EA029737B1 - Устройство обнаружения несанкционированного вмешательства в топливораздаточную колонку - Google Patents

Abstract

Способы и системы обеспечивают обнаружение несанкционированного вмешательства в топливораздаточную колонку (10). Подают энергию на катушку (54) клапана топливораздаточной колонки (10). Катушка (54) клапана представляет собой часть регулирующего клапана (30), выполненного с возможностью получать постепенно изменяющийся поток топлива в топливораздаточной колонке (10). Измеряют ток, протекающий через катушку (54) клапана в ответ на подаваемую на катушку (54) клапана энергию. Измерения тока сравнивают с заданным показателем и определяют, что имело место несанкционированное вмешательство в катушку (54) клапана, если измерения тока в достаточной степени отличаются от ожидаемого значения.

Description

Настоящее изобретение в основном относится к топливораздаточным колонкам. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к обнаружению и предотвращению мошенничества путем несанкционированного вмешательства в пропорциональный регулирующий клапан, относящийся к топливораздаточной колонке.

Уровень техники

В розничных заправочных станциях по различным причинам и в связи с различными требованиями необходимо контролировать скорость потока выдаваемого топлива. Это включает в себя, но не ограничиваясь, предотвращение потока, начальную низкую скорость потока для проверки функциональности различных внутренних метрологических подсистем, режим неограниченной скорости потока и/или режим скорости потока, ограниченной максимальной скоростью, как определено подведомственными регулирующими органами, и сниженную скорость потока перед завершением транзакции, чтобы остановиться точно в соответствии с заданным объемом или ценой.

Также из-за того, что топливо обладает ценностью, существует мотив для воровства и мошенничества. Например, один вариант воровства включает в себя несанкционированное вмешательство в пропорциональный регулирующий клапан, чтобы вызвать несанкционированный поток топлива. Например, мошенник может попытаться украсть топливо путем воздействия на арматуру регулирующего клапана и/или воздействием на него внешним магнитным полем. Также имеется потребность в том, чтобы обладать более хорошей информацией о рабочем состоянии компонентов колонки, например, для технического обслуживания.

Традиционно, переменную скорость потока получают путем модуляции тока в приводной электромагнитной катушке (в дальнейшем называемой "катушкой клапана") пропорционального регулирующего клапана. При модуляции или при прикладывании тока к катушке клапана возникает механическая сила. Эта сила заставляет перемещаться арматуру, переводя клапан в открытое положение.

Тем не менее, существующим системам раздачи топлива, в которых используют пропорциональные регуляторы, присущи определенные ограничения. В частности, вышеупомянутый ток модулируют в предположении, что пропорциональный регулирующий клапан механически исправен и функционален, и что клапан выдает должное механическое усилие, исходя из числа витков катушки, для получения постепенно изменяющегося потока топлива. Более того, также имеет место предположение, что пропорциональный регулирующий клапан не допускает поток топлива, когда он не получает управляющие сигналы.

Мошенник может украсть топливо, несанкционированно вмешиваясь в работу катушки клапана пропорционального регулирующего клапана. Например, мошенник может удалить катушку клапана с арматуры пропорционального регулирующего клапана, так что даже если на пропорциональный регулирующий клапан не отправляют управляющие сигналы, возникает несанкционированный поток топлива.

Следовательно, существует возможность несанкционированного механического вмешательства в пропорциональный регулирующий клапан для получения несанкционированного потока без уведомления или подтверждения управляющим модулирующим механизмом, или, в общем, электронным контроллером, который управляет клапаном.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение признает и учитывает аспекты конструкций и способов существующего уровня техники.

В соответствии с одним аспектом в настоящем изобретении предложено устройство обнаружения несанкционированного вмешательства в топливораздаточную колонку, содержащую катушку клапана, источник питания и переключатель, электрически подключенный в контур с катушкой клапана и источником питания. Гальванометр выполнен с возможностью определять ток, протекающий в катушке клапана. Электронный контроллер соединен с переключателем и гальванометром с возможностью передачи сигналов. Электронный контроллер выполнен с возможностью применять первый управляющий сигнал к переключателю, чтобы замыкать переключатель, так чтобы энергия из источника питания подавалась на катушку клапана, принимать от гальванометра измерения тока, протекающего в катушке клапана после замыкания переключателя, выполнять сравнение данных, показывающих измерения тока, с заданным показателем и, исходя из результатов сравнения, определять имело ли место несанкционированное вмешательство.

В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ обнаружения несанкционированного вмешательства в работу топливораздаточной колонки. Способ содержит следующее: выполняют переключатель, электрически подключенный в схему с источником питания и катушкой клапана топливозаправочной колонки. Первый управляющий сигнал подают на переключатель, чтобы замкнуть его, так что энергия из источника питания подается на катушку клапана. Принимают от гальванометра измерения тока, протекающего в катушке клапана после замыкания переключателя. Способ также включает в себя сравнение данных, показывающих измерения тока, с заданным показателем. По результатам сравнения определяют, было ли несанкционированное вмешательство.

- 1 029737

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена система для топливораздаточной колонки, содержащая схему, включающую в себя катушку клапана. Источник питания снабжает схему энергией. Датчик выполнен с возможностью определять электрический параметр схемы, указывающий на вмешательство в работу катушки клапана. Система также включает в себя электронный контроллер, соединенный с датчиком с возможностью передачи сигналов, при этом электронный контроллер выполнен с возможностью принимать измерения от датчика на основе отклика в схеме на энергию, подаваемую на него, выполнять сравнение данных, показывающих измерения, с заданным показателем и, по результатам сравнения определять, было ли несанкционированное вмешательство.

В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предложен способ обнаружения несанкционированного вмешательства в работу топливораздаточной колонки. Способ содержит следующее: подают энергию на катушку клапана топливораздаточной колонки, при этом катушка клапана выполнена так, чтобы управлять получением постепенно изменяющегося потока топлива в топливораздаточной колонке. Ток, протекающий через катушку клапана в ответ на подаваемую на катушку клапана энергию, измеряют и сравнивают его с заданным показателем. Способ также включает в себя обнаружение того, что катушка клапана была подвержена несанкционированному вмешательству, в ответ на определение того, что измеренный ток в достаточной степени отличается от заданного показателя.

Специалистам в области техники будет понятен объем настоящего изобретения, и они смогут реализовать различные его аспекты после прочтения последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами.

Краткое описание чертежей

Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, включая лучший его вариант, направленное на специалистов в области техники, изложено в этой спецификации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 приведен вид в перспективе типовой топливораздаточной колонки, которая может быть построена в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 приведена схематическая диаграмма внутренних компонентов потока топлива в топливораздаточной колонке, показанной на фиг. 1;

на фиг. 3 приведено схематичное представление устройства обнаружения несанкционированного вмешательства для пропорционального регулирующего клапана топливораздаточной колонки, построенное в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 показан способ обнаружения того, было ли несанкционированное вмешательство в топливораздаточную колонку, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 показано схематичное представление устройства обнаружения несанкционированного вмешательства, показанного на фиг. 3, с замкнутым переключателем в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения (но для простоты не показана арматура клапана);

на фиг. 6 показано схематичное представление устройства обнаружения несанкционированного вмешательства, показанного на фиг. 3, с вновь разомкнутым переключателем в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения (но для простоты не показана арматура клапана);

на фиг. 7 показаны захваченные сигналы, показывающие должным образом работающую систему в соответствии с настоящим изобретением, при этом катушка клапана должным образом установлена на арматуре пропорционального регулирующего клапана;

на фиг. 8 показаны захваченные сигналы, показывающие систему, подвергнутую несанкционированному вмешательству, при этом катушка клапана была удалена с арматуры пропорционального регулирующего клапана.

Предполагается, что повторно использованные ссылочные позиции в настоящем описании и на чертежах представляют одинаковые или аналогичные признаки или элементы изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Теперь будет приведено подробное описание предпочтительных на данный момент вариантов осуществления изобретения, один или несколько примеров которых показаны на прилагаемых чертежах. Каждый пример приведен путем объяснения изобретения, но не ограничения изобретения. На самом деле, специалистам в области техники очевидно, что в настоящее изобретение можно внести модификации и изменения, не отклоняясь от его объема или сущности. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления для получения еще одного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения, как попадающие под объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Аспекты настоящего изобретения относятся к обнаружению и предотвращению мошенничества, вызванного несанкционированным вмешательством в работу пропорционального регулирующего клапана топливораздаточной колонки. Пропорциональным регулирующим клапаном управляет управляющая система, электрически подключенная к контуру катушки клапана, чтобы управлять открыванием клапана, чтобы позволить топливу течь. При правильной работе катушка клапана установлена в заданном месте на арматуре пропорционального регулирующего клапана. Приводная схема, включающая в себя ка- 2 029737

тушку клапана, в случае, если катушка клапана установлена относительно арматуры должным образом, будет демонстрировать определенные электрические характеристики, которые отличаются от электрических характеристик, демонстрируемых, когда катушка клапана удалена (или если несанкционированное вмешательство было выполнено иным образом).

Например, индуктивность катушки клапана, если она должным образом установлена, обычно выше, чем в случае, когда катушка клапана удалена. В связи с этим в соответствии с настоящим изобретением, подавая известный сигнал и измеряя электрический отклик в управляющей схеме, можно определить, когда катушка клапана была удалена. Известный отклик обеспечивает характеристическую "сигнатуру", с которой можно сравнить тестовый отклик. Можно предположить, что имело место несанкционированное вмешательство (или неисправность), если тестовый отклик отличается от сигнатуры на определенную величину (например, больше, чем на незначительную величину).

В одном примере на катушку клапана подают энергию в течение заданного периода времени, так что ток в катушке клапана постоянно увеличивается. Затем, источник питания отключают от катушки клапана, и ток в катушке клапана уменьшается, затухая с течением времени. Г альванометр измеряет ток в катушке клапана в реальном времени, когда подают энергию, и когда источник питания отсоединяют от катушки клапана. Гальванометр передает измерения тока обратно на электронный контроллер. Тогда электронный контроллер может определить, выходит ли амплитуда измерений тока в катушке клапана за заданное пороговое значение амплитуды. Если выходит, то электронный контроллер решает, что катушка клапана была удалена с пропорционального регулирующего клапана. Варианты осуществления настоящего изобретения более подробно обсуждаются ниже касательно фиг. 1-8.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения особенно подходят для использования с топливораздаточными колонками в розничных заправочных станциях, и в нижеприведенном обсуждении описаны предпочтительные варианты осуществления в этом контексте. Тем не менее, специалистам в области техники понятно, что настоящее изобретение этим не ограничено. На самом деле, предполагается, что настоящее изобретение может быть использовано в других ситуациях для обнаружения несанкционированного вмешательства или неисправности регулирующего клапана.

На фиг. 1 приведен вид в перспективе типовой топливораздаточной колонки 10, в которой можно использовать варианты осуществления настоящего изобретения. Например, топливораздаточная колонка 10 может представлять собой топливораздаточную колонку ΕΝΟΌΡΕ® или топливораздаточную колонку 8К700 от компании ОПЬагео Уссйсг-РооЕ Тем не менее, специалистам в области техники понятно, что настоящее изобретение можно использовать с пропорциональными регулирующими клапанами в любой топливораздаточной колонке.

Топливораздаточная колонка 10 включает в себя корпус 12 по меньшей мере с одним гибким топливным шлангом 14, выходящим из него. Топливный шланг 14 заканчивается управляемым вручную соплом 16, приспособленным для того, чтобы его вставляли в горловину топливного бака транспортного средства. Различные компоненты для работы с топливом, расположенные внутри корпуса 12, позволяют получать топливо из подземного трубопровода и доставлять его через шланг 14 и сопло 16 в бак транспортного средства, что понятно.

Топливораздаточная колонка 10 имеет интерфейс 18 взаимодействия с клиентом. Интерфейс 18 взаимодействия с клиентом может включать в себя первый дисплей 20, который отображает количество выданного топлива и цену выданного топлива. Кроме того, интерфейс 18 взаимодействия с клиентом включает в себя второй дисплей 22 для подачи команд для основных транзакционных функций, таких как запуск выдачи топлива. Колонка также предпочтительно включает в себя устройство считывания кредитных карт и клавиатуру для ввода ПИН-кода, чтобы клиент мог заплатить за топливо у колонки, используя кредитную или дебетовую карту.

На фиг. 2 приведена схематическая диаграмма внутренних компонентов в топливораздаточной колонке 10. В общем, топливо может перемещаться из подземного резервуара (И8Т) через основной топливный трубопровод 24, который может представлять собой трубу с двойной стенкой, имеющую вторичную защитную оболочку, как хорошо известно, к топливораздаточной колонке 10 и соплу 16 для доставки. Пример подземной системы доставки топлива показан в патенте США № 6435204 на имя Уайта и др., который полностью включен в этот документ посредством ссылки. Во многих случаях для перекачки топлива к топливораздаточной колонке 10 используют погружной турбинный насос (8ТР), связанный с И8Т. Тем не менее, некоторые топливораздаточные колонки могут быть оборудованы насосом и мотором внутри корпуса 12, чтобы засасывать топливо из И8Т в топливораздаточную колонку 10.

Основной топливный трубопровод 24 может проходить в корпус 12 сначала через отсекающий клапан 26. Как хорошо известно, отсекающий клапан 26 сконструирован так, чтобы перекрывать траекторию потока топлива в случае столкновения с топливораздаточной колонкой 10. В патенте США № 7946309 на имя Рейда и др., который полностью включен в этот документ посредством ссылки, раскрыт пример отсекающего клапана, приспособленного для использования в заправочных станциях. Отсекающий клапан 26 содержит внутренний путь для потока топлива для переноса топлива из основного топливного трубопровода 24 во внутренний топливный трубопровод 28.

- 3 029737

После выхода топлива из выпускного отверстия отсекающего клапана 26 и при поступлении его во внутренний топливный трубопровод 28 оно может встретиться с пропорциональным регулятором 30, расположенным перед измерителем 32 расхода. (В некоторых колонках клапан 30 может быть расположен после измерителя 32 расхода). Термин "пропорциональный регулирующий клапан" означает любое подходящее устройство, которое включает в себя катушку, преобразующую электрическую энергию в механическое усилие, действующее на струйный клапан для получения постепенно изменяющегося потока топлива, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Пропорциональный регулирующий клапан 30 может представлять собой пропорциональный регулирующий электромагнитный клапан, как описано в патенте США № 5954080 на имя Лезермана, который полностью включен в этот документ посредством ссылки. Более того, хотя здесь будет описана работа пропорционального регулирующего клапана, понятно, что аспекты настоящего изобретения применимы к различным типам клапанов, не все из которых представляют собой пропорциональный клапан.

Пропорциональным регулирующим клапаном 30 управляет система 34 управления через сигнальную линию 36 управления клапаном. Управляющая система 34 может представлять собой микропроцессор, микроконтроллер или другую подходящую электронику с памятью и исполняемыми на ней программами. Таким образом, управляющая система 34 может управлять степенью открытия и закрытия пропорционального регулирующего клапана посредством катушки клапана (также называемой "соленоидом"), чтобы либо разрешить, либо запретить поток через измеритель 32 и далее к шлангу 14 и соплу 16. Предпочтительно, чтобы основная цепь управления с обратной связью регулировала запрограммированный или установленный ток катушки для достижения желаемой скорости потока, в то время как вторая цепь управления с обратной связью регулирует и поддерживает "установленное" значение тока катушки. В соответствии с одним вариантом осуществления пропорциональный регулирующий клапан 30 может приводиться в действие с применением технологии широтно-импульсной модуляции на частоте, основанной на постоянной времени собственной индуктивности катушки, например, 200 Гц для периода длительностью 5 мс.

Пропорциональный регулирующий клапан 30 обычно содержится ниже пароизоляции 38, отделяющей гидравлический отсек 40 топливораздаточной колонки 10. Управляющая система 34 обычно расположена в отсеке 42 для электроники топливораздаточной колонки 10 над пароизоляцией 38. Катушка регулирующего клапана 30 обычно может находиться или не находиться под пароизоляцией в зависимости от конструкции топливораздаточной колонки. В этом варианте осуществления, после того как топливо выйдет из пропорционального регулирующего клапана 30, оно может протекать через измеритель 32, который измеряет объем и/или скорость потока топлива. В других вариантах осуществления регулирующий клапан 30 будет расположен после измерителя 32.

Измеритель 32 расхода может представлять собой объемный расходомер или расходомер с косвенным определением параметров потока, имеющий один или несколько роторов, которые вращаются на одном или на нескольких валах. Некоторые примеры технологии объемных расходомеров, которые можно применять с вариантами осуществления настоящего изобретения, приведены в патентах США № 6250151 на имя Тинглеффа и др., 6397686 на имя Тайвалковского и др. и 5447062 на имя Кёпла и др., каждый из которых полностью включен в этот документ посредством ссылки. Аналогично, некоторые примеры технологии расходомеров с косвенным определением параметров потока, которые можно применять с вариантами осуществления настоящего изобретения, приведены в патентах США № 7111520 на имя Пейна и др., 5689071 на имя Раффнера и др. и 8096446 на имя Карапелли и др., каждый из которых также полностью включен в этот документ посредством ссылки.

Измеритель 32 функционально связан с датчиком 44 перемещения, который вырабатывает сигнал, показывающий объемную скорость потока топлива, и периодически передает сигнал на управляющую систему 34 по сигнальной линии 46. Таким образом, управляющая система 34 может обновлять общее число выданных галлонов и цену выданного топлива на дисплее 20 через линию 47 связи. В одном варианте осуществления датчик 44 перемещения может представлять собой датчик импульсов. Специалистам в области техники знакомы датчики импульсов, которые можно применять в вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, датчик 44 перемещения может представлять собой датчик импульсов Т18350-С6 от компании СйЬагео 1пс. Однако в других вариантах осуществления датчик 44 перемещения может представлять собой другой подходящий датчик перемещения, как описано выше. Здесь дается ссылка на патент США № 8285506 (патент '506) под названием "Устройство датчика импульсов топливораздаточной колонки" от 02.02.2010, который полностью включен в этот документ посредством ссылки.

В этом варианте осуществления, когда топливо выходит из расходомера 32, оно поступает на реле 48 протока. Реле 48 протока, которое предпочтительно включает в себя однопроходный контрольный клапан, который предотвращает обратный поток через топливораздаточную колонку 10, подает сигнал реле протока на управляющую систему 34 через сигнальную линию 49 реле протока. Сигнал реле потока показывает управляющей системе 34, что в канале подачи топлива действительно протекает топливо и что последующие сигналы от датчика 44 вызваны действительным потоком топлива.

- 4 029737

После того как топливо покидает реле 48 потока, оно выходит через внутренний топливный трубопровод 28, чтобы через топливный шланг 14 и сопло 16 поступить в транспортное средство клиента. Сопло 16 включает в себя приводимый в действие вручную клапан, как хорошо известно в области техники.

Как отмечалось выше, мошенник может осуществить несанкционированное вмешательство в пропорциональный регулирующий клапан в попытке получить несанкционированный поток топлива. Теперь со ссылкой на фиг. 3-8 будут описаны предпочтительные технологии для обнаружения такого вмешательства.

На фиг. 3 показано устройство 130 обнаружения несанкционированного вмешательства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления устройство 130 обнаружения несанкционированного вмешательства функционально связано с пропорциональным регулирующим клапаном 30. Как показано, устройство 130 обнаружения несанкционированного вмешательства может включать в себя источник 100 питания, электронный контроллер 50, переключатель 52, катушку клапана 54, гальванометр 58 и диод 56. Каждый из этих типовых компонентов обсуждается ниже. Понятно, что некоторые или все компоненты устройства 130 обнаружения несанкционированного вмешательства могут быть интегрированы в клапан 30 или в корпус датчика 44 перемещения.

Переключатель 52, который предпочтительно может представлять собой подходящий электронный переключающий элемент, последовательно электрически подключен между источником 100 питания и катушкой 54 клапана. Катушка 54 клапана представляет собой соленоид пропорционального регулирующего клапана 30 и установлена вокруг арматуры 55 клапана. Когда переключатель 52 разомкнут, между источником 100 питания и катушкой 54 клапана имеется разомкнутая цепь, так что источник 100 питания отсоединен от катушки 54 клапана. Наоборот, когда переключатель 52 замкнут, источник 100 питания последовательно подключен к катушке 54 клапана. Как обсуждалось выше, при включении катушки 54 клапана возникает усилие, действующее на арматуру 55 клапана 30 (и на соответствующий элемент струйного клапана), чтобы открыть пропорциональный регулирующий клапан и позволить выдать топливо.

Контроллер 50 выполнен с возможностью выдавать управляющий сигнал 120 на электронный переключатель 52, чтобы управлять размыканием и замыканием электронного переключателя 52. В этом варианте осуществления управляющий сигнал 120 может представлять собой либо высокое, либо низкое значение, которое определяют с помощью логики электронного контроллера 50. Например, высокое значение может дать команду на замыкание переключателя 52, в то время как низкое значение может дать команду на размыкание переключателя 52. Электронный контроллер 50, который может быть встроен в управляющую систему 34 или быть отдельным от нее, включает в себя процессор, память и подходящую логическую схему управления.

Процессор электронного контроллера 50 может изменять уровень управляющего сигнала 120, чтобы, например, осуществлять широтно-импульсную модуляцию работы клапана 30. Специалисту в области техники понятно, что существует минимальный порог модуляции, при котором ампер-виток механической силы будет недостаточен для получения потока.

Устройство 130 обнаружения несанкционированного вмешательства также включает в себя гальванометр 58, электрически соединенный с катушкой клапана 54. Гальванометр 58 измеряет мгновенные значения тока, протекающего через катушку 54 клапана в ответ на сигнал 120 замыкания переключателя 52. Измеренные таким образом значения тока отправляют на электронный контроллер 50 в виде детектирующих сигналов 121. Понятно, что для использования контроллером 50 детектирующие сигналы 121, в общем, будут оцифрованы либо контролером 50, либо с использованием отдельного аналого-цифрового преобразователя. Как вариант, также можно использовать различные аналоговые технологии (например, интеграторы, компараторы и т.д.).

Защитный диод 56, который подключен параллельно с катушкой 54 клапана, служит для подавления нежелательных кратковременных всплесков напряжения путем предотвращения внезапного исчезновения магнитного поля в катушке 54 клапана, когда переключатель 52 разомкнут. Задерживая такое исчезновение магнитного поля, катушка 54 клапана удерживает энергию в магнитном поле, чтобы выработать предсказуемый затухающий со временем ток через катушку клапана 54.

Следует понимать, что устройство 130 обнаружения несанкционированного вмешательства может включать в себя компоненты, отличные от тех, что были описаны выше, и, таким образом, не ограничено теми компонентами, которые показаны на фиг. 3. Например, диод 56 может быть заменен на другой компонент, который выполнен с возможностью принимать ток, выработанный на катушке 54 клапана, когда переключатель 52 разомкнут.

Также должно быть понятно, что клапан 30, в общем, будет включать в себя подходящий корпус, на котором установлена катушка 54 клапана. Корпус обеспечивает физическую опору для катушки 54 клапана и удерживает катушку 54 клапана на месте, в то время как движущая сила воздействует на арматуру клапана. Тем не менее, если катушка 54 клапана удалена, смещена или иным образом неправильно установлена на корпусе, катушка 54 клапана может некорректно управлять потоком топлива. В этой связи это может привести к несанкционированному потоку топлива. Устройство 130 обнаружения несанкционированного вмешательства функционирует так, чтобы обнаруживать, имело ли место несанкциониро- 5 029737

ванное вмешательство в клапан 30, например, была ли удалена катушка 54 клапана с корпуса пропорционального регулирующего клапана 30.

На фиг. 4 показан способ обнаружения несанкционированного вмешательства в клапан 30 в соответствии с одним вариантом осуществления. При описании этапов 60-67 на фиг. 4 будем обращаться к фиг. 5-8.

Как показано, на этапе 60 устройство 130 обнаружения несанкционированного вмешательства включает в себя переключатель 52. Как отмечалось выше, в предпочтительном варианте осуществления переключатель последовательно электрически подсоединен между источником 100 питания и катушкой 54 клапана топливораздаточной колонки. На этапе 62 источник 100 питания подает энергию на катушку 54 клапана через переключатель 52 в течение первого заданного времени 102. Как показано на фиг. 5, электронный контроллер 50 замыкает переключатель 52 посредством выходного сигнала 120. Например, выходной сигнал "высокого" значения (например, постоянный ток напряжением 5 В) может использоваться для замыкания переключателя 52. В результате ток 70 течет от источника 100 энергии через катушку 54 клапана и обратно к источнику 100 энергии. Когда ток 70 протекает через катушку 54 клапана, посредством гальванометра 58 измеряют его мгновенные значения. Полученные таким образом измерения 121 тока передают на электронный контроллер 50 (этап 64) по соответствующей сигнальной линии.

Как показано на фиг. 7, сигнал 121 о токе на катушке клапана постоянно увеличивается в течение периода 102 времени, когда на катушку 54 клапана подают энергию. В этой связи катушка 54 клапана сохраняет энергию благодаря свойствам индуктивности катушки 54 клапана. Кроме того, при подаче тока 70 через катушку 54 клапана вырабатывается магнитное поле, которое оказывает механическое усилие на арматуру клапана. Тогда элемент клапана может отодвинуться из своего гнезда, открывая канал, чтобы получить постепенно изменяющийся поток топлива через пропорциональный регулирующий клапан.

На этапе 63 по истечении заданного периода 102 времени источник 100 питания может быть отсоединен от катушки 54 клапана. Это можно выполнить путем возврата управляющему сигналу 120 низкого значения (например, 0 В). В результате переключатель 52 разомкнётся, так что энергия от источника 100 питания больше не будет поступать на катушку 54 клапана.

Когда переключатель 52 размыкается, энергия, сохраненная благодаря индуктивным свойствам катушки, начнет высвобождаться. Соответственно, как показано на фиг. 6, катушка 54 клапана вырабатывает индукционный ток 73. Таким образом, ток 73 течет от катушки 54 клапана через диод 56 и обратно на катушку 54 клапана. По сути, параллельный диод 56 обеспечивает альтернативный путь для индукционного тока 73, позволяя сохраненной энергии в катушке 54 клапана рассеиваться с течением времени. Более того, так как диод 56 расположен параллельно с катушкой 54 клапана, он предотвращает кратковременные всплески напряжения, которые могут возникнуть при размыкании переключателя 52 из замкнутого состояния. Так как индуктивность должным образом установленной катушки 54 клапана известна, то энергия катушки 54 клапана рассеивается с известной скоростью, тем самым, создавая полезный и предсказуемый затухающий со времени ток в течение интервала времени после размыкания переключателя 52. В связи с этим амплитуда тока катушки клапана при размыкании и замыкании переключателя 52 также известна, и ее можно использовать в качестве основы для заданного порога.

На этапах 62 и 63 гальванометр 58 может непрерывно измерять ток, проходящий через катушку 54 клапана. Например, гальванометр 58 может непрерывно в реальном времени измерять ток в катушке клапана, пока источник 100 питания подает энергию на катушку 54 клапана и пока источник питания отсоединен от катушки 54 клапана. Примеры таких измерений тока показаны на графиках сигналов 121 и 12Г на фиг. 7 и 8. Электронный контроллер 50 сохраняет измерения в памяти и анализирует измерения тока, как обсуждается касательно этапов 65-67.

Обращаясь опять к фиг. 7, показан пример управляющего сигнала 120, выдаваемого на переключатель 52, и сигнала 121 тока, когда катушка 54 клапана установлена должным образом. На фиг. 8 показан пример управляющего сигнала 120 и ответного сигнала 121', когда катушка 54 клапана удалена (что может произойти в результате несанкционированного вмешательства). Отметим, что управляющий сигнал 120 на фиг. 7 такой же, что и на фиг. 8, и он наложен на сигналы 121 и 121' для простоты иллюстрации. Сигналы 121 и 121' представляют графики напряжения от измерения напряжения на постоянном резисторе, подключенном последовательно с катушкой клапана. Поэтому они показывают непосредственную корреляцию с током, протекающим через резистор и катушку клапана.

На обеих фиг. 7 и 8 управляющий сигнал 120 имеет высокое значение, начиная с моментов 80 и 84, когда замыкают переключатель 52, так что источник 100 питания подает энергию на катушку 54 клапана. Сигналы 121 и 121' увеличиваются, пока переключатель 52 замкнут, тем самым показывая зарядку катушки 54 клапана. В моменты времени 82 и 86 электронный контроллер 50 снижает значение управляющего сигнала 120 до низкого или нулевого значения, тем самым, снова размыкая переключатель 52. После моментов времени 82 и 86 сигналы 121 и 121' показывают, что ток 73 рассеивается с катушки 54 клапана, затухая с течением времени. Последовательность с момента 80 до момента 84 (т.е. период 103) может непрерывно повторяться, так что в момент времени 84 электронный контроллер 50 снова повышает управляющий сигнал 120 до высокого значения, снова замыкая переключатель 52. После периода 102

- 6 029737

времени (т.е. в момент времени 86) переключатель 52 снова размыкают, переводя управляющий сигнал 120 в низкое значение. Соответственно, ширина 102 импульса и период 103 сигнала 120 одинаковы для обеих фиг. 7 и 8.

Опять обращаясь к фиг. 4, на этапе 65 электронный контроллер 50 определяет амплитуду измерений тока катушки 54 клапана. Амплитуда может быть вычислена путем определения максимального и минимального значений сигнала 121, 121' в течение одного периода 103. На фиг. 7 ссылочная позиция 88 обозначает максимальный ток сигнала 121, а 90 обозначает минимальный ток сигнала 121. На фиг. 8 ссылочная позиция 92 - это максимальный ток, а 94 - минимальный ток, который появляется в течение одного периода. Амплитуда тока на периоде 103 может быть вычислена путем нахождения разности между максимальным и минимальным измерениями тока в течение периода. Это дает величину колебания тока между моментами, когда энергию подают на катушку 54 клапана в течение определенного периода времени и после того, как источник питания был отключен от катушки клапана в течение другого периода времени.

Амплитуда сигнала 121 может быть вычислена для нескольких периодов. Например, амплитуда сигнала 121 может быть вычислена путем усреднения амплитуд каждого периода. Для другого примера амплитуда сигнала 121 может быть вычислена путем усреднения максимума тока для каждого периода и вычитания среднего каждого минимума тока для каждого периода. Также возможны другие способы вычисления амплитуды тока, и вышеприведенные примеры способов вычисления амплитуды тока не следует ограничивать. Например, хотя было описано динамическое измерение (реактивного сопротивления), измерение электрического сопротивления при постоянном токе также может дать удовлетворительные результаты.

На этапе 66 электронный контроллер 50 определяет, не превосходит ли амплитуда сигнала 121 заданное пороговое значение. Электронный контроллер 50 сравнивает амплитуду сигнала 121 с заданным пороговым значением, чтобы определить, не превосходит ли измеренная амплитуда такой порог. Например, предварительно заданное пороговое значение может представлять собой значение, основанное на номинальном значении, полученном путем выполнения этапов 62-65, когда известно, что катушка 54 клапана должным образом установлена на корпусе пропорционального регулирующего клапана и работает, как надо, или равно ему. Например, амплитуда сигнала 121 на фиг. 7 может быть использована в качестве предварительного заданного порога, так как измерения сигнала 121 выполнялись, когда катушка 54 клапана была правильно установлена на корпус пропорционального регулирующего клапана. В других случаях может быть желательно обеспечить небольшое смещение выше такого номинального значения, чтобы достичь заданного порога. Заданный порог вычисляют и сохраняют в памяти электронного контроллера 50 (или некоторого другого устройства, соединенного с электронным контроллером 50). Тогда этот предварительно заданный порог амплитуды используют в качестве базового уровня, с которым сравнивают будущие определения амплитуды, чтобы установить, было ли несанкционированное вмешательство в катушку 54 клапана.

Величина заданного порога амплитуды может быть использована в качестве порогового значения, потому что амплитуда тока для катушки 54 клапана, в общем, больше, когда катушка 54 клапана удалена с корпуса пропорционального регулирующего клапана, чем когда катушка 54 клапана установлена должным образом. Это происходит, потому что индуктивность катушки клапана (например, 300 мГн) обычно выше, когда катушка клапана правильно установлена на корпусе пропорционального регулирующего клапана, чем значение индуктивности (например, менее 100 мГн), когда катушку клапана удаляют. В связи с этим совершенно различные временные константы правильно установленной и удаленной катушки клапана легко обнаружить в амплитудах в каждом случае, когда к катушке 54 клапана применяют сигнал с малым коэффициентом заполнения/кратковременный импульс. Следует понимать, что коэффициент заполнения сигнала 120 при определении заданного порога такой же, что и определении того, была ли катушка 54 клапана удалена из корпуса пропорционального регулирующего клапана.

Если амплитуда тока превосходит сохраненное предварительно заданное пороговое значение, то на этапе 67 электронный контроллер 50 определяет, что катушка 54 клапана была удалена с корпуса пропорционального регулирующего клапана; в противном случае способ может вернуться на этап 62, чтобы повторить процесс. Если порог превышен, то электронный контроллер 50 может выдать предупреждение или некоторую индикацию того, что произошло несанкционированное вмешательство.

Хотя в качестве одного способа подачи энергии на катушку 54 клапана путем включениявыключения показан переключатель 52, следует понимать, что также возможны другие варианты осуществления. Например, вместо использования переключателя 52 источник 100 питания может быть подключен непосредственно к катушке 54 клапана, и он может подавать на катушку 54 клапана меняющийся во времени сигнал тока. Примеры переменного тока могут включать в себя прямоугольный сигнал, пульсовую волну или любое другое средство подачи тока на катушку 54 клапана.

Более того, хотя в приведенных выше примерах в качестве индикатора несанкционированного вмешательства используют максимальную амплитуду тока, также для определения несанкционированного вмешательства можно использовать другие электрические характеристики, такие как диодные характеристики и топологии противоэлектродвижущей силы. Также возможно ограничить продолжительность

- 7 029737

времени сигнала 120, так чтобы было недостаточно ампер-витков, чтобы действительно открыть клапан. Тем не менее, такие сигналы могут иметь достаточную длительность, чтобы выполнить проверку состояния пропорционального клапана (в частности, чтобы непрерывно детектировать удаление катушки клапана, то есть независимо от состояния авторизации насоса или состояния потока топлива).

Поэтому детектирование несанкционированного вмешательства может происходить непрерывно в фоновом режиме и без ограничения потока. Другими словами, это позволяет проводить проверку на предмет несанкционированного вмешательства в течение периода времени, когда элемент управления не пытается вызвать поток топлива (что составляет большую часть времени). Таким образом, можно обеспечить постоянную проверку состояния катушки клапана и арматуры.

Понятно, что время и/или скорость достижения напряжения и затухания могут представлять собой фактор других измеренных данных для определения несанкционированного вмешательства в арматуру. Например, с помощью изображенной схемы устройства при замыкании переключателя можно измерить время увеличения тока до определенного уровня от некоторого начального уровня, который имел место до замыкания переключателя (обычно, но необязательно, равного нулю), которое составляет определенный промежуток времени, когда катушка на клапане, и меньше, когда катушки на клапане нет. Аналогично, можно измерить время затухания тока до определенного уровня (относительного или абсолютного) от некоторого начального уровня, имевшего место перед размыканием переключателя, которое также представляет собой определенный промежуток времени, когда катушка установлена на клапане, и меньше, когда катушки на клапане нет. При использовании аналогичного устройства для подачи энергии на катушку клапана для нормальной работы можно отдельно подавать на катушку сигнал переменного тока соответствующей частоты и амплитуды через некоторое сопротивление источника и измерять затухание, которое будет иметь определенное значение, когда катушка установлена на клапан, и большее значение, когда катушки на клапане нет.

Хотя выше были описаны один или несколько предпочтительных вариантов осуществления изобретения, следует понимать, что все без исключения эквивалентные реализации настоящего изобретения попадают под его объем и сущность. Показанные варианты осуществления представлены на примере, и их не следует понимать как ограничения настоящего изобретения. Таким образом, специалисты в области техники должны понимать, что настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления, так как в них можно внести модификации.

Поэтому предполагается, что все без исключения такие варианты осуществления включены в настоящее изобретение, так как могут попадать под его объем и сущность.

Claims (20)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Топливораздаточная колонка с устройством обнаружения несанкционированного вмешательства в конструкцию топливораздаточной колонки, содержащая

   катушку клапана; источник питания;

   переключатель, электрически подключенный в схему с катушкой клапана и источником питания; гальванометр, выполненный с возможностью определять ток, протекающий в катушке клапана; и электронный контроллер, соединенный с переключателем и гальванометром и выполненный с возможностью передачи сигналов, причем электронный контроллер выполнен с возможностью

   подавать первый управляющий сигнал на переключатель, чтобы замыкать переключатель, так чтобы энергия из источника питания подавалась на катушку клапана;

   принимать от гальванометра измерения тока, протекающего в катушке клапана после замыкания

   переключателя;

   выполнять сравнение данных, показывающих измерения тока, с заданным показателем;

   исходя из результатов сравнения, определять, имело ли место несанкционированное вмешательство.
2. 2. Колонка по п.1, в которой по меньшей мере одно из измерений тока, полученное от гальванометра, представляет собой первое измерение тока в катушке клапана, когда на катушку клапана подается энергия в течение первого заданного периода времени.
3. 3. Колонка по п.2, в которой электронный контроллер также выполнен с возможностью подавать второй управляющий сигнал, чтобы размыкать переключатель, так чтобы отключать источник питания от катушки клапана; и

   принимать второе измерение тока от гальванометра в течение второго заданного периода времени после отсоединения источника питания от катушки клапана.
4. 4. Колонка по п.3, в которой указанный заданный показатель представляет собой заданный порог, а электронный контроллер выполнен с возможностью определять, не превышают ли измерения тока заданный порог.
5. 5. Колонка по п.4, в которой электронный контроллер выполнен с возможностью определять амплитуду тока между первым и вторым измерениями и определять, не превысила ли амплитуда тока ука- 8 029737

   занный заданный порог.
6. 6. Колонка по п.5, в которой заданный порог основан на амплитуде тока, измеренного в катушке клапана при отсутствии несанкционированного вмешательства.
7. 7. Колонка по п.1, также содержащая диод, электрически подключенный параллельно с катушкой клапана и выполненный с возможностью принимать ток, вырабатываемый катушкой клапана, когда размыкается переключатель.
8. 8. Колонка по п.1, в которой указанный заданный показатель представляет собой заданный порог, основанный на токе, измеренном в катушке клапана при отсутствии несанкционированного вмешательства.
9. 9. Колонка по п.1, в которой катушка клапана представляет собой компонент пропорционального регулирующего клапана, выполненного с возможностью получения постепенно меняющегося потока топлива.
10. 10. Колонка по п.1, в которой управляющий сигнал имеет длительность, недостаточную для приведения в действие арматуры, связанной с упомянутой катушкой клапана.
11. 11. Колонка по п.1, в которой управляющий сигнал имеет длительность, достаточную для приведения в действие арматуры, связанной с упомянутой катушкой клапана.
12. 12. Способ определения несанкционированного вмешательства в топливораздаточную колонку по п.1, характеризующийся тем, что

    подают первый управляющий сигнал к переключателю, чтобы замыкать переключатель, так чтобы энергия из источника питания подавалась на катушку клапана;

    принимают от гальванометра измерения тока, протекающего в катушке клапана, после замыкания переключателя;

    сравнивают данные, показывающие измерения тока, с заданным показателем; по результатам сравнения определяют, произошло ли несанкционированное вмешательство.
13. 13. Способ по п.12, в котором получение измерений от гальванометра происходит в течение первого заданного периода времени после замыкания переключателя.
14. 14. Способ по п.13, в котором заданный показатель основан на величине тока, измеренного в катушке клапана при отсутствии несанкционированного вмешательства.
15. 15. Способ по п.12, в котором также в ответ на определение того, что произошло несанкционированное вмешательство, не допускают потока топлива в топливораздаточной колонке.
16. 16. Способ по п.13, в котором также

    подают второй управляющий сигнал, чтобы разомкнуть переключатель, так чтобы отключить источник питания от катушки клапана;

    принимают измерения тока от гальванометра в течение заданного периода времени после размыкания переключателя;

    сравнивают данные, показывающие измерения тока в течение заданного периода времени, с указанным заданным показателем.
17. 17. Способ по п.16, в котором заданный показатель представляет собой заданный порог.
18. 18. Способ по п.17, в котором также определяют, что произошло несанкционированное вмешательство в регулирующий клапан, в ответ на измерения тока, которые меньше или равны указанному заданному порогу.
19. 19. Способ по п.12, в котором первый управляющий сигнал имеет длительность, недостаточную для приведения в действие арматуры, связанной с упомянутой катушкой клапана.
20. 20. Способ по п.12, в котором первый управляющий сигнал имеет длительность, достаточную для приведения в действие арматуры, связанной с упомянутой катушкой клапана.

    - 9 029Γ3Ί

    - 10 029737