CN112783058A - 一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统，包括：中控终端、UI设备、车辆传感器层和云平台接口，中控终端与UI设备、车辆传感器层数据连接，中控终端与云平台通过网络连接；中控终端，用于接入并采集移动式压力容器传感器层各终端设备数据；UI设备，用于与用户进行指令和信息交换、获取用户控制信息的基本接口；车辆传感器层，用于向中控终端提供罐体的各类安全运维数据。本发明能够以现场监测设备和传感器为感知终端，以小型化低功耗智能车载中控终端作为边缘计算和数据处理的核心部件，最终实现移动式压力容器定位导航、储运物质安全监测、危险处置记录、过程分析管理等功能。

Description

一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统

技术领域

本发明涉及自动监控技术领域，更具体的说是涉及一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统。

背景技术

移动式压力容器是指由罐体或者大容积钢质无缝气瓶与走行装置或者框架采用永久性连接组成的运输装备，包括铁路罐车、汽车罐车、长管拖车、罐式集装箱和管束式集装箱等。移动式压力容器具有介质多为易燃易爆、使用地点不固定、操作人员不固定的特点，增加了相关运营、管理部门的监管难度和监管复杂程度。

因此，如何实现移动式压力容器定位导航、储运物质健康实时监测、危险情况及危险行为的记录和处置、设备/人员工作流程及健康状态的分析管理等工作，是我们亟待解决的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统，能够以现场监测设备和传感器为感知终端，以小型化低功耗智能车载中控终端作为边缘计算和数据处理的核心部件，最终实现移动式压力容器定位导航、储运物质安全监测、危险处置记录、过程分析管理等功能。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统，包括：中控终端、UI设备、车辆传感器层和云平台，中控终端与UI设备、车辆传感器层数据连接，中控终端与云平台网络连接；所述中控终端，用于接入并采集移动式压力容器传感器层各终端设备数据，并进行本地传感数据加工处理、异常情况应急处置、应用数据推送、应用指令接收下发执行操作；所述UI设备，用于与用户进行数据交换、获取用户控制信息的基本接口，具体包括双向信息传递的设备和单向信息传递的设备；所述车辆传感器层，用于向中控终端提供罐体温度、罐体压力、液体载质的液位、装卸液工作位置的气体泄漏信号、移动式压力容器卸液过程中的储罐合法匹配信息、车辆工作中的卸液量数据、车辆操作箱门的开闭状态信息、车辆工作时的安全数据。

进一步，中控终端包括：核心处理模块、数据存储模块、电源模块、网络通信模块、定位模块、传感输入模块、控制输出模块和UI接口，核心处理模块分别与数据存储模块、电源模块、网络通信模块、定位模块、传感输入模块、控制输出模块和UI接口连接；

所述核心处理模块，用于协调中控终端内部各模块间的协同工作，处理模块间的数据运算与交换，处理中控终端本地的基本安全控制逻辑。

所述数据存储模块，用于对移动式压力容器基本运营数据的暂存、运行日志的长期存储和备份、车辆运营数据的追溯查询；

所述电源模块，用于接入车辆主电源，并进行防过流保护和低压保护；

所述网络通信模块，用于中控终端与远端的云平台进行网络通信；

所述定位模块，用于采集并上传中控终端的地理位置信息；

所述传感输入模块，用于与车辆传感器层连接；

所述控制输出模块，用于对移动式压力容器的装液、卸液、驻车的工作状态进行管控；

所述UI接口，用于接入UI设备。

中控终端作为中控系统的主要部件，其主体及其附件以驾驶室环境安装作为主要的安装方式。有多个引出装置，各引出装置之间设有防止混插和反插的结构。

进一步，UI设备包括：触摸液晶屏，用于移动式压力容器实时状态展示，用户指令输入，云端下发信息输出；读卡设备，用于现场工作人员的认证；无线遥控器，用于操作人员在非接触状态或远距离对移动式压力容器执行机构的进行控制操作；声光报警器，用于移动式压力容器的报警输出；罐车-储罐识别模块，用于移动式压力容器与卸液点的固定储罐之间进行受信认证。

进一步，车辆传感器层包括：设在罐体上的温度传感器、压力传感器、液位传感器、气体传感器、设在车辆操作箱门上的闭合开关、车载应急按钮和储罐识别模块。

车辆传感器层向中控终端提供罐体温度、罐体压力、液体载质的液位、装卸液工作位置的气体泄漏情况、罐车卸液过程中的储罐合法匹配信息、车辆工作中的卸液量情况、车辆操作箱门的开闭状态、车辆工作时的安全状况(如是否有碰撞、是否有应急按钮的报警输出)等核心数据。为了适配多样性的传感设备和传感器接口，车辆传感输入模块应支持多种物理接口形式和工业总线通讯协议。

进一步，定位模块包括：定位状态单元，用于提供实时的时间、经度、纬度、速度和方向等定位状态信息；传输单元，用于接收一个或多个云平台的定位请求进行定位信息上传；触发单元，用于按照设定时间、距离间隔或外部事件触发方式上传定位信息；所述定位模块北斗定位模块和GPS定位模块。

基于罐车公共安全方面的考虑，定位模块至少支持北斗、GPS两种导航定位系统。以提高定位系统的容错性，增加可靠性。

进一步，核心处理模块包括主处理器和多个协处理器，主处理器与协处理器数据连接，所述主处理器采用TI Cortex-A8架构工业级处理器，协处理器采用STM32系列单片机。

进一步，数据存储模块采用固态硬盘或SD/TF卡。

进一步，网络通信模块采用4G通信模块或NB-IoT通信模块。

对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统，以信息化的现场监测设备和传感器设备为感知终端，以小型化低功耗智能车载中控终端作为边缘计算和数据处理的核心部件，将车辆自身的连接传感终端、执行部件和平台/终端应用以标准的三层物联网架构的形式串联起来，从而实现了移动式压力容器定位导航、储运物质健康实时监测、危险情况及危险行为的记录和处置、设备/人员工作流程及健康状态的分析管理等工作。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

附图1是本发明的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。

如图1所示的一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统，包括：中控终端、UI设备、车辆传感器层和云平台，中控终端与UI设备、车辆传感器层数据连接，中控终端与云平台网络连接。

1、中控终端，用于接入并采集移动式压力容器传感器层各终端设备数据，并进行本地传感数据加工处理、异常情况应急处置、应用数据推送、应用指令接收下发执行操作。

中控终端包括：核心处理模块、数据存储模块、电源模块、网络通信模块、定位模块、传感输入模块、控制输出模块和UI接口，核心处理模块分别与数据存储模块、电源模块、网络通信模块、定位模块、传感输入模块、控制输出模块和UI接口连接。

核心处理模块，用于协调中控终端内部各模块间的协同工作，处理模块间的数据运算与交换，处理中控终端本地的基本安全控制逻辑。核心处理模块包括主处理器和多个协处理器，主处理器与协处理器数据连接，所述主处理器采用TI Cortex-A8架构工业级处理器，最高运行频率1GHz，采用45nm制程工艺，集成了基于ARM Cortex-A8的微处理器单元(MPU)。主处理器在工作时搭配了容量为512MB的DDR3内存颗粒，容量256MB的SLCNandflash存储芯片，和TI公司专为AM335x处理器匹配设计的电源管理芯片。协处理器则使用低功耗和轻量化的STM32系列单片机。核心处理模块使用的主从架构通过不同的协处理器处理相关的模块接口，既在时间上保证了各模块通信的高效性和稳定性，也将高速处理的主处理器与低速外设隔离开来，保证了高速的主处理单元不会受低速外设的影响而降低整体系统的工作效率。

数据存储模块，用于对移动式压力容器基本运营数据的暂存、运行日志的长期存储和备份、车辆运营数据的追溯查询。基于车辆运行工况的特点，数据存储模块的存储器设计为可拆卸、可替换结构，存储形式使用固态硬盘、SD/TF卡等便于其他设备读取且不易受机械振动损坏的存储形态。

电源模块，用于接入车辆主电源，并进行防过流保护和低压保护；电源电压的适应性按照18～32V设计。

网络通信模块，用于中控终端与远端的云平台进行网络通信。网络通信模块在进行网络传输处理时具有多平台并发的数据传输能力，以满足不同单位和部门对罐车不同维度的管理和监控需求。同时在数据处理过程中具备数据暂存功能，对于移动网络通信受限的区域，可以将无法推送平台的数据进行本地暂存，并在网络恢复后补传至远端云平台。

定位模块，用于采集并上传中控终端的地理位置信息。定位模块包括：定位状态单元，用于提供实时的时间、经度、纬度、速度和方向等定位状态信息；传输单元，用于接收一个或多个云平台的定位请求进行定位信息上传；触发单元，用于按照设定时间、距离间隔或外部事件触发方式上传定位信息；所述定位模块北斗定位模块和GPS定位模块。

传感输入模块，用于与车辆传感器层连接；传感输入模块设有光电耦合电路，实现了内部电路与外部输入信号的有效隔离。

控制输出模块，用于对移动式压力容器的装液、卸液、驻车的工作状态进行管控；

所述UI接口，用于接入UI设备。

2、UI设备，用于与用户进行数据交换、获取用户控制信息的基本接口，具体包括双向信息传递的设备和单向信息传递的设备。UI设备包括：

触摸液晶屏，用于移动式压力容器实时状态展示，用户指令输入，云端下发信息输出；

读卡设备，用于现场工作人员的认证；

无线遥控器，用于操作人员在非接触状态或远距离对移动式压力容器执行机构的进行控制操作；

声光报警器，用于移动式压力容器的报警输出；

罐车-储罐识别模块，用于移动式压力容器与卸液点的固定储罐之间进行受信认证。

3、车辆传感器层，用于向中控终端提供罐体温度、罐体压力、液体载质的液位、装卸液工作位置的气体泄漏信号、移动式压力容器卸液过程中的储罐合法匹配信息、车辆工作中的卸液量数据、车辆操作箱门的开闭状态信息、车辆工作时的安全数据。

具体采用：设在罐体上的温度传感器、压力传感器、液位传感器、气体传感器、设在车辆操作箱门上的闭合开关、车载应急按钮和储罐识别模块。

本实施例提供了一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统，具体实现了如下功能：

(1)丰富的传感接口定义、实现多样性的传感设备适配。中控系统通过连接移动式压力容器的温度、压力、液位、气体泄漏浓度、流量计等传感设备监测移动式压力容器的安全状态，并可以实现包括卸液箱门开关检测、车辆碰撞检测、车辆限高报警等状态检测。为了满足车载传感系统和传感器类型的多样性，中控系统具备丰富的传感接口，包括基本的电流型、电压型模拟量输入，支持常用的RS232/RS485/CAN总线等总线接入方式，支持I/O量、开关量信号接入。

(2)可靠的数据处理能力。首先，中控系统是移动式压力容器运营的核心数据枢纽。其本身数据处理的实时性、安全性决定了移动式压力容器运维管理系统的可靠、稳定运行。因此，中控系统至少应具备足够的数据运算处理能力来满足整个系统实时性的要求。其次，中控系统通过基本的数据逻辑判定功能，实现设备级的基本移动式压力容器安全管控，从而避免了网络异常等通信故障带来的应急处置不及时问题。第三，中控系统具备可靠的数据存储能力，用以缓存未处理或未传输的历史数据避免基本的安全数据缺失。同时，中控系统还具备日志功能，可以实现移动式压力容器基本数据、移动式压力容器操作流程的记录、存储和查询功能，以备移动式压力容器查询追溯之用。

(3)GPS/北斗定位功能。中控终端具有定位功能，其性能能够满足车辆定位的实时性和精确性要求，从而配合平台应用实现车辆实时定位、位置识别、轨迹回放等功能。

(4)安全可靠的远程网络传输能力。中控能够将所采集到的传感数据及相关动作执行情况根据运营平台和监管平台的需要，以一定的协议格式及时安全的传送至相关地址，其应具备多个数据中心的信息推送能力。为了保障数据传输的有效性和安全性，中控在公网上进行网络数据传输的过程中，采取一定的数据校验和数据加密协议。

(5)远程指令的执行和消息下发功能。为了保证移动式压力容器有机的融入整个管理系统，保障移动式压力容器安全、合法的使用。中控系统支持接收必要的移动式压力容器控制管理指令和预警、告知、报警输出等类型的文本、控制类消息。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。

同理，在本发明各个实施例中的各处理单元可以集成在一个功能模块中，也可以是各个处理单元物理存在，也可以两个或两个以上处理单元集成在一个功能模块中。

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

Claims (8)

1.一种带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，包括：中控终端、UI设备、车辆传感器层和云平台，中控终端与UI设备、车辆传感器层数据连接，中控终端与云平台网络连接；

所述中控终端，用于接入并采集移动式压力容器传感器层各终端传感设备数据，并进行本地传感数据加工处理、异常情况应急处置、应用数据推送、应用指令接收下发执行操作；

所述UI设备，用于与用户进行指令和信息交换、获取用户控制信息的基本接口，具体包括双向信息传递的设备和单向信息传递的设备；

所述车辆传感器层，用于向中控终端提供罐体温度、罐体压力、液体载质的液位、装卸液工作位置的气体泄漏信号、移动式压力容器卸液过程中与固定储罐合法匹配的信息、车辆工作中的卸液量数据、车辆操作箱门的开闭状态信息、车辆工作时的安全数据。

2.根据权利要求1所述的带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，所述中控终端包括：核心处理模块、数据存储模块、电源模块、网络通信模块、定位模块、传感输入模块、控制输出模块和UI接口，核心处理模块分别与数据存储模块、电源模块、网络通信模块、定位模块、传感输入模块、控制输出模块和UI接口连接；

所述核心处理模块，用于协调中控终端内部各模块间的协同工作，处理模块间的数据运算与交换，处理中控终端本地的基本安全控制逻辑。

所述数据存储模块，用于对移动式压力容器基本运营数据的暂存、运行日志的长期存储和备份、车辆运营数据的追溯查询；

所述电源模块，用于接入车辆主电源，并进行防过流保护和低压保护；

所述网络通信模块，用于中控终端与远端的云平台进行网络通信；

所述定位模块，用于采集并上传中控终端的地理位置信息；

所述传感输入模块，用于与车辆传感器层连接；

所述控制输出模块，用于对移动式压力容器的装液、卸液、驻车的工作状态进行管控；

所述UI接口，用于接入UI设备。

3.根据权利要求1所述的带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，所述UI设备包括：

触摸液晶屏，用于移动式压力容器实时状态展示，接收操作人员的控制指令，云端下发信息输出；

读卡设备，用于现场工作人员的认证；

无线遥控器，用于操作人员在非接触状态或远距离对移动式压力容器执行机构的进行控制操作；

声光报警器，用于移动式压力容器的报警输出。

4.根据权利要求1所述的带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，所述车辆传感器层包括：

设在罐体上的温度传感器、压力传感器、液位传感器、气体传感器、设在车辆操作箱门上的闭合开关、车载应急按钮和固定储罐识别模块。

5.根据权利要求2所述的带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，所述定位模块包括：

定位状态单元，用于提供实时的时间、经度、纬度、速度和方向等定位状态信息；

传输单元，用于接收一个或多个云平台的定位请求进行定位信息上传；

触发单元，用于按照设定时间、距离间隔或外部事件触发方式上传定位信息；

所述定位模块包括北斗定位模块和GPS定位模块。

6.根据权利要求2所述的带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，所述核心处理模块包括主处理器和多个协处理器，主处理器与协处理器数据连接，所述主处理器采用TI Cortex-A8架构工业级处理器，协处理器采用STM32系列单片机。

7.根据权利要求2所述的带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，所述数据存储模块采用固态硬盘或SD/TF卡。

8.根据权利要求2所述的带卸液装置的移动式压力容器中控系统，其特征在于，所述网络通信模块采用4G通信模块或NB-IoT通信模块。

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