CN112555673A - 一种基于物联网应用智能低温液体贮罐 - Google Patents

一种基于物联网应用智能低温液体贮罐 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，能够实现对贮罐的进液、出液和排空操作的自动控制，能够保证真空绝热层的真空状态，并能够实现对贮罐内部工况的实时可视化检测。通过远程控制平台对贮罐进行进液、出液、排空智能化自动操作。在贮罐的进液口、出液口和排空口安装耐低温电磁阀，电磁阀通过远程控制平台进行开关控制。贮罐内壁上限位置安装上液位传感器，下限位置安装下液位传感器，通过上下液位传感器对贮罐进行自动进液。可通过远程视频监测系统实现对液位和其他工况参数如温度、压力的实时监控。贮罐安装一个CCD摄像头可沿内壁环形轨道进行移动，各个角度拍摄管内状态实时将罐内工况传送到远程控制平台。

Description

一种基于物联网应用智能低温液体贮罐
技术领域
本发明涉及液体储存装置技术领域，具体涉及一种基于物联网应用智能低温液体贮罐。
背景技术
液氧、液氮、液氩等是工业生产中常用的低温液体，并且在国民经济中的应用越来越广泛。本发明专利主要针对研究所或学校在对低温液体进行贮存实验时提供一个智能化、可视化、可远程控制低温液体进、出、真空绝热的低温液体贮罐。
现有低温液体贮罐的主要缺点有：⑴智能化程度低，贮罐进行进液、出液、排空时需要人工手动操作相关阀门进行操作，存在一定的安全隐患；⑵现有贮罐主要采用在贮罐内、外壁之间静态真空的方式进行绝热保温，保温效果随贮罐使用时间增加会降低；⑶现有贮罐均为封闭式贮罐，不能对贮罐内部的工况进行实时可视化监测。
因此目前缺少一种适用于物联网应用智能低温液体贮罐。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，能够实现对贮罐的进液、出液和排空操作的自动控制，能够保证真空绝热层的真空状态，并能够实现对贮罐内部工况的实时可视化检测。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，包括双层储罐、压力表接口、进液口电磁阀、步进电机、出液口电磁阀、排空口电磁阀、下液位传感器、上液位传感器、CCD导轨、丝杠、温度传感器、光栅尺、CCD摄像头以及远程控制平台。
双层储罐包括内筒和外筒，其中液体储存于内筒内，内筒和外筒之间为真空绝热层。
内筒上端设有进液口，进液口伸出外筒顶部，进液口在外筒外部设置进液口电磁阀，，进液口电磁阀用于控制进液口的打开与关闭；进液口与内筒和外筒连接处密封处理；内筒下端设有出液口，出液口伸出外筒，出液口在外筒外部设置出液口电磁阀，出液口电磁阀用于控制出液口的打开与关闭；出液口与内筒和外筒连接处密封处理；内筒内壁上端设置一个上液位限制位，上液位限制位处设置上液位传感器，用于获取内筒液位是否达到上液位限制位信息，并发送至远程控制平台；内筒下端设置下液位传感器，下液位限制位处设置下液位传感器，用于获取内筒液位是否达到下液位限制位信息，并发送至远程控制平台。
丝杠垂直设置于内筒内部，丝杠上端伸出内筒以及外筒，丝杠与内筒和外筒的连接处密封处理；丝杠位于外筒外部的部分连接步进电机；丝杠上设置CCD导轨，CCD导轨绕内筒内壁一周；CCD导轨上安装CCD摄像头；步进电机带动丝杠运动，从而带动CCD导轨沿丝杠上下直线运动；CCD摄像头沿CCD导轨运动；CCD摄像头拍摄内筒内部图像，发送至远程控制平台。
外筒顶部进液口处设置压力表接口，用于检测内筒压力，发送至远程控制平台。
温度传感器设置于内筒内部，用于检测内筒内部的温度，发送至远程控制平台。
光栅尺安装丝杠上，用于测量内筒内部液面位置，发送至远程控制平台。
远程控制平台根据接收的信息，对液体贮罐的实时状态进行监测。
进一步地，远程控制平台判断当内筒液位达到下液位限制位时，给进液口电磁阀发送指令，打开进液口电磁阀进行进液；当内筒液位达到上液位限制位时，远程控制平台给进液口电磁阀发送指令，关闭进液口电磁阀停止进液。
进一步地，远程控制平台接收到光栅尺测量的内筒内部液面位置，判断若内筒内部液面位置发生变化，远程控制平台发送指令驱动步进电机旋转丝杠带动固定在丝杠上的光栅尺随液位运动直到液位稳定。
进一步地，贮罐还设置有真空计和真空泵接口。外筒顶部设置真空计，真空计探头深入真空绝热层，用于检测真空绝热层的真空状态，并发送至远程控制平台；真空计探头与外筒连接处密封。
贮罐的外筒下端开设真空泵接口，用于连接真空泵为真空绝热层抽真空。
进一步地，远程控制平台获取真空计检测到的真空绝热层的真空度，当真空度低于预设的阀值时，远程控制平台发送指令开启真空泵抽真空，当真空度达到阀值时，远程控制平台发送指令关闭真空泵。
进一步地，贮罐的内筒下端还开设排空口，排空口伸出外筒，排空口在外筒外部设置排空口电磁阀；排空口电磁阀控制排空口的打开与关闭。
有益效果：
1、本发明提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，可通过远程控制平台对贮罐进行进液、出液、排空智能化自动操作。在贮罐的进液口、出液口和排空口安装耐低温电磁阀，电磁阀通过远程控制平台进行开关控制。贮罐内壁上限位置安装上液位传感器，下限位置安装下液位传感器，通过上下液位传感器对贮罐进行自动进液。
2、本发明提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，通过真空计与远程控制平台连接，通过远程控制平台对内外壁之间的真空度进行控制，使内外壁之间的真空度长期自动保持在一个比较高的水平，保证内外壁之间的真空绝热，降低漏热率，提高低温液体的利用率。
3、本发明提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，可通过远程视频监测系统实现对液位和其他工况参数如温度、压力的实时监控。贮罐安装一个CCD摄像头可沿内壁环形轨道进行移动，各个角度拍摄管内状态实时将罐内工况传送到远程控制平台。液位传感器在贮罐内液位发生变化时将信号发送到控制台，控制台控制步进电机带动丝杠随液面运动并将温度和液面位置发送给控制平台。罐体顶部装有压力计对罐内压力进行测量并将信号反馈到控制平台。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐外型结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐内部结构正面示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐内部结构侧面示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐远程控制平台的控制系统组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，包括双层储罐、压力表接口、进液口电磁阀、步进电机、出液口电磁阀、排空口电磁阀、下液位传感器、上液位传感器、CCD导轨、丝杠、温度传感器、光栅尺、CCD摄像头以及远程控制平台。本发明实施例提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐外型结构如图1所示；本发明实施例提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐内部结构正面如图2所示；本发明实施例提供的一种基于物联网应用智能低温液体贮罐内部结构侧面如图3所示。
双层储罐包括内筒和外筒，其中液体储存于内筒内，内筒和外筒之间为真空绝热层。
内筒上端设有进液口，进液口伸出外筒顶部，进液口在外筒外部设置进液口电磁阀，，进液口电磁阀用于控制进液口的打开与关闭；进液口与内筒和外筒连接处密封处理；内筒下端设有出液口，出液口伸出外筒，出液口在外筒外部设置出液口电磁阀，出液口电磁阀用于控制出液口的打开与关闭；出液口与内筒和外筒连接处密封处理；内筒内壁上端设置一个上液位限制位，上液位限制位处设置上液位传感器，用于获取内筒液位是否达到上液位限制位信息，并发送至远程控制平台；内筒下端设置下液位传感器，下液位限制位处设置下液位传感器，用于获取内筒液位是否达到下液位限制位信息，并发送至远程控制平台。
丝杠垂直设置于内筒内部，丝杠上端伸出内筒以及外筒，丝杠与内筒和外筒的连接处密封处理；丝杠位于外筒外部的部分连接步进电机；丝杠上设置CCD导轨，CCD导轨绕内筒内壁一周；CCD导轨上安装CCD摄像头；步进电机带动丝杠运动，从而带动CCD导轨沿丝杠上下直线运动；CCD摄像头沿CCD导轨运动；CCD摄像头拍摄内筒内部图像，发送至远程控制平台。
外筒顶部进液口处设置压力表接口，用于检测内筒压力，发送至远程控制平台。
温度传感器设置于内筒内部，用于检测内筒内部的温度，发送至远程控制平台。
光栅尺安装丝杠上，用于测量内筒内部液面位置，发送至远程控制平台。
远程控制平台根据接收的信息，对液体贮罐的实时状态进行监测。
远程控制平台判断当内筒液位达到下液位限制位时，给进液口电磁阀发送指令，打开进液口电磁阀进行进液；当内筒液位达到上液位限制位时，远程控制平台给进液口电磁阀发送指令，关闭进液口电磁阀停止进液。
远程控制平台接收到光栅尺测量的内筒内部液面位置，判断若内筒内部液面位置发生变化，远程控制平台发送指令驱动步进电机旋转丝杠带动固定在丝杠上的光栅尺随液位运动直到液位稳定。
本发明提供的基于物联网应用智能低温液体贮罐还设置有真空计和真空泵接口；外筒顶部设置真空计，真空计探头深入真空绝热层，用于检测真空绝热层的真空状态，并发送至远程控制平台；真空计探头与外筒连接处密封；贮罐的外筒下端开设真空泵接口，用于连接真空泵为真空绝热层抽真空。
远程控制平台获取真空计检测到的真空绝热层的真空度，当真空度低于预设的阀值时，远程控制平台发送指令开启真空泵抽真空，当真空度达到阀值时，远程控制平台发送指令关闭真空泵。
贮罐的内筒下端还开设排空口，排空口伸出外筒，排空口在外筒外部设置排空口电磁阀；排空口电磁阀控制排空口的打开与关闭。
如图4所示为远程控制平台的系统原理图，包括工作系统、真空绝热系统以及工况检测系统。
其中工作系统的工作原理和过程：
远程控制平台集成进行总体控制，需要进液时给电磁阀发送指令打开电磁阀进行进液，出液结束发送指令关闭出液电磁阀，需要对整个罐体排空时对排空电磁阀发送指令。当罐内液位低于下限液位计位置时，控制平台发送指令给进液电磁阀打开进液口对罐体进行进液；液面到达上限液位计位置时，液位计发送信号给控制台，控制台关闭进液口电磁阀。
远程控制平台用于真空绝热，即图4中真空绝热系统：
该作用是长期自动保证罐体内外壁之间的真空度，当真空度低于阀值时，控制平台发送指令开启真空泵抽真空，当真空度达到阀值时，真空泵停止工作。
远程控制平台用于工况监测，即图4中的工况监测系统：
温度、压力检测分别通过热电阻低温传感器和压力计进行检测。内部工况通过CCD摄像头适时传输给远程控制平台进行显示。液位监测通过液位传感器和丝杠、步进电机来实现，当罐体内液位发生变化时，液位传感器发送信号给控制平台，控制平台驱动步进电机旋转滚珠丝杠带动固定在滚珠丝杠上的液位传感器随液位运动直到液位稳定，光栅尺将液位位置传送到控制平台进行监测。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (6)

1.一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，其特征在于，包括双层储罐、压力表接口、进液口电磁阀、步进电机、出液口电磁阀、排空口电磁阀、下液位传感器、上液位传感器、CCD导轨、丝杠、温度传感器、光栅尺、CCD摄像头以及远程控制平台；
所述双层储罐包括内筒和外筒，其中液体储存于内筒内，内筒和外筒之间为真空绝热层；
所述内筒上端设有进液口，进液口伸出所述外筒顶部，进液口在外筒外部设置所述进液口电磁阀，，所述进液口电磁阀用于控制进液口的打开与关闭；进液口与内筒和外筒连接处密封处理；所述内筒下端设有出液口，出液口伸出所述外筒，出液口在外筒外部设置所述出液口电磁阀，所述出液口电磁阀用于控制出液口的打开与关闭；出液口与内筒和外筒连接处密封处理；所述内筒内壁上端设置一个上液位限制位，所述上液位限制位处设置上液位传感器，用于获取内筒液位是否达到上液位限制位信息，并发送至所述远程控制平台；所述内筒下端设置下液位传感器，下液位限制位处设置下液位传感器，用于获取内筒液位是否达到下液位限制位信息，并发送至所述远程控制平台；
所述丝杠垂直设置于所述内筒内部，丝杠上端伸出内筒以及外筒，丝杠与内筒和外筒的连接处密封处理；丝杠位于外筒外部的部分连接所述步进电机；所述丝杠上设置CCD导轨，所述CCD导轨绕内筒内壁一周；CCD导轨上安装所述CCD摄像头；步进电机带动丝杠运动，从而带动CCD导轨沿丝杠上下直线运动；CCD摄像头沿CCD导轨运动；所述CCD摄像头拍摄内筒内部图像，发送至所述远程控制平台；
所述外筒顶部进液口处设置所述压力表接口，用于检测内筒压力，发送至所述远程控制平台；
所述温度传感器设置于内筒内部，用于检测内筒内部的温度，发送至所述远程控制平台；
所述光栅尺安装丝杠上，用于测量内筒内部液面位置，发送至所述远程控制平台；
所述远程控制平台根据接收的信息，对所述液体贮罐的实时状态进行监测。
2.如权利要求1所述的液体贮罐，其特征在于，所述远程控制平台判断当内筒液位达到下液位限制位时，给所述进液口电磁阀发送指令，打开所述进液口电磁阀进行进液；当内筒液位达到上液位限制位时，所述远程控制平台给所述进液口电磁阀发送指令，关闭所述进液口电磁阀停止进液。
3.如权利要求1所述的液体贮罐，其特征在于，所述远程控制平台接收到光栅尺测量的内筒内部液面位置，判断若内筒内部液面位置发生变化，远程控制平台发送指令驱动步进电机旋转丝杠带动固定在丝杠上的光栅尺随液位运动直到液位稳定。
4.如权利要求1所述的液体贮罐，其特征在于，还设置有真空计和真空泵接口；
所述外筒顶部设置真空计，真空计探头深入真空绝热层，用于检测所述真空绝热层的真空状态，并发送至所述远程控制平台；真空计探头与外筒连接处密封；
所述贮罐的外筒下端开设真空泵接口，用于连接真空泵为真空绝热层抽真空。
5.如权利要求4所述液体贮罐，其特征在于，所述远程控制平台获取真空计检测到的所述真空绝热层的真空度，当真空度低于预设的阀值时，远程控制平台发送指令开启所述真空泵抽真空，当真空度达到阀值时，远程控制平台发送指令关闭所述真空泵。
6.如权利要求1～5任一所述液体贮罐，其特征在于，所述贮罐的内筒下端还开设排空口，排空口伸出外筒，排空口在外筒外部设置排空口电磁阀；所述排空口电磁阀控制排空口的打开与关闭。
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