CN1855164A - 预订售货无线罐体液位监视系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种无线罐体液位监视系统。该系统包括位于储存罐附近的发射机。发射机耦合到远程就绪罐体液位仪表，该仪表提供与罐体内的液体容量成比例的比例制电压输出。发射机周期性地监视液位仪表的输出，并且将信息发送到远离储存罐的基站。基站以数字形式将罐体液位显示为全满状态的百分比，利用条形图来图形显示，或者同时以这两种方式来显示。当罐体液位下降到低于预定设置点时，基站提供显著的可视指示。在电池供电的应用中，基站还读取并提供发射机和基站的低电池条件的可视指示。

Description

预订售货无线罐体液位监视系统

技术领域

本发明涉及罐体液位监视系统，更具体地，涉及用于与诸如丙烷之类的住宅燃料罐、水罐、水箱等一起使用的无线罐体液位监视系统。

背景技术

虽然城市环境中的大多数家庭通过遍布整个城市的集中分布系统来接收天然气用于家庭取暖，但是大多数农村家庭和农场依靠在其地产上安装的液化燃料储存罐来提供取暖、做饭等所需的燃料。在这种不存在分布管线系统的农村环境中，燃料罐卡车实际上将燃料运送到各个农场和住宅，将他们当地的储存罐装满，然后离开。用户然后在需要时从储存罐抽取燃料，以向他们的家庭和外屋供暖并用于做饭，并且偶尔用于发电。通常，这些农村设施的燃料选择是液化丙烷(LP)，但是根据农场或住宅上安装的设施和设备，也可以使用燃油、天然气等。

在储存罐中的燃料用于取暖、做饭等时，将会需要燃料罐卡车来重新填充。通常，燃料公司采取两种安排来完成燃料补给。

在第一种安排中，农村顾客与燃料公司签订合同，以进行周期性送货来向储存罐补给燃料。根据在农村中安装的储存罐的尺寸，这种周期性送货的时间表可以是每周、每月等。通常，通过估计顾客对燃料的最大使用情况，如此安排这种送货的时间表，使得该顾客在下一次排定的送货之前不会用光燃料。虽然这种时间安排试图排除用光储存罐中的燃料的可能性，但是农村顾客为这种服务支付了额外费用。这是因为无论向储存罐中实际重新填充的燃料数量如何，农村顾客常常支付固定的送货费用。例如，如果在排定的送货之间出现一段温暖时期，并且用户没有消耗在建立送货时间表时所估计的那么多燃料，则农村用户可能实际上只需要非常少量的燃料。但是，用户必须为燃料卡车来到设施而支付全额送货费用。

不管用户所支付的额外费用，这种排定时间表的送货服务也不能保证用户不会在排定的送货之间用光燃料。即，如果在排定的送货之间出现严重的寒流，或者如果用户在这段时间内只是使用了比通常情况多的燃料，则在燃料卡车再来向储存罐补给燃料之前存在储存罐变空的可能性。结果，农村顾客可能没有燃料来取暖、做饭等。

燃料公司与农村顾客之间的第二类安排被称作预订售货(willcall)安排。在这种预订售货安排中，用户负责监视储存罐中剩余燃料的液位(level)，并且致电燃料公司以安排下一次送货的时间，以避免储存罐变空。在这种预定售货系统中，用户必须周期性检查储存罐上安装的仪表或刻度盘，以确定储存罐中剩下的燃料数量。当燃料数量低于特定的液位时，农村顾客联系燃料公司，以请求运送燃料以便重新填充储存罐。许多农村顾客喜欢这种预订售货安排，因为这使得固定的送货成本占需要重新填充的燃料数量的比例最小化，因为只在必须重新填充时才请求送货。

这种预订售货系统的问题在于，需要用户周期性去往储存罐，并且读取其中安装的仪表。因为储存罐通常不是安装在住宅附近，并且因为这种燃料的最大使用出现在冬天以及极其寒冷的温度中，所以在用户走去储存罐，读取仪表并返回住宅时强迫用户暴露在这种寒冷的温度、降雪等环境中。因为这种杂事在严寒期间是不令人愉快的，所以用户常常推迟检查他们的储存罐。不幸的是，在此期间用户消耗燃料的速度通常比平时要大。结果，许多用户在他们可以排定重新填充的时间之前就无意中用光了燃料，仅仅是因为他们不想在如此恶劣的天气中体验行走到他们的燃料储存罐这样的不愉快的事情。结果，他们可能被迫支付额外的紧急送货费用，或者忍受没有供暖的时间直至送货卡车可以再来向他们的储存罐补给燃料。

因此，在本领域中存在着对在预订售货服务安排中在用户检查他们的储存罐中燃料液位同时不需要用户忍受恶劣气候条件的罐体液位监视系统的需要。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种克服了现有技术中存在的上述及其他问题的新型改进罐体液位监视系统。更具体地，本发明的目的是提供一种可以与住宅燃料罐设施一起使用以提供燃料罐液位远程指示的新型改进无线罐体液位监视系统，因此，该无线燃料罐液位监视系统减轻了用户亲自去往储存罐以读取其中安装的液位仪表的需求。

鉴于这些目的，无线罐体液位监视系统的实施例包括发射机模块和基站。优选地，发射机模块位于燃料储存罐处或附近，并且基站位于用户的住宅内或用户易于到达的其他便利位置。在高度优选的实施例中，由塑料皮套来完成发射机模块的安装，塑料皮套可以安装在储存罐、穹顶、吊耳或气体管线上。发射机模块使用与液位传感装置相耦合的转换器，液位传感装置例如远程就绪(remote-ready)罐体液位仪表、霍尔效应开关、磁阻传感器等。在一个实施例中，发射机模块连续读取传感装置(例如，远程就绪罐体液位仪表、霍尔效应开关等)的输出，并将此信息发送到基站，以向用户显示。然而，在优选实施例中，为了在电池工作实施例中延长工作寿命，发射机休眠，周期性唤醒以测量液位并将读数发送到基站。

基站包括射频(RF)接收机和小型液晶显示器(LCD)。基站可以由住宅电力系统供电，或者优选地由电池供电。在LCD上将关于储存罐中剩余燃料的液位的信息以数字形式显示为满状态的百分比，利用条形图图形显示，或者优选地同时以数字形式和图形形式显示。在优选实施例中，当罐体液位下降到低于预定设置点时，提供可视警告。在一个实施例中，以预定速度闪烁数字、条形图或组合信息，直至燃料液位增加到高于预定设置点时。在发射机和基站都是电池供电的实施例中，基站还包括发射机和基站的低电池条件的指示。

在可选实施例中，发射机模块和基站包括收发机电路，以允许发送和接收信息和/或命令。在一个这样的实施例中，基站可以发送对罐体液位信息的请求。然后，发射机模块获得读数，并将罐体液位信息发送到基站。此特征可以是上述罐体液位信息的连续和/或周期性读取和发送之外的额外特征或其替代特征。

结合附图，根据如下的详细描述，本发明的其他方面、目的和优点将变得更加清楚。

附图说明

说明书中所结合的并形成了说明书一部分的附图图示了本发明的数个方面，并且与描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1图示了本发明的无线罐体液位监视系统在其中尤其适用的简化工作环境；

图2是在本发明的实施例中使用的与远程就绪罐体液位仪表相耦合的发射机模块的正面等角图；

图3是图2的发射机模块的后视等角图，图示了与之一起使用的安装皮套；

图4是图2的发射机的等角侧视图；

图5是图2的发射机的顶视图等角图；

图6是用于与本发明的系统一起使用的基站的实施例的等角图；以及

图7图示了本发明的基站的可选实施例中使用的可选LCD布局。

虽然结合特定的优选实施例描述了本发明，但是并不是要将本发明局限于这些实施例。相反，应该覆盖所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内包括的所有替换、修改和等同物。

具体实施方式

在下面的描述中，将在农村居住顾客利用液化丙烷(LP)气体用于取暖、做饭等的工作环境中来描述本发明的系统。在这种工作环境中，农村顾客利用地上LP气体储存罐100来储存用来对其住宅102供暖、用来做饭等的丙烷。通常，由于安全原因，LP储存罐位于用户地产上远离住所102的位置。然而，应该认识到，居住顾客所使用的燃料的具体类型不限制本发明的范围。实际上，本发明的罐体液位传感系统可以应用于例如水箱中的水位传感。因此，这种工作环境仅仅是为了进行说明而提供的，并不是为了进行限制。当然，不同类型的燃料和其他液体可能需要不同类型的燃料液位传感设备，这种设备对于本领域的技术人员是公知的。

在本发明的系统的一个实施例中，在燃料储存罐100上安装的罐体液位仪表104上显示储存罐中剩余燃料的液位。在本发明的优选实施例中，该罐体液位仪表104是远程就绪仪表，其提供与储存罐内液体体积成比例的比例制(ratiometric)电压输出。本发明的实施例中可以利用的一种这样的远程就绪罐体液位监视仪表是RochesterGauges，Inc.提供的Rochester Remote-Ready Dial，即R³D。这种远程就绪刻度盘包括霍尔效应模块，该模块被设计为扣合(snap-fit)到远程就绪刻度盘透镜中的凹陷内。一旦安装，此模块就可以提供与罐体内液体体积成比例的比例制电压输出。可以使用其他液位传感装置，例如霍尔效应开关、磁阻传感器等，这些是本领域中公知的。经由配线108耦合到仪表104的无线发射机106向基站模块110无线发送罐体液位信息，其中基站模块可以安装在顾客的家庭102中或者远离储存罐100的其他便利位置处。该基站110向用户显示罐体液位信息，从而用户可以致电以安排燃料送货的时间，而不必步行到远处的储存罐100。

在本发明的优选实施例中，发射机106和基站110之间的通信使用ASK调制以433兆赫频带来完成。在典型的顾客设施中，设置系统的总链路预算，使得在发射机106和基站110处于地面上约2米的情形中发射机106和基站110能够通过不小于50米的开阔场地视线距离来通信。然而，本领域的技术人员根据这里的描述将认识到，根据特定设施的需求以及由FCC或其他主管机构所设置的限制，以及住宅102和储存罐100的功率消耗速度和物理位置，可以利用其他频带和调制技术。

在本发明的优选实施例中，如图2～5所示，发射机模块106在优选实施例中经由1.5米长的配线108连接到远程就绪仪表104。该配线108在两端密封，用于连续的室外操作。还针对连续的室外暴露条件来设计发射机106，优选地，对于在持续存在丙烷蒸汽的危险等级位置中确保本质上是安全的。在图2～5所示的发射机106的实施例中，发射机106依靠电池电源来工作，优选地为电池寿命最小为2年的2AA电池。为了从2AA电池获得此电池寿命，发射机106仅短暂地唤醒，以从仪表104读取输出并将此信息发送到基站110。为了实现发射机电池最小为2年的预期电池寿命，在优选实施例中，将读取和发射周期之间的持续时间段设置为90秒。然而，可以根据顾客对燃料的消耗速度等来调节此时间段。

然而，发射机106的休眠时间段的持续时间越长，在发送更新时基站110上所显示的罐体液位的改变就越大。因此，为了确信基站110上所显示的读数是准确的，采样和发射间隔与从储存罐110消耗燃料的速度相比应该相对较短。为了维持这种信心并实现发射机电池的最小2年的寿命，本发明的发射机的优选实施例每90秒短暂唤醒，以读取并向基站110发送罐体液位信息。

如上所述，配线108必须适于持续的室外暴露，并且优选地在两端密封。为了满足典型设施的工作需求，该配线108优选地是UL认可的AWG 24或更大规格的配线。如图2所示，发射机106经由转换器与仪表104接口连接，转换器例如温度补偿霍尔效应模块112。仪表104的指针磁体与霍尔效应模块112之间的磁耦合被转换为由发射机106读取的电信号。此模块112提供比例制输出，该比例制输出在发射机106内被转换为可以发送到基站110的液位读数。在利用其他液位传感装置的实施例中，可以使用其他转换器，例如GMR等。根据储存罐100的取向为水平还是垂直位置，传感器比例制输出可以对应于储存罐中燃料的不同百分比液位读数。因此，发射机106根据如下表1来调节储存罐100的取向。可选地，储存罐取向的设置及其调整可以在基站110中进行。可以通过选择器开关114的选择来确定燃料储存罐100的取向。

表1
			传感器输出比例制(％)	以％计的水平圆筒液位读数	以％计的垂直圆筒液位读数
01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041	01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041	335689111213151617181920212223242526272728293031313233343536363738394040414243

传感器输出比例制(％)	以％计的水平圆筒液位读数	以％计的垂直圆筒液位读数
			424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889	424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889	444445464748484950515252535455565657585960606162636464656667686969707172737374757677787980818283

传感器输出比例制(％)	以％计的水平圆筒液位读数	以％计的垂直圆筒液位读数
			90919293949596979899100	90919293949596979899100	8485878889919294959799

从图3～5可以看到，可以使用皮套118来固定发射机模块106。此皮套118可以由塑料或其他材料制成，并且可以适当地安装在丙烷罐、穹顶、吊耳、气体管线等上。一旦安装，皮套118可拆除地紧固其中的发射机106。

如图6所示，基站110是针对室内工作来设计的小型单元。虽然基站110的一个实施例由住宅102内的电力系统来供电，但是优选实施例利用电池电源，优选地2AAA电池用于供电。在本发明的优选实施例中，基站110具有最小大约1.5年的电池寿命。基站110包括RF接收机和小型液晶显示器(LCD)116。在一个实施例中，基站110仅可以与一个远程发射机106通信。在这种实施例中，如果要在给定位置中监视多个储存罐，则必须为每一储存罐使用一个单独的基站110。在本发明的可选实施例中，基站可以包括能够显示多个储存罐液位指示的较大显示器，可以仅向用户提供选择正监视的不同储存罐的能力，或者可以周期性地滚动通过不同储存罐的信息。

在本发明的一个实施例中，从发射机106接收到的液位读数以分辨率为1％的百分比形式数字地显示在基站LCD116上。另外或者可选地，LDC116还可以包括液位读数的图形指示，例如利用分辨率为10％的条形图。在本发明的高度优选实施例中，基站110在罐体的液位降低到预定设置点(例如，25％点)之下时提供可视指示。在一个实施例中，条形图和数字液位读数都以给定速率(优选地，1赫兹)闪烁，直至液位增加到高于25％点时。在具有背光LCD的实施例中，可以利用背光来提供持续或闪烁的可视指示。

在利用电池电源的实施例中，LCD116还包括低电池条件的指示。在图6所示的实施例中，使用低电池图标，而在图7所示的配置中，使用“LOW BAT”的语言消息。在这些实施例中的每一个中，还都利用“IN”和“OUT”图标来分别指示基站电池和发射机电池。在操作中，当发射机指示其承受低电池条件时，基站110显示“OUT”图标与低电池图标。相反，如果基站检测到低电池条件，则将显示“IN”图标和低电池图标。以这种方式，向用户提示根据实际情况更换发射机或基站的电池。在发射机和基站都为低电池时，将激活所有三个图标。

在图6和7所示的本发明实施例中，利用具有10段的条形图形式的罐体液位图形显示，发射机106提供1％的分辨率，条形图的每一段可以等于大约10％的罐体液位。在一个实施例中，当罐体液位大于或等于满容量的98％时，显示所有10段。在罐体液位大于或等于90时，显示九段。燃料液位每下降10％，就去除另一段的显示，直至在燃料液位大于或等于10％时留下单独一条。一旦液位下降到大约5％，在图形条形图中不显示图标。如上所述，当液位下降到低于预定的低罐体液位(例如，25％)时，优选实施例将提供可视的显著指示，例如，以预定速度闪烁条形图的段。

在可选实施例中，发射机模块106和基站110包括收发机电路，以允许发送和接收信息和/或命令。在一个这样的实施例中，基站110可以发送对罐体液位信息的请求。然后，发射机模块106获得读数，并将罐体液位信息发送到基站110。这允许用户按需获得当前罐体液位读数。优选地，将当前罐体液位显示较短的一段时间，然后清除显示器116。这防止显示过时的信息。此特征可以是上述罐体液位信息的连续和/或周期性读取和发送之外的额外特征或其替代特征。基站110可以向发射机模块106发送的其他命令包括设置自动读取之间的时间段的信息等。在此实施例中，为了最小化由于用户只是忘记检查罐体液位而导致用光燃料的风险，发射机模块106还可以执行周期性罐体液位检查，并且在罐体液位下降到预定设置点之下时向基站110发送警告信息。基站110然后自动显示罐体液位，并且如上所述提供显著指示以向用户提醒低燃料状态。

这里所引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，都相同程度地结合于此用作参考，就如同单独且明确指明要结合每一篇参考文献作为参考，并且这里阐明了其完整内容。

在描述本发明的语境中(尤其是在所附权利要求的语境中)，单数词语的使用应该理解为包括单数和复数，除非另外指明或者上下文明显矛盾。词语“包括”、“具有”及“包含”应该理解为开放词语(即，意味着“包括但不限于”)，除非另外指明。这里，对值的范围的叙述仅仅是为了用作对落入此范围的每一单独值进行单独引用的简略方法，除非这里另外指明，并且每个单独值结合在说明书中，就如同这里单独叙述了此单独值。可以以任何适当的顺序来执行这里所述的所有方法，除非这里另外指明或者与上下文明显矛盾。这里所提供的任意和所有示例或者示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅是为了更好地说明本发明，而不是对本发明的范围进行限制，除非另外要求保护。说明书中的所有语言都不应理解为表示任何非要求保护的元素是实施本发明的要素。

这里描述了本发明的优选实施例，包括发明人所知的用于实现本发明的最佳方式。对于本领域的普通技术人员，在阅读了前面的描述之后，将清楚这些优选实施例的变化。发明人期望技术人员在适当时采用这些变化，并且发明人意欲以与这里具体描述的不同方式来实施本发明。因此，在可专利原则许可的范围内，本发明包括所附权利要求所叙述的主题的所有修改和等同物。此外，本发明包括上述这些元素的所有可能变化的任意组合，除非这里另外指明或者与上下文明显矛盾。

Claims (21)

1.一种远程罐体液位显示系统，用于在远程位置显示罐体液位，在所述罐体上安装了液位传感装置，所述系统包括：

发射机模块，适于放置在罐体附近，所述发射机模块与所述液位传感装置进行通信以从所述液位传感装置接收罐体液位信息；以及

基站，与所述发射机模块进行无线通信，所述基站包括用于显示从所述发射机模块接收到的罐体液位的显示器。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括固定在罐体上的安装皮套，适于在其中可拆除地紧固所述发射机模块。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括固定在所述液位传感装置上的转换器，所述转换器提供指示罐体液位的比例制电压输出。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述发射机模块包括罐体取向开关，并且所述发射机模块根据霍尔效应模块的比例制电压输出以及所述罐体取向开关的位置，计算罐体液位。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述发射机模块周期性地读取并向基站发送罐体液位。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述发射机模块在周期性读取并向基站发送罐体液位之间进入休眠模式。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述发射机模块是电池供电的，所述发射机模块向基站发送低电池信息，并且所述基站在显示器上显示来自所述发射机的低电池信息。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述显示器是液晶显示器(LCD)。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述LCD提供低罐体液位条件的可视指示。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述可视指示包括闪烁所述LCD上显示的罐体液位。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述可视指示包括所述LCD背光的照明。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述基站的显示器以数字形式将罐体液位显示为全满状态的百分比。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述基站的显示器以图形形式显示罐体液位。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述基站的显示器以数字形式将罐体液位显示为全满状态的百分比并以图形形式显示。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述基站是电池供电的，并且在检测到低电池条件时，所述基站显示低电池条件指示。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述发射机模块从所述基站接收命令。

17.一种在远程位置显示罐体液位的方法，包括如下步骤：

在罐体附近监视罐体液位；

无线发送关于罐体液位的信息；

在远程位置接收所述信息；以及

显示所述信息。

18.根据权利要求17所述的方法，其中监视步骤包括如下步骤：

生成与罐体液位成比例的比例制电压；

确定罐体的取向；

根据所述比例制电压和罐体取向，计算关于罐体液位的信息。

19.根据权利要求17所述的方法，其中显示信息的步骤包括步骤：以数字形式将信息显示为全满状态的百分比并以图形形式显示。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：提供低罐体液位条件的可视指示。

21.一种远程罐体液位显示系统，用于在远程位置显示丙烷罐体的液位，在所述罐体上安装了罐体液位监视器，所述系统包括：

霍尔效应模块，与所述罐体液位监视器磁连通；

发射机模块，耦合到所述霍尔效应模块并从中接收比例制电压，所述发射机模块包括罐体取向开关，并且所述发射机模块根据所述比例制电压和所述罐体取向开关的位置来计算罐体液位；以及

基站，与所述发射机模块进行无线通信，所述基站包括用于显示从所述发射机模块接收到的、指示罐体液位的信息的显示器。

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