢丝线的另一端与所述可启闭的密封门连接；所述转子具有缠绕状态和释放状态，所述电机用于驱动所述转子在所述缠绕状态和所述释放状态之间切换。

进一步的，所述可启闭的密封门上设置有旋转固定轴、密封圈和弹性钢杆；所述可启闭的密封门设置在所述可启闭的开口处，所述可启闭的密封门的中心线的上下两端分别设置所述旋转固定轴，所述旋转固定轴与所述取样器主体可转动的连接；所述密封圈设置在所述可启闭的密封门上和/或所述可启闭的开口处的所述取样器主体上，所述密封圈用于密封所述可启闭的密封门与所述取样器主体之间的间隙；所述弹性钢杆在所述旋转固定轴的径向方向镶嵌在所述取样器主体上，所述弹性钢杆与所述旋转固定轴连接。

用于油罐液位测量及取样的方法，包括：

步骤S01:进行检尺操作前，将尺砣内的电阻型发热部件与外部电源连接进行充电; 当电阻型发热部件的温度满足预设温度时，断开外部电源；

步骤S02：进行检尺时，将尺带相对于尺架释放，尺砣随着尺带进行移动并沉入油罐内，满足预设温度的电阻型发热部件通过尺砣加热油罐内的油品；

步骤S03：确定测量起点，根据距测量起点获取尺砣的下降距离；

其中，当尺砣触碰到液面时，通过显示器读出液面距测量起点的距离；

当尺砣触碰到油水界面时，通过显示器读出油水界面距测量起点的距离；

当尺砣接近油罐底部时，将尺带的持续释放方式更改为步进释放方式，尺砣逐渐接近油罐底部；

当尺砣到达油罐底部时，利用显示器获取油罐底部距测量起点的距离；

步骤S04，将尺带相对于尺架卷收，当尺砣随着尺带从油罐内移动至油罐外时，停止卷收尺带，检尺结束；

步骤S05，在尺带上安装取样器，依照步骤S03中获取的液面距测量起点的距离和油罐底部距测量起点的距离，获得采样区间；再次释放尺带，将取样器释放到所述采样区间；

步骤S06，开启采样器，通过取样器对油罐中的油品或水采样；采样后将采样器进行密封；

步骤S07，再次卷收尺带，当采样器随着尺带从油罐内移动至油罐外时，停止卷收尺带，采样结束。

本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，通过设置尺架、尺带和尺砣，使得尺砣能够随着尺带相对于尺架的收缩或释放而移动，使得尺砣能够进入油品或脱离油品；通过在尺砣的内部设置电阻型发热部件，能够使得尺砣具有加热油品的功能，从而使得尺砣在加热油品时，油品的粘度降低，尺砣能够在粘度降低的油品中顺利的移动；通过金属外壳，能够使得电阻型发热部件的热量通过金属外壳加热油品；通过设置绝缘散热层，一方面能够避免电阻型发热部件通过金属外壳向外部出现漏电状态，另一方面还能够良好的将电阻型发热部件的热量传递到金属外壳上，减少热损失。因此，本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，解决了现有技术中的检尺，在尺砣沉入粘度较大、甚至发生凝胶的油品中时，受到油品的粘度影响，尺砣在油品中下降的速度缓慢、甚至难以到达油品的预定位置，从而使得采用人工检测的办法获得测量结果的难度增大、效率低下的技术问题。

此外，通过设置可启闭的开口，使得用于取样的腔室处于密封状态时，能够避免油品进入到取样器中；用于取样的腔室处于取样状态时，能够使得油品进入到取样器中；在取样之后，将用于取样的腔室由取样状态转变为密封状态，能够避免取样的样品被取样器外部的油品污染，使得取样结果更加理想。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置的主体结构示意图；

图2A、2B为本发明实施例提供的移动式刮油器结构示意图；

图3a、3b、3c、3d为本发明实施例提供的尺砣的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的尺架上部件的控制和连接关系图；

图5为本发明实施例提供的MEMS压力传感器组件内部模块连接关系和信号传输过程图；

图6为本发明实施例提供的固定支架结构示意图；

图7为本发明实施例提供的固定支架的滑块、滑槽和锁紧螺栓的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的取样装置结构示意图；

图9为本发明实施例提供的挂钩结构示意图；

图10为本发明实施例提供的腔室部分的俯视图；

图11为图10的D-D侧视图。

具体实施方式

为解决现有技术中的检尺，在尺砣沉入粘度较大、甚至发生凝胶的油品中时，受到油品的粘度影响，尺砣在油品中下降的速度缓慢、甚至难以到达油品的预定位置，从而使得采用人工检测的办法获得测量结果的难度增大、效率低下的技术问题，本发明提供用于油罐液位测量及取样的多功能装置。

参见图1，用于油罐液位测量及取样的多功能装置，包括尺架1、尺带2和尺砣3；尺砣3通过尺带2与尺架1连接，尺带2可活动的缠绕在尺架1上；尺砣3包括金属外壳35、绝缘散热层36和电阻型发热部件37；绝缘散热层36和电阻型发热部件37设置在金属外壳35的内部，绝缘散热层36包裹在电阻型发热部件37上；电阻型发热部件37与延伸至金属外壳35外部的导线连接。进一步的，在前述的所有方案的基础上，为了实现对油品的采样功能，本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置还增设了取样器；取样器可拆卸的设置在尺带2上；取样器的内部设置有用于取样的腔室，腔室具有密封状态和取样状态；取样器上设置有与用于取样的腔室相通的可启闭的开口，用于取样的腔室通过可启闭的开口在密封状态和取样状态之间切换。

其中，电阻型发热部件37通过延伸至金属外壳35外部的导线与外部的电源连接；电源相对于电阻型发热部件37导通之后，电源箱电阻型发热部件37供电；电阻型发热部件37获取电能之后开始发热。应当理解的是，在实际使用本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置之前，应当对电阻型发热部件37进行供电；当电阻型发热部件37达到预设的温度区间时，将外部电源与电阻型发热部件37断开、并将导线与电源分离。在本实施例中，电阻型发热部件37优选的采用PTC陶瓷发热元件。PTC发热原件具有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器；此外，在安全性能上，任何应用情况下均不会产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，从而引起烫伤，火灾等安全隐患。

尺砣3设置有金属外壳35，为了避免在外部电源对电阻型发热部件37进行供电的过程中，出现金属外壳35相对于外界形成漏电状态，需要在电阻型发热部件37和金属外壳35之间填充有绝缘散热层36。一方面，绝缘散热层36能够通过其绝缘功能将电阻型发热部件37和金属外壳35之间形成绝缘层，避免电阻型发热部件37的电能传输到金属外壳35上；另一方面，在电阻型发热部件37实际使用时，其热量能够通过绝缘散热层36传输至金属外壳35上，从而使得具有金属外壳35的尺砣3能够对外散热。在本实施例中，金属外壳35优选的采用铜为材料制成，一方面，铜的散热效果很好，另一方面，制作金属外壳35的成本比较低廉。在本实施例中，绝缘散热层36优选的采用导热陶瓷制成，导热陶瓷一方面具有良好的绝缘效果，另一方面，导热陶瓷的热衰减比较低，有利于电阻型发热部件37的热量向金属外壳35扩散。

在实际使用本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置之前，需要将电阻型发热部件37进行通电加热；在加热之后，再将尺砣3沉入油品内。尺带2相对于尺架1呈释放状态时，在重力作用下，尺砣3由油品的顶部上方向油品的液面进行移动；当尺砣3与油品的液面接触时，电阻型发热部件37的热量通过金属外壳35与油品的液面形成热交换状态，使得油品被加热，从而减小了油品的粘度。油品的粘度在加热之后减小，能够使得尺砣3顺利的沉入到粘度减小的油品之内，从而提高了尺砣3在油品中的下降速度，进而提高了尺砣3的工作效率。尺带2相对于尺架1呈收缩状态时，在尺带2的拉动下，尺砣3由油品的内部向油品的液面方向移动；当尺砣3脱离油品的液面时，尺砣3继续随着尺带2的拉动而进行移动，从而实现尺砣3的回收。

本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，通过设置尺架、尺带和尺砣，使得尺砣能够随着尺带相对于尺架的收缩或释放而移动，使得尺砣能够进入油品或脱离油品；通过在尺砣的内部设置电阻型发热部件，能够使得尺砣具有加热油品的功能，从而使得尺砣在加热油品时，油品的粘度降低，尺砣能够在粘度降低的油品中顺利的移动；通过金属外壳，能够使得电阻型发热部件的热量通过金属外壳加热油品；通过设置绝缘散热层，一方面能够避免电阻型发热部件通过金属外壳向外部出现漏电状态，另一方面还能够良好的将电阻型发热部件的热量传递到金属外壳上，减少热损失。因此，本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，解决了现有技术中的检尺，在尺砣沉入粘度较大、甚至发生凝胶的油品中时，受到油品的粘度影响，尺砣在油品中下降的速度缓慢、甚至难以到达油品的预定位置，从而使得采用人工检测的办法获得测量结果的难度增大、效率低下的技术问题。此外，通过设置可启闭的开口，使得用于取样的腔室处于密封状态时，能够避免油品进入到取样器中；用于取样的腔室处于取样状态时，能够使得油品进入到取样器中；在取样之后，将用于取样的腔室由取样状态转变为密封状态，能够避免取样的样品被取样器外部的油品污染，使得取样结果更加理想。

进一步的，参见图3a-3d，为了便于实现电阻型发热部件37通过导线与外部电源的连接，最好是在金属外壳35上设置插座32，电阻型发热部件37通过导线与插座32连接。应当理解的是，插座32可以设置为现有技术中的多种方式，在本实施例中，插座32设置为类似于USB母头结构的插座32，从而能够减小插座32的体积。与USB母头结构的插座32所对应的，外部电源的插头应当设置为USB公头结构的插座32，从而便于外部电源与金属外壳35上的插座32进行连接。

更好的，为了避免尺砣3沉入油品中，油品污染插座32的现象发生，参见图3a-3d，应当在插座32上设置密封盖33，密封盖33与插座32可拆卸的连接。密封盖33能够将插座32进行密封，避免插座32的导电部件与油品接触，从而解决了油品污染插座32的现象发生。具体的，在密封盖33上设置密封垫片331，从而使得密封盖33安装在插座32上时，密封垫片331能够密封插座32和密封盖33之间的间隙。密封垫片331优选的采用聚四氟乙烯材料制成。

除了前述的内容之外，为了便于使用本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，最好是设置固定支架，从而使得尺架1能够安装在固定支架上，减少人工操作。应当理解的是，固定支架可以采用现有技术中的多种方式设置。在本实施例中，参见图6和图7，优选的固定支架包括：圆弧形顶架51、四根可伸缩的柱架、支架连杆52、卡槽56、滑块57和固定螺杆55；两个圆弧形顶架51通过支架连杆52连接为一体，圆弧形顶架51的弧心至弧面的方向设置在竖直方向向上，圆弧形顶架51与四根可伸缩的柱架的顶端连接，四根可伸缩的柱架的底端支撑在支撑面上，从而使得圆弧形顶架51与支撑面之间形成有一定的高度；任一根可伸缩的柱架均为套筒状的伸缩杆，其柱架的内杆53上设置滑块57，其柱架的的外杆54上设置卡槽56，滑块57能够在卡槽56内滑动，从而调整柱架的高度；当内杆53相对于外杆54移动到预设位置时，通过固定螺杆55锁紧内杆53和外杆54，使得柱架保持固定状态。

除了前述的内容之外，为了便于使用本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，参见图1，最好是设置移动式刮油器105。具体的，参见图1和图2A、2B，移动式刮油器105包括弹簧151、压板152和毛毡153，毛毡153设置在压板152的其中一个板面上，弹簧151的其中一端设置在压板152的其中另一个板面上，弹簧151的另一端与尺架1连接。弹簧151将压板152向尺带2进行挤压，使得毛毡153与尺带2进行接触；当本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置测量油品、并且尺砣3通过尺带2进行回收时，毛毡153能够摩擦尺带2，从而挂掉尺带2上的油品。

除了前述的内容之外，为了便于尺带2和尺砣3的连接，最好是在尺带2上设置连接环，以及在尺砣3上设置挂钩21（参见图1），从而使得尺砣3通过挂钩21连接连接环，实现尺砣3与尺带2的可拆卸连接。

进一步的，参见图4和图5，多功能装置还包括显示器107和SIM卡108；显示器107和SIM卡108分别设置在尺架1上；显示器107和SIM卡108电性连接；SIM卡108用于接收远程无线信号，远程无线信号通过SIM卡108转变为远程数字信号；显示器107用于接收远程数字信号，远程数字信号的信息通过显示器107显示。

应当理解的是，仅采用显示器107和SIM卡108的方案，可以接受远程的无线信号，并将无线信号转换为数字信号，显示器107能够显示数字信号的信息。例如：通过SIM卡108接收的远程无线信号为预设油品深度信号，SIM卡108接收到该预设油品深度信号后，将预设油品深度信号转变为预设油品深度的数字信号；显示器107接收到预设油品深度的数字信号之后，可以将预设油品深度信号的信息显示在显示器107上，便于工作人员读取该信息。

进一步的，在具有前述的显示器107和SIM卡108的条件下，为了解决现有技术中的检尺需要在回收尺带2和尺砣3的过程中读取尺带2的刻度，造成获取油品深度信息不方便的问题，参见图5，本发明提供的用于油罐液位测量及取样的多功能装置还增设了MEMS压力传感器组件34；MEMS压力传感器组件34设置在金属外壳35上；MEMS压力传感器组件34能够获取压力信号；压力信号能够转变为MEMS压力传感器组件34向SIM卡108发射的远程无线信号。

其中，MEMS压力传感器组件34设置在尺砣3的金属外壳35上，可以随着尺砣3共同沉入到油品内；MEMS压力传感器组件34获取的压力信号，通过MEMS压力传感器组件34转变为无线信号，无线信号向SIM卡108发射。与之对应的，SIM卡108接收到无线信号之后，将无线信号转变为数字信号；显示器107获取该数字信号后，数字信号中的压力信息显示在显示器107上，便于工作人员读取压力信息。

优选的，参见图5，MEMS压力传感器组件34包括无线无源MEMS硅电容式压力传感器、GPRS数据传输模块、仪表放大器和ADC芯片；无线无源MEMS硅电容式压力传感器、GPRS数据传输模块、仪表放大器和ADC芯片封装为一体；无线无源MEMS硅电容式压力传感器用于获取压力信号，压力信号通过无线无源MEMS硅电容式压力传感器转换为压力输出信号；压力输出信号传输至仪表放大器输入端，压力输出信号通过仪表放大器转变为压力放大信号；压力放大信号传输至ADC芯片的输入端，压力放大信号通过ADC芯片进行编码后转换为压力编码信号；压力编码信号传输至GPRS数据传输模块，压力编码信号通过GPRS数据传输模块转换为远程无线信号。

其中，无线无源MEMS硅电容式压力传感器、GPRS数据传输模块、仪表放大器和ADC芯片封装为一体，可以使得MEMS压力传感器组件34的体积较小，便于设置在尺砣3的金属外壳35上，以及，设置为一体封装结构，具有一定的密封效果，能够防止油品对一体封装结构内部的无线无源MEMS硅电容式压力传感器、GPRS数据传输模块、仪表放大器和ADC芯片产生污染。

进一步的，参见图4，多功能装置还包括微型电动机104、光学编码器106和鼓轮103；微型电动机104、光学编码器106和鼓轮103分别安装在尺架1上；鼓轮103可转动的与尺架1连接，尺带2缠绕在鼓轮103上；光学编码器106用于计量鼓轮103的旋转次数，鼓轮103的旋转次数通过光学编码器106转换为鼓轮103数字信号；鼓轮103数字信号传输至显示器107，鼓轮103数字信号的信息通过显示器107显示；微型电动机104用于驱动鼓轮103转动。

其中，鼓轮103设置在尺架1上，尺带2的一端与鼓轮103连接，尺带2能够随着鼓轮103的正向转动而缠绕在鼓轮103上、以及尺带2能够随着鼓轮103的逆向转动而脱离鼓轮103。在前述的内容中具有固定支架的方案中，鼓轮103可以设置在固定支架的圆弧形顶架51上，与此对应的是，尺架1、尺带2和尺砣3的重量分别通过鼓轮103受到固定支架的支撑。

光学编码器106用于检测并计算鼓轮103的旋转次数，并且光学编码器106能够将鼓轮103的旋转次数转变为数字信号，并将该数字信号传输至显示器107上显示。

微型电动机104用于驱动鼓轮103转动，从而模拟了人工操作时卷收或释放尺带2的动作，减少人工工作量。

应当注意的是，通过光学编码器106获取的鼓轮103的转动次数的数字信号，能够与前述的通过MEMS压力传感器组件34获取的压力信号进行结合计算，从而获得随着油品深度不同的压力变化率。油罐内的油品，通常存在着油、水等物质，由于油和水密度不同，MEMS压力传感器组件34随着尺砣3在油和水中下降相同高度，静压升高幅度存在差异，油水分界面处静压力随下降高度的变化率会发生突变。MEMS压力传感器组件34将油、水的压力信号分别传输至计算模块中，并且将光学编码器106获取的鼓轮103的旋转次数的数字信号传输至计算模块中；在计算模块内，光学编码器106获取的数字信号转变为尺带2的线性位移数据，再结合MEMS压力传感器组件34获取油、水的压力信号，当相邻的两个信号产生突变时，可以确定此时尺砣3或MEMS压力传感器组件34处于油品的油水分界线的位置中，从而确定了油品的油面位置。

应当理解的是，参见图1，在不矛盾的前提下，还可以在鼓轮103上设置手柄101和摇柄102，其中，摇柄102和鼓轮103同轴连接，手柄101的其中一端与摇柄102连接。当工作人员握持住手柄101，并且转动手柄101时，鼓轮103通过摇柄102在手柄101转动的情况下随之转动，从而实现人工操作的过程。为了更好的实现人工操作，还可以在前述的金属外壳35上设置尺砣刻线31，从而便于采用现有技术的人工操作检尺工作时，读取油品的位置。例如：尺砣3呈圆柱形或棱柱形，下端呈圆台形，表面有尺砣刻线31，底端是量油尺的零点。

应当理解的是，参见图4，在不矛盾的条件下，还可以在尺架1上设置电池110和开关109。其中，电池110用于为微型电动机104供电；开关109有三个档位，可分别控制微型电动机104停止、带动鼓轮103正转和反转。

进一步的，参见图8、图10，取样器包括取样器主体404和可启闭的密封门414；取样器主体404的内部呈中空状，用于取样的腔室设置在取样器主体404的内部；取样器主体404的侧部设置可启闭的开口，可启闭的密封门414设置在可启闭的开口上；用于取样的腔室通过可启闭的密封门414在密封状态和取样状态之间切换。应当理解的是，取样器主体404和可启闭的密封门414的使用效果已经在前面取样器方案中进行说明，这里不再赘述。

更好的，参见图8和图10，为了便于可启闭的密封门414能够实现油品下的开启和闭合动作，最好是设置蓄电池405、电机406、电机连杆407、密封钢板410、转子408和钢丝线409；蓄电池405、电机406、电机连杆407、密封钢板410、转子408和钢丝线409分别设置在取样器主体404的内部；2个密封钢板410分别与取样器主体密封连接，2个密封钢板410和取样器主体之间限定的空腔为用于取样的腔室；蓄电池405与取样器主体固定连接，蓄电池405通过导线与电机406连接；蓄电池405和电机406分别设置在用于取样的腔室的外部；电机连杆407的其中一端穿过其中一个密封钢板410与电机406连接，电机连杆407的其中另一端设置在用于取样的腔室的内部；转子408和钢丝线409设置在用于取样的腔室的内部；电机连杆407的其中另一端与转子408连接；钢丝线409设置在转子408的径向方向上，钢丝线409的其中一端与转子408固定连接，钢丝线409的另一端与可启闭的密封门414连接；转子408具有缠绕状态和释放状态，电机406用于驱动转子408在缠绕状态和释放状态之间切换。

蓄电池405用于为电机406供电；电机406得电之后，可以通过电机连杆407带动转子408进行转动；由于钢丝线409的一端在转子408的径向方向连接在转子408上，钢丝线409的另一端连接在可启闭的密封门414上，当转子408进行正向转动时，钢丝线409逐渐的缠绕在转子408上，从而带动可启闭的密封门414处于开启状态；反之，当转子408进行逆向转动时，钢丝线409逐渐的脱离转子408，从而使得可启闭的密封门414回归至密封状态。

进一步的，参见图10，可启闭的密封门414上设置有旋转固定轴417、密封圈和弹性钢杆416；可启闭的密封门414设置在可启闭的开口处，可启闭的密封门414的中心线的上下两端分别设置旋转固定轴417，旋转固定轴417与取样器主体可转动的连接；密封圈设置在可启闭的密封门414上和/或可启闭的开口处的取样器主体404上，密封圈用于密封可启闭的密封门414与取样器主体404之间的间隙；

弹性钢杆416在旋转固定轴417的径向方向镶嵌在取样器主体上，弹性钢杆416与旋转固定轴417连接。

弹性钢杆416能够压迫可启闭的密封门414，使得常态下，可启闭的密封门414相对于取样器主体404保持密封状态；可启闭的密封门414与取样器主体404之间的间隙通过密封圈进行密封。

在本实施例中，参见图8和图10，前述的可启闭的密封门414优选的可以设置为两个，两个可启闭的密封门414以前述的转子408的轴心线为中心相互对称的分别设置在取样器主体404上；与之对应的是，缠绕在转子408上的钢丝线409至少为两条，其中一条钢丝线409两端分别与其中一个可启闭的密封门414和转子408连接，其中另一条钢丝线409两端分别与其中另一个可启闭的密封门414和转子408连接。当转子408转动时，两条钢丝线409分别带动两个可启闭的密封门414从密封状态转变为开启状态。

除前述内容之外，为了便于取样器和前述的尺带2进行连接，在尺带2具有连接环的基础上，参见图9，取样器上可以设置固定挂钩401，从而使得取样器通过固定挂钩401连接在尺带2的连接环上。还可以在固定挂钩401上设置卡紧杆413，用于遮挡固定挂钩401的开口。

除前述内容之外，参见图8，为了便于蓄电池405、电机406等部件的维修更换，可以将取样器设置为具有盖子402的可拆卸结构，具体为，在取样器本体的顶部设置开口，开口处的侧部表面设置外螺纹结构；在盖子402上设置内螺纹结构，使得盖子402通过其内螺纹结构与取样器本体的外螺纹结构可拆卸的螺纹连接。更好的是，还可以在盖子402和取样器本体之间的间隙中设置密封垫片403。前述的固定挂钩401可以设置在盖子402上。

本发明还提供了用于油罐液位测量及取样的方法，包括：

步骤S01:进行检尺操作前，将尺砣内的电阻型发热部件与外部电源连接进行充电; 当电阻型发热部件的温度满足预设温度时，断开外部电源；

步骤S02：进行检尺时，将尺带相对于尺架释放，尺砣随着尺带进行移动并沉入油罐内，满足预设温度的电阻型发热部件通过尺砣加热油罐内的油品；

步骤S03：确定测量起点，根据距测量起点获取尺砣的下降距离；

其中，当尺砣触碰到液面时，通过显示器读出液面距测量起点的距离；

当尺砣触碰到油水界面时，通过显示器读出油水界面距测量起点的距离；

当尺砣接近油罐底部时，将尺带的持续释放方式更改为步进释放方式，尺砣逐渐接近油罐底部；

当尺砣到达油罐底部时，利用显示器获取油罐底部距测量起点的距离；

步骤S04，将尺带相对于尺架卷收，当尺砣随着尺带从油罐内移动至油罐外时，停止卷收尺带，检尺结束；

步骤S05，在尺带上安装取样器，依照步骤S03中获取的液面距测量起点的距离和油罐底部距测量起点的距离，获得采样区间；再次释放尺带，将取样器释放到采样区间；

步骤S06，开启采样器，通过取样器对油罐中的油品或水采样；采样后将采样器进行密封；

步骤S07，再次卷收尺带，当采样器随着尺带从油罐内移动至油罐外时，停止卷收尺带，采样结束。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.用于油罐液位测量及取样的多功能装置，其特征在于，包括尺架、尺带、尺砣和取样器；所述尺砣通过所述尺带与所述尺架连接，所述尺带可活动的缠绕在所述尺架上；所述取样器可拆卸的连接在所述尺带上；

所述尺砣包括金属外壳、绝缘散热层和电阻型发热部件；所述绝缘散热层和所述电阻型发热部件设置在所述金属外壳的内部，所述绝缘散热层包裹在所述电阻型发热部件上；

所述电阻型发热部件与延伸至所述金属外壳外部的导线连接；

所述取样器的内部设置有用于取样的腔室，所述腔室具有密封状态和取样状态；

所述取样器上设置有与所述用于取样的腔室相通的可启闭的开口，所述用于取样的腔室通过所述可启闭的开口在密封状态和取样状态之间切换；

所述多功能装置还包括显示器和SIM卡；所述显示器和所述SIM卡分别设置在所述尺架上；

所述显示器和所述SIM卡电性连接；

所述SIM卡用于接收远程无线信号，所述远程无线信号通过所述SIM卡转变为远程数字信号；

所述显示器用于接收所述远程数字信号，所述远程数字信号的信息通过所述显示器显示；

所述多功能装置还包括MEMS压力传感器组件；所述MEMS压力传感器组件设置在所述金属外壳上；

所述MEMS压力传感器组件能够获取压力信号；

所述压力信号能够转变为MEMS压力传感器组件向所述SIM卡发射的所述远程无线信号。

2.根据权利要求1所述的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，其特征在于，所述电阻型发热部件包括PTC陶瓷发热元件；

所述绝缘散热层包括导热陶瓷；

所述金属外壳采用铜制成；

所述金属外壳上设置插座，所述电阻型发热部件通过所述导线与所述插座连接；

所述插座上设置密封盖，所述密封盖与所述插座可拆卸的连接。

3.根据权利要求1所述的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，其特征在于，所述MEMS压力传感器组件包括无线无源MEMS硅电容式压力传感器、GPRS数据传输模块、仪表放大器和ADC芯片；

所述无线无源MEMS硅电容式压力传感器、所述GPRS数据传输模块、所述仪表放大器和ADC芯片封装为一体；

所述无线无源MEMS硅电容式压力传感器用于获取所述压力信号，所述压力信号通过所述无线无源MEMS硅电容式压力传感器转换为压力输出信号；

所述压力输出信号传输至所述仪表放大器输入端，所述压力输出信号通过所述仪表放大器转变为压力放大信号；

所述压力放大信号传输至所述ADC芯片的输入端，所述压力放大信号通过所述ADC芯片进行编码后转换为压力编码信号；

所述压力编码信号传输至所述GPRS数据传输模块，所述压力编码信号通过所述GPRS数据传输模块转换为所述远程无线信号。

4.根据权利要求1所述的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，其特征在于，所述多功能装置还包括微型电动机、光学编码器和鼓轮；所述微型电动机、所述光学编码器和所述鼓轮分别安装在所述尺架上；

所述鼓轮可转动的与所述尺架连接，所述尺带缠绕在所述鼓轮上；

所述光学编码器用于计量所述鼓轮的旋转次数，所述鼓轮的所述旋转次数通过所述光学编码器转换为轮毂数字信号；

所述轮毂数字信号传输至所述显示器，所述轮毂数字信号的信息通过所述显示器显示；

所述微型电动机用于驱动所述鼓轮转动。

5.根据权利要求1所述的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，其特征在于，所述取样器包括取样器主体和可启闭的密封门；

所述取样器主体的内部呈中空状，所述用于取样的所述腔室设置在所述取样器主体的内部；

所述取样器主体的侧部设置所述可启闭的开口，所述可启闭的密封门设置在所述可启闭的开口上；

所述用于取样的腔室通过所述可启闭的密封门在密封状态和取样状态之间切换。

6.根据权利要求5所述的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，其特征在于，所述取样器还包括蓄电池、电机、电机连杆、密封钢板、转子和钢丝线；所述蓄电池、所述电机、所述电机连杆、所述密封钢板、所述转子和所述钢丝线分别设置在所述取样器主体的内部；

2个所述密封钢板分别与所述取样器主体密封连接，2个所述密封钢板和所述取样器主体之间限定的空腔为所述用于取样的腔室；

所述蓄电池与所述取样器主体固定连接，所述蓄电池通过导线与所述电机连接；

所述电机通过所述电机连杆与所述转子可转动的连接；

所述蓄电池和所述电机分别设置在所述用于取样的腔室的外部；所述电机连杆的其中一端穿过其中一个所述密封钢板与所述电机连接，所述电机连杆的其中另一端设置在所述用于取样的腔室的内部；

所述转子和所述钢丝线设置在所述用于取样的腔室的内部；所述电机连杆的其中另一端与所述转子连接；

所述钢丝线设置在所述转子的径向方向上，所述钢丝线的其中一端与所述转子固定连接，所述钢丝线的另一端与所述可启闭的密封门连接；

所述转子具有缠绕状态和释放状态，所述电机用于驱动所述转子在所述缠绕状态和所述释放状态之间切换。

7.根据权利要求5所述的用于油罐液位测量及取样的多功能装置，其特征在于，所述可启闭的密封门上设置有旋转固定轴、密封圈和弹性钢杆；

所述可启闭的密封门设置在所述可启闭的开口处，所述可启闭的密封门的中心线的上下两端分别设置所述旋转固定轴，所述旋转固定轴与所述取样器主体可转动的连接；

所述密封圈设置在所述可启闭的密封门上和/或所述可启闭的开口处的所述取样器主体上，所述密封圈用于密封所述可启闭的密封门与所述取样器主体之间的间隙；

所述弹性钢杆在所述旋转固定轴的径向方向镶嵌在所述取样器主体上，所述弹性钢杆与所述旋转固定轴连接。

8.根据权利要求1所述的用于油罐液位测量及取样的多功能装置的测量及取样方法，其特征在于，包括：

步骤S01:进行检尺操作前，将尺砣内的电阻型发热部件与外部电源连接进行充电; 当电阻型发热部件的温度满足预设温度时，断开外部电源；

步骤S02：进行检尺时，将尺带相对于尺架释放，尺砣随着尺带进行移动并沉入油罐内，满足预设温度的电阻型发热部件通过尺砣加热油罐内的油品；

步骤S03：确定测量起点，根据距测量起点获取尺砣的下降距离；

其中，当尺砣触碰到液面时，通过显示器读出液面距测量起点的距离；

当尺砣触碰到油水界面时，通过显示器读出油水界面距测量起点的距离；

当尺砣接近油罐底部时，将尺带的持续释放方式更改为步进释放方式，尺砣逐渐接近油罐底部；

当尺砣到达油罐底部时，利用显示器获取油罐底部距测量起点的距离；

步骤S04，将尺带相对于尺架卷收，当尺砣随着尺带从油罐内移动至油罐外时，停止卷收尺带，检尺结束；

步骤S05，在尺带上安装取样器，依照步骤S03中获取的液面距测量起点的距离和油罐底部距测量起点的距离，获得采样区间；再次释放尺带，将取样器释放到所述采样区间；

步骤S06，开启采样器，通过取样器对油罐中的油品或水采样；采样后将采样器进行密封；

步骤S07，再次卷收尺带，当采样器随着尺带从油罐内移动至油罐外时，停止卷收尺带，采样结束。

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