CN111337853B - 一种罐车接地检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种罐车接地检测系统及方法，该系统包括：与罐车部件相连的接车连接器、与接地体相连的接地连接器；分别与接车连接器和接地连接器连接的通断开关；串联设置在接车连接器和接地连接器之间的检测模块和转换开关；与检测模块连接的中央处理单元；检测模块包括并联的电阻检测单元和电容检测单元；中央处理单元用于与转换开关、通断开关、电阻检测单元及电容检测单元构成电阻检测电路及电容检测电路；根据导通电阻和对地电容双重检测，确定罐车是否有效接地。利用本发明，可以避免出现“假接车”现象，确保罐车有效接地。

Description

一种罐车接地检测系统及方法

技术领域

本发明涉及接地技术领域，具体涉及一种罐车接地检测系统及方法。

背景技术

易燃易爆品装卸过程会产生大量静电，一旦静电积聚极易引发燃烧甚至爆炸。为防止出现静电事故隐患，汽车罐车装卸作业时需要将罐车与接地体等电位连接以释放静电，同时实时监测罐车接地状况。

现有接地检测系统通常采用图1所示的“导通电阻”检测原理，通过检测接地体与罐车之间导通电阻，并与预设的电阻阈值对比。当导通电阻低于电阻阈值时，判断罐车与接地体电导通良好；否则，判断罐车与接地体电导通不良。

上述现有检测系统的实质是检测接地体与罐车部件之间的电导通性，无法识别真正需要释放静电的罐体是否有效接地。在实际操作过程中，罐车罐体往往体积大且结构不规则，接地检测系统只能通过较小的罐车部件(如阀门、管路等)间接连接到罐体。一些罐车部件受密封件、涂层或者锈蚀等影响，往往与罐体之间存在电导通不良。现有的接地检测系统无法识别此类罐车部件，容易出现“假接车”导致漏报警。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种罐车接地检测系统及方法，不仅可以防止接地体与罐车部件之间电导通不良，还可以准确识别罐车部件与罐体之间电导通性，避免出现“假接车”现象，确保罐车有效接地。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种罐车接地检测系统，所述系统包括：与罐车部件相连的接车连接器、与接地体相连的接地连接器；分别与接车连接器和接地连接器连接的通断开关；串联设置在接车连接器和接地连接器之间的检测模块和转换开关；与所述检测模块连接的中央处理单元；所述检测模块包括并联的电阻检测单元和电容检测单元；

所述中央处理单元用于与所述转换开关、所述通断开关、以及所述电阻检测单元构成电阻检测电路，检测罐车部件与接地体之间导通电阻；还用于与所述转换开关、所述通断开关、以及所述电容检测单元构成电容检测电路，检测罐车部件与大地之间对地电容；根据对导通电阻及对地电容的双重检测，确定罐车是否有效接地。

可选地，所述系统还包括：并联设置在所述电容检测单元与所述接车连接器之间的旁路开关以及与罐车对地电容大小相当的等效电容；

所述中央处理单元，还用于在所述罐车存在第二接地通路时，所述旁路开关断开，与所述转换开关、所述电容检测单元、以及所述等效电容构成电容检测旁路，通过检测等效电容确定罐车部件与罐体之间电导通性。

可选地，所述中央处理单元还与所述旁路开关相连，用于控制所述旁路开关的闭合或断开。

可选地，所述接车连接器和/或所述接地连接器为具有至少两个金属触点的接地夹。

可选地，所述接车连接器和/或所述接地连接器为两个接线端子。

可选地，所述中央处理单元还分别与所述通断开关和所述转换开关连接，用于控制所述转换开关、所述通断开关分别形成所述电阻检测电路和所述电容检测电路。

一种罐车接地检测方法，所述方法包括：

触发转换开关和通断开关动作，构成电阻检测电路，检测罐车部件与接地体之间导通电阻；

如果所述导通电阻小于预设的电阻阈值，判断罐车部件与接地体之间电导通良好；再次触发转换开关和通断开关动作，构成电容检测电路，检测罐车部件与大地之间对地电容；

如果所述对地电容大于预设的电容阈值，则判断罐车部件与罐体之间电导通良好；

如果罐车部件与接地体之间电导通良好、并且罐车部件与罐体之间也电导通良好，则确定罐车接地有效。

可选地，所述电阻阈值设定范围为10Ω～100Ω。

可选地，所述电容阈值设定范围为100pf～1000pf。

可选地，所述方法还包括：

在所述罐车存在第二接地通路时，触发旁路开关动作，使所述电容检测电路形成电容检测旁路，通过检测等效电容，确定罐车部件与罐体之间电导通性。

本发明实施例提供的罐车接地检测系统及方法，分别检测罐车部件与接地体之间导通电阻以及罐车部件与大地之间对地电容，通过导通电阻和对地电容的双重检测，不仅可以防止接地体与罐车部件之间电导通不良，还可以准确识别罐车部件与罐体之间电导通性，避免了“假接车”现象导致的漏报警，有效保证了罐车作业时的安全性。

针对一些应用场景中罐车存在第二接地通路的情况，本发明方案还可进一步通过等效电容检测判断罐车部件与罐体之间电导通性，从而使本发明方案可以更好地应用于不同的应用场景，提高了方案的灵活性和适应性。

附图说明

图1为现有技术的检测原理示意图；

图2为本发明罐车接地检测系统的一种原理框图；

图3为本发明系统中电阻检测电路原理框图；

图4为本发明系统中电容检测电路原理框图；

图5为本发明系统中电容检测旁路原理框图；

图6为本发明罐车接地检测方法的一种流程图；

图7为本发明罐车接地检测方法的另一种流程图。

具体实施方式

为了更加清楚、明确的阐述本发明的技术方案和目的，以下对本发明做进一步的详细说明。此处所描述的具体实施方法仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

众所周知，由于空气的绝缘作用，任何导体与大地都存在一个“对地电容”，其大小主要取决于导体的对地面积以及对地间距，对地电容与导体的对地面积成正比，与对地间距成反比。罐车由于轮胎的绝缘作用，无论是罐体还是罐车部件都与大地存在上述的“对地电容”。罐体对地面积远大于罐车部件，因此罐体的对地电容也远大于阀门和管路等罐车部件。根据文献记载及实测结果，罐体的对地电容往往超过1000pF，但阀门、管路等罐车部件对地电容通常低于100pF。

为此，本发明提供一种罐车接地检测系统及方法，由中央处理单元控制转换开关及通断开关、电阻检测单元及电容检测单元，分别构成电阻检测电路及电容检测电路，从而不仅检测罐车部件与接地体之间导通电阻，还可检测罐车部件与大地之间对地电容，根据罐车部件与接地体之间导通电阻以及罐车部件与大地之间对地电容进行综合判断。在所述导通电阻较小的情况下，如果所述对地电容较高，说明罐车部件与罐体电导通良好，进而确定罐车有效接地；如果所述对地电容较低，说明罐车部件与罐体电导通不良，进而确定罐车无效接地。

下面结合附图对本发明的实施方式做详细说明。

如图2所示，为本发明罐车接地检测系统的原理框图，该系统包括：中央处理单元10、检测模块20、转换开关4、通断开关5、接车连接器6和接地连接器7。其中，所述检测模块20包括电阻检测单元21和电容检测单元22。

其中，接车连接器6与罐车部件相连；接地连接器7与接地体相连；通断开关5分别与接车连接器6和接地连接器7连接；检测模块20和转换开关4串联设置在接车连接器6和接地连接器7之间；中央处理单元10与所述检测模块20连接。

在本发明系统中，所述中央处理单元10用于与所述转换开关4、所述通断开关5、以及所述电阻检测单元21构成电阻检测电路，检测罐车部件与接地体之间导通电阻；还用于与所述转换开关4、所述通断开关5、以及所述电容检测单元22构成电容检测电路，检测罐车部件与大地之间对地电容；所述中央处理单元10根据对导通电阻及对地电容的双重检测结果，确定罐车是否有效接地。

在实际应用中，所述通断开关5可以采用具有两个端子的开关，其两端分别连接到接车连接器6和接地连接器7。所述转换开关4可以采用具有三个端子的开关，三个端子分别为：公共端、常开端和常闭端，其公共端和常闭端分别连接到接地连接器7和电阻检测单元21，其常开端连接到电容检测单元22。

在检测中，先由电阻检测电路检测罐车部件与接地体之间导通电阻；如果所述导通电阻小于预设的电阻阈值，说明罐车部件与接地体之间电导通良好；否则说明罐车无效接地。在罐车部件与接地体之间电导通良好的情况下，再由电容检测电路检测罐车部件与大地之间对地电容；如果所述对地电容大于预设的电容阈值，则判断罐车部件与罐体之间电导通良好，说明罐车有效接地，否则说明罐车无效接地。

需要说明的是，在实际应用中，上述转换开关4和通断开关5可以由中央处理单元10控制，也即中央处理单元10还分别与所述通断开关5、转换开关4相连，以控制所述通断开关5的闭合和断开，控制转换开关4与电阻检测单元21连接或者与电容检测单元22连接。当然，上述转换开关4和通断开关5也可以由人工控制，对此本发明实施例不做限定。

另外，所述检测模块20中的电阻检测单元21和电容检测单元22执行相应检测的过程可以由中央处理单元10来触发，比如接收到中央处理单元10发出的检测指令后进行相应检测。

为方便现场操作，接车连接器6可采用能够与罐车快速连接或断开的接地夹。该接地夹具有至少两个分别用作测量极6T和接地极6E的金属触点。该测量极6T同时连接到电阻检测单元21和电容检测单元22，该接地极6E连接到通断开关5。同样，接地连接器7也可以采用类似的接地夹。

接地连接器7可采用两个分别用作测量极7T和接地极7E的接线端子，通过螺栓可靠连接到接地体。该测量极7T连接到转换开关4，该接地极7E连接到通断开关5。同样，接车连接器6也可以采用类似的两个接线端子。

图3和图4分别为本发明系统中电阻检测电路及电容检测电路原理框图，下面进一步结合图3和图4详细阐述本发明的工作原理。

如图3所示，电阻检测单元21实时监测罐车部件8与接地体9之间导通电阻。当该电阻大于等于预设的电阻阈值时，说明罐车部件8与接地体9之间电导通不良，判断为罐车无效接地；当该电阻小于预设的电阻阈值时，说明罐车部件8与接地体9之间电导通良好，需要再进一步通过图4所示电容检测电路进行罐车部件8对地电容检测，根据检测结果判断罐车部件8与罐体之间电导通性。

如图4所示，转换开关4由电阻检测单元21切换到电容检测单元22，通断开关5断开，构成电容检测电路。电容检测单元22检测罐车部件8与大地之间的对地电容。当该对地电容较高时，比如大于预设的电容阈值，说明罐车部件8与罐体电导通良好，确定罐车有效接地；当该对地电容较低时，比如小于或等于所述电容阈值，说明罐车部件8与罐体电导通不良，确定罐车无效接地。

需要说明的是，在实际应用中，上述转换开关4和通断开关5可以由中央处理单元10控制，也可以由人工控制，对此本发明实施例不做限定。另外，所述电阻阈值可以设定为10Ω～100Ω，所述电容阈值可以设定为100pf～1000pf。

本发明实施例提供的罐车接地检测系统，分别检测罐车部件与接地体之间导通电阻以及罐车部件与大地之间对地电容，通过导通电阻和对地电容的双重检测，不仅可以防止接地体与罐车部件之间电导通不良，还可以准确识别罐车部件与罐体之间电导通性，避免了“假接车”现象导致的漏报警，有效保证了罐车作业时的安全性。

进一步地，考虑到某些应用场景下，除本发明所述的接地检测系统构成的接地通路外，罐车可能还存在其它接地通路。例如，罐车采用金属管路装卸时，罐车的罐体通过金属管路与地面管路设施相连进而与接地体形成了第二接地通路，此时罐体与大地间对地电容极为微小，无法通过对地电容判断罐车部件与罐体之间电导通性。

为此，作为本发明的进一步改进，图5给出了本发明的另一实施例。在该实施例中，所述系统还包括：并联设置在所述电容检测单元22与所述接车连接器6之间的旁路开关以及与罐车对地电容大小相当的等效电容51。

下面继续参照图5进一步阐述本发明该实施例的工作原理：在罐车存在第二接地通路情况下，当系统通过导通电阻判断罐车部件8与接地体9之间电导通良好后，系统再进一步通过检测等效电容51判断罐车部件8与罐体之间电导通性。此时，转换开关4由电阻检测单元21切换到电容检测单元22，通断开关5断开，旁路开关52断开，构成图5所示的电容检测旁路。当电容检测单元22检测的等效电容大于设定的电容阈值时，说明罐车部件8与罐体之间电导通良好，识别为罐车有效接地；否则，说明罐车部件8与罐体之间电导通不良，识别为罐车无效接地。

需要说明的是，在实际应用中，上述旁路开关52同样可以由中央处理单元10来控制其通断，也可以根据需要手工控制，对此本发明实施例不做限定。

相较于图2所示实施例的方案，图5所示的本发明系统具有更好的适用范围，而且大大提高了系统的灵活性和适应性，同时也方便了用户的操作。

相应地，本发明还提出了一种罐车接地检测方法，如图6所示，是该方法的一种流程图，包括以下步骤：

步骤601，触发转换开关和通断开关动作，构成电阻检测电路，检测罐车部件与接地体之间导通电阻。

步骤602，判断所述导通电阻是否小于预设的电阻阈值；如果是，执行步骤603；否则，执行步骤608。

步骤603，确定罐车部件与接地体之间电导通良好。

步骤604，再次触发转换开关和通断开关动作，构成电容检测电路，检测罐车部件与大地之间对地电容。

步骤605，判断所述对地电容是否大于预设的电容阈值；如果是，执行步骤606；否则，执行步骤608。

步骤606，确定罐车部件与罐体之间电导通良好。

步骤607，确定罐车接地有效。

步骤608，确定罐车接地无效。

需要说明的是，所述转换开关和通断开关的触发可以由手工或系统自动触发，对此本发明不做限定。而且，在检测罐车部件与接地体之间电导通性时，所述通断开关将罐车部件与接地体连接，所述转换开关将检测系统切换到电阻检测电路；在检测罐车部件与大地之间对地电容时，所述通断开关将罐车部件与接地体断开，所述转换开关将检测系统切换到电容检测电路。

在实际应用中，所述电阻阈值可以设定范围为10Ω～100Ω，所述电容阈值可以设定范围为100pf～1000pf。

本发明实施例提供的罐车接地检测方法，分别检测罐车部件与接地体之间导通电阻以及罐车部件与大地之间对地电容，通过导通电阻和对地电容的双重检测，不仅可以防止接地体与罐车部件之间电导通不良，还可以准确识别罐车部件与罐体之间电导通性，避免了“假接车”现象导致的漏报警，有效保证了罐车作业时的安全性。

如图7所示，是本发明罐车接地检测方法的另一种流程图，包括以下步骤：

步骤701，触发转换开关和通断开关动作，构成电阻检测电路，检测罐车部件与接地体之间导通电阻。

步骤702，判断所述导通电阻是否小于预设的电阻阈值；如果是，执行步骤703；否则，执行步骤712。

步骤703，确定罐车部件与接地体之间电导通良好。

步骤704，触发转换开关和通断开关动作，构成电容检测电路。

步骤705，判断罐车是否存在第二接地通路；如果否，则执行步骤706；如果是，则执行步骤707。

步骤706，通过所述电容检测电路检测罐车部件与大地之间对地电容；然后执行步骤708。

步骤707，触发旁路开关动作，使所述电容检测电路形成电容检测旁路，检测罐车部件与大地之间等效电容；然后执行步骤708。

步骤708，判断所述对地电容/等效电容是否大于预设的电容阈值；如果是，执行步骤709；否则，执行步骤711。

步骤709，确定罐车部件与罐体之间电导通性良好。

步骤710，确定罐车接地有效。

步骤711，确定罐车接地无效。

需要说明的是，在实际应用中，上述旁路开关可采用常闭开关，并且对上述步骤704至步骤707的先后顺序不做限定，也就是说，也可以在构成电容检测电路之前先判断是否存在第二接地通路，如果不存在，则通过触发转换开关和通断开关动作，构成电容检测电路，进行罐车部件与大地之间电容检测；如果存在，则通过触发转换开关、通断开关、以及旁路开关动作，构成电容检测旁路，进行罐车部件与大地之间等效电容检测。

相较于图6所示实施例的方案，图7所示的本发明方法具有更好的环境适应性，大大提高了系统的灵活性和适应性，同时也方便了用户的操作。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统，其仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种罐车接地检测系统，其特征在于，所述系统包括：与罐车部件相连的接车连接器、与接地体相连的接地连接器；分别与接车连接器和接地连接器连接的通断开关；串联设置在接车连接器和接地连接器之间的检测模块和转换开关；与所述检测模块连接的中央处理单元；所述检测模块包括并联的电阻检测单元和电容检测单元；

所述中央处理单元用于与所述转换开关、所述通断开关、以及所述电阻检测单元构成电阻检测电路，检测罐车部件与接地体之间导通电阻；还用于与所述转换开关、所述通断开关、以及所述电容检测单元构成电容检测电路，检测罐车部件与大地之间对地电容；根据对导通电阻及对地电容的双重检测，确定罐车是否有效接地；

并联设置在所述电容检测单元与所述接车连接器之间的旁路开关以及与罐车对地电容大小相当的等效电容；

所述中央处理单元，还用于在所述罐车存在第二接地通路时，所述旁路开关断开，与所述转换开关、所述电容检测单元、以及所述等效电容构成电容检测旁路，通过检测等效电容确定罐车部件与罐体之间电导通性；

所述中央处理单元还与所述旁路开关相连，用于控制所述旁路开关的闭合或断开；

其中电阻阈值设定范围为10Ω～100Ω；电容阈值设定范围为100pf～1000pf。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接车连接器和/或所述接地连接器为具有至少两个金属触点的接地夹。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接车连接器和/或所述接地连接器为两个接线端子。

4.如权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述中央处理单元还分别与所述通断开关和所述转换开关连接，用于控制所述转换开关、所述通断开关分别形成所述电阻检测电路和所述电容检测电路。

5.一种使用权利要求1-4任一所述的罐车接地检测系统的罐车接地检测方法，其特征在于，所述方法包括：

触发转换开关和通断开关动作，构成电阻检测电路，检测罐车部件与接地体之间导通电阻；

如果所述导通电阻小于预设的电阻阈值，判断罐车部件与接地体之间电导通良好；再次触发转换开关和通断开关动作，构成电容检测电路，检测罐车部件与大地之间对地电容；

如果所述对地电容大于预设的电容阈值，则判断罐车部件与罐体之间电导通良好；

如果罐车部件与接地体之间电导通良好、并且罐车部件与罐体之间也电导通良好，则确定罐车接地有效；

在所述罐车存在第二接地通路时，触发旁路开关动作，使所述电容检测电路形成电容检测旁路，通过检测等效电容，确定罐车部件与罐体之间电导通性；其中所述电阻阈值设定范围为10Ω～100Ω；所述电容阈值设定范围为100pf～1000pf。

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