TW201933188A - 使用複數個具備感測器功能之rfid標籤及多個收發器對反應器條件進行無線監測及分析 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於以無線方式監測一反應器容器內的製程條件的系統及方法。複數個具備感測器功能之射頻識別(RFID)標籤安置在貫穿一容器之一催化劑床的未指定或隨機位置處，並用於量測所述容器內的各種條件。所述具備感測器功能之RFID標籤編碼有個別識別碼，並以無線方式鏈接至多個收發器。多個收發器的使用允許應用三角量測方法來識別所述具備感測器功能之RFID標籤中的每一者在三維空間中的位置，並且允許詢問每一具備感測器功能之RFID標籤以接收回應應答器信號，所述信號攜載表示所述反應器內所感測到的條件之資訊。

Description

使用複數個具備感測器功能之RFID標籤及多個收發器對反應 器條件進行無線監測及分析
本申請案主張2018年1月11日申請的在申請中之美國臨時專利申請案第62/616,155號之權益，其全部揭示內容據此以引用方式併入。
本發明係關於一種用於以無線方式監測並三維分析諸如反應器之處理容器內之條件的系統及方法。
含有催化劑的反應器容器對於煉油廠及化學工廠是常見的。在操作此等反應器時，需要的是量測或監測容器內的製程條件，此是因為此資訊可有助於控制反應器容器內的反應條件。用於量測反應器容器內的條件的當前方法需要至感測器實體連接，諸如電連接或氣動連接，所述感測器傳輸感測器量測之資訊用於外部顯示。此類量測構件的一個實例是使用熱電偶來量測溫度。為了使用熱電偶量測反應器容器內一位置的溫度，熱電偶套管為必要的。熱電偶套管經由容器壁安裝，且所述熱電偶套管延伸至容器內量測溫度的位置。
需要在反應器容器內的位置處量測及觀測製程條件並無線傳輸資訊以便在遠端位置收集及處理的能力。進一步需要能夠提供貫穿由容器界定 的反應區的容積的條件的三維概況。吾人已經提出，使用具備感測器功能之射頻識別(radio frequency identification；RFID)標籤來量測反應器容積內條件中的若干者，諸如壓力、溫度、流體組合物、蒸汽及液體組合物、pH值及流速；並無線傳輸量測資訊以供遠端收集及處理。
用於量測環境條件的具備感測器功能之RFID標籤的一個實例在US 7397370中描述。本專利呈現了一種系統，提供所述系統用於使用複數個射頻識別(「RFID」)總成來監測環境。所述系統可包含：RFID標籤，其具有相關聯的唯一識別(「ID」)碼、組態有用於感測關於環境的資訊的感測器；以及天線，其用於將感測到的資訊無線傳輸至處理系統。由處理系統接收的傳輸資訊包含感測到的環境資訊以及相關聯的識別碼，並且經處理以提供用於監測環境及所監測環境中的改變。
描述使用具備感測器功能之RFID標籤來量測及追蹤可變環境條件的另一參考文獻是US 8,106,778。此專利揭示了一種能夠使用射頻識別(RFID)追蹤可變條件的方法及系統。RFID感測器標籤用於量測可變條件，諸如位置、溫度、壓力及濕度。回應於由RFID讀取器裝置傳輸的詢問信號，RFID感測器標籤傳輸包含相關聯的標籤識別資料與表示所量測條件的可變資料的信號。回應信號包含可變資料及非可變資料兩者，使得所量測條件可與標籤識別資料相關聯。RFID讀取器裝置亦可自複數個RFID標籤中的一者接收複數個回應信號。在此狀況下，複數個回應信號中的至少一者可包含表示複數個RFID標籤中的各別一者處的所量測條件的可變資料及複數個RFID標籤中的各別一者的標籤識別資料。
專利公開案US 2007/0215709揭示了一種基於RFID的感測器，其包含與感測器組合的RFID電路系統。感測器元件經組態為基於其暴露於感測器所暴露的周圍環境的物理條件而改變導電狀態。此等物理條件可包含氣體 的存在或不存在、光、聲音、溫度、壓力、濕度及/或環境的其他條件。回應於RFID詢問器傳輸的RF信號，基於RFID的感測器傳輸識別(ID)碼及與基於RFID的感測器至一或多個物理條件的當前或先前暴露相關聯的其他資訊以供RFID詢問器接收。基於RFID的感測器亦可由RFID詢問器傳遞的RF能量供電。
美國專利9,317,795揭示了一種RFID感測系統，其包含安置於表面上的感測元件陣列。每一感測元件包含RFID微晶片、可操作地耦接至微晶片的天線，以及安置在天線上的壓敏材料。RFID讀取器系統向每一感測元件提供詢問信號，當墊的感測元件的壓敏材料被壓縮時，所述感測元件經由耦接天線將信號傳輸回至RFID讀取器。
此等公開案並未揭示或建議關於使用具備感測器功能之RFID標籤來量測反應器容器內的製程或環境條件或無線傳送與反應器容器內的量測條件有關的資訊以供進一步接收、處理及使用的任何內容。此等公開案未能進一步揭示或教示關於提供用於無線監測及三維分析由反應器容器界定的反應區內的物理條件的任何內容。
然而，吾人已發明了一種系統及方法，提供所述系統及方法用於局部感測或量測在貫穿反應器的反應區的位置處的環境或製程條件，且用於由具備感測器功能之RFID標籤無線傳輸至RF波的多個接收器，所述RF波含有特定標籤識別資訊及表示反應器內所量測條件的資訊。此允許對反應區內的條件進行三維分析。
因此，本發明提供一種用於以無線方式監測及分析反應器容器內製程條件的系統。所述系統的反應器容器界定反應區，所述反應區包含催化 劑床，所述催化劑床包括催化劑顆粒及安置在催化劑床內的複數個具備感測器功能之RFID標籤。所包含為數個收發器，所述收發器包含第一RFID收發器天線、第二RFID收發器天線及第三RFID收發器天線。第一RFID收發器天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且能夠傳輸第一詢問信號並接收回應於第一詢問信號傳輸的第一RFID應答器信號。第二RFID收發器天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且能夠傳輸第二詢問信號並接收回應於第二詢問信號傳輸的第二RFID應答器信號。第三RFID收發器天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且能夠傳輸第三詢問信號並接收回應於所述第三詢問信號傳輸的第三RFID應答器信號。複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者經編碼有唯一的非可變識別碼，且能夠感測反應區內的反應器條件，接收來自收發器的詢問信號，且回應於詢問信號傳輸RFID應答器信號。RFID應答器信號包含表示唯一的非可變識別碼及與具備感測器功能之RFID標籤相關聯的反應器條件的資訊。提供所述系統用於判定及三維分析貫穿反應區的製程條件。
亦提供一種用於以無線方式監測及分析反應器容器內的製程條件的方法。此反應器容器界定反應區，所述反應區包含催化劑床，所述催化劑床包括催化劑顆粒及安置在催化劑床內的複數個具備感測器功能之RFID標籤。催化劑床的特徵在於具有高度及寬度或直徑。所述方法包含藉由至少三個RFID收發器天線傳輸詢問信號。每一具備感測器功能之RFID標籤接收詢問信號。回應於詢問信號，每一具備感測器功能之RFID標籤傳輸其相關聯的RFID應答器信號，所述信號包含表示唯一的非可變識別碼及與具備感測器功能之RFID標籤相關聯的周圍條件的資訊。RFID收發器天線接收相關聯的RFID應答器信號，所述信號經處理以提供反應區內製程條件的三維分析。
10‧‧‧系統
12‧‧‧反應器容器
14‧‧‧反應器區
16‧‧‧催化劑床
18‧‧‧催化劑顆粒
22‧‧‧入口噴嘴
24‧‧‧導管
26‧‧‧出口噴嘴
28‧‧‧導管
32‧‧‧第一射頻識別(RFID)收發器天線/第一射頻識別(RFID)讀取器天線
34‧‧‧第二射頻識別(RFID)收發器天線/第二射頻識別(RFID)讀取器天線
36‧‧‧第三射頻識別(RFID)收發器天線/第三射頻識別(RFID)讀取器天線
40‧‧‧具備感測器功能之射頻識別(RFID)標籤
41‧‧‧表面
42‧‧‧第一詢問信號/射頻(RF)波箭頭符號
44‧‧‧第一相關聯的射頻識別(RFID)應答器信號
46‧‧‧信號處理系統
48‧‧‧第二詢問信號
50‧‧‧第二相關聯的射頻識別(RFID)應答器信號
52‧‧‧第三詢問信號
54‧‧‧第三相關聯的射頻識別(RFID)應答器信號
56‧‧‧纜線
58‧‧‧纜線
60‧‧‧纜線
62‧‧‧讀取器
64‧‧‧電腦
66‧‧‧纜線
68‧‧‧輸出資訊
70‧‧‧環境
72‧‧‧被動式射頻識別(RFID)標籤
74‧‧‧積體電路
76‧‧‧感測器
78‧‧‧連接
80‧‧‧元件
82‧‧‧射頻識別(RFID)標籤天線
圖1是表示用於以無線方式監測並三維分析反應器容器的反應區內的條件的本發明系統的實施例的示意圖。
圖2是圖1中描繪的反應器容器的橫截面A-A的平面圖。
圖3是說明用於反應器的反應區內條件的無線反應器監測及三維分析的系統的某些元件的圖。圖3說明安置在催化劑床內的複數個具備感測器功能之標籤之間的單一具備感測器功能之RFID標籤，及至少三個RFID讀取器/詢問器，所述RFID讀取器/詢問器以無線方式鏈接至具備感測器功能之RFID標籤。RFID讀取器/詢問器連接至電腦系統，所述電腦系統用於處理含有於由具備感測器功能之RFID標籤傳輸的所接收RF信號中的資訊。
本發明的實施例包含一種系統及一種方法兩者，其用於以無線方式監測反應器容器內的條件且用於提供貫穿由反應器容器界定的反應器區的條件的三維概況。
與本專利申請案所同時申請是分別具有序列號62/616,148、62/616,185及62/616,166的題為以下各者的三個相關臨時專利申請案：「SP2118-使用具有已知位置之多個具備感測器功能之Rfid標籤之反應器條件的無線監測及剖析(SP2118-Wireless Monitoring and Profiling of Reactor Conditions Using Plurality of Sensor-Enabled RFID Tags Having Known Locations)」、「SP2119-使用置放於已知反應器高度處之具備感測器功能之RFID標籤之陣列的反應器條件的無線監測及剖析(SP2119-Wireless Monitoring and Profiling of Reactor Conditions Using Arrays of Sensor-Enabled RFID Tags Placed At Known Reactor Heights)」、「SP2066-使用被動感測器功能之RFID標籤的無線反應器監測系統(SP2066-Wireless Reactor Monitoring System Using Passive Sensor Enabled RFID Tag)」。
反應器容器內的量測條件可包含製程或環境條件，諸如反應器容器內各個位置的壓力或溫度。量測條件可進一步包含其他參數，諸如蒸汽及液體百分比、流速、pH值及含有在反應器容器內或通過反應器容器的流體的化學組成物。
提供本發明用於使用分散貫穿反應器的催化劑床分散的複數個具備感測器功能之RFID標籤遠端地量測反應器內的條件，且在一個實施例中，所述具備感測器功能之RFID標籤置放在貫穿反應器容器的反應區的未指定或隨機位置。具備感測器功能之RFID標籤回應於由系統的若干收發器傳輸的詢問信號藉由無線電波傳輸而以無線方式傳輸與反應器內所感測條件相關的量測資訊。
處理系統包含諸如具有關聯程式碼的電腦的構件，所述構件用於處理含有於由所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的所述具備感測器功能之RFID標籤傳輸的信號中的資訊，以提供反應器容器內條件的三維概況。所述系統運用收發器及複數個具備感測器功能之RFID標籤來進行此操作，其中所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者提供用於量測或感測存在於反應器容器的反應區及催化劑床內的位置及貫穿所述反應區及催化劑床內的位置處的一或多個環境條件的構件。
在本說明書中，所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者為包含感測器的裝置，所述感測器組態有被動式RFID標籤或可操作地連接至被動式RFID標籤。感測器提供用於感測反應器容器內的環境或製程條 件或參數的構件以及用於向連接的RFID標籤提供信號輸入的構件，所述信號輸入含有表示特別量測的條件或參數的資訊。此項技術中教示的被動式RFID標籤包含與應答器天線耦合的積體電路，所述應答器天線用於接收來自RFID讀取器天線(收發器)的詢問信號且用於回應於接收到詢問信號而傳輸應答器信號。
處理系統用於處理由具備感測器功能之RFID標籤傳輸的信號。由於具備感測器功能之RFID標籤是被動式，因此每一RFID標籤回應於接收到由系統的若干RFID讀取器天線傳輸的詢問信號而傳輸RFID應答器信號。如上所提及，每一感測器與RFID標籤整合在一起並且能夠感測反應區內的一或多個條件。
具備感測器功能之RFID標籤的感測器組件選自對於熟習此項技術者已知的任何合適感測器的群組。由感測器感測或量測的環境條件或參數的實例包含壓力、溫度、化學組合物、蒸汽及液體組合物、密度、流速、pH值、振動、輻射、磁通量、光強度、電導率及聲音強度。較佳感測器元件包含選自由以下各者組成的群組的彼等元件：溫度感測器、壓力感測器、化學感測器、濕度感測器、pH值感測器、流量感測器、液體/蒸汽感測器及其任意組合。
每一整合式感測器及RFID標籤，即具備感測器功能之RFID標籤，提供用於進行以下操作的構件：感測反應器條件、接收詢問信號，且回應於詢問信號傳輸RFID應答器信號，所述RFID應答器信號含有表示所量測反應器條件的資訊。專利公開案US 2013/0057390、US 9,563,833、US 9,412,061、US 9,035,766及WO 03/098175呈現具備感測器功能之RFID標籤的實例。吾人以引用方式將此等專利公開案併入本文中。
本發明的必要特徵是，對於所述複數個具備感測器功能之 RFID標籤中的每一者，編碼有唯一的不可變的識別碼。此舉至關重要，此是因為回應於自多個RFID收發器中的每一者接收到收發器信號，每一具備感測器功能之RFID標籤傳輸含有唯一標籤識別資料連同由關聯感測器量測或感測的可變資料的應答器信號。傳輸表示唯一的非可變標籤識別碼之資訊與表示由RFID感測器量測或感測的反應器環境條件的可變資訊提供用於使所傳輸的可變資訊與特定感測器相關聯。
具備感測器功能之RFID標籤貫穿反應器的反應區內的催化劑床安置。在本發明的較佳實施例中，許多具備感測器功能之RFID標籤在未指定或隨機的位置處置放在催化劑床內。在數個位置處在反應區內或外部置放兩個或多於兩個，例如至少三個收發器，使得所述收發器與安置在催化劑床內的具備感測器功能之RFID標籤以無線方式連接。收發器於已知位置且以距彼此某些距離置放，使得所述收發器的詢問信號可結合來自具備感測器功能之RFID標籤的應答器信號使用，以獲得關於具備感測器功能之RFID標籤距所述收發器的距離及角度方向的資訊。與距離及角度方向有關的資訊應使得可應用合適的三角量測方法來判定每一具備感測器功能之RFID標籤在反應區的三維空間中的點位置。
與所述具備感測器功能之RFID標籤中的每一者相關聯的唯一的不可變的識別碼允許識別每一具備感測器功能之RFID標籤及其在三維空間中的點位置，所述點位置由上述三角量測方法的應用來判定。而且，提供使用唯一的不可變的識別碼用於將所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者與其感測到的反應器條件連接或關聯。因此，每一具備感測器功能之RFID標籤能夠自兩個或多於兩個收發器中的每一者接收詢問信號，且回應於詢問信號傳輸RFID應答器信號，所述RFID應答器信號包含表示唯一的非可變識別碼及與具備感測器功能之RFID標籤相關聯的所量測反應器條件兩者的 資訊。此舉允許對反應器的反應區內量測的環境條件進行三維分析。
本發明的反應器容器可為運用熟習此項技術者已知的任何合適材料製成的任何合適容器。在許多應用中，反應器容器通常界定含有催化劑且向其中引入反應物或原料的容積。在本發明的一個實施例中，反應器容器界定反應區，在所述反應區內是包括催化劑顆粒的催化劑床。反應區亦可包含多個催化劑床，包含所謂的堆疊床。反應區可由催化劑或催化劑床的任何合適配置填充，包含完全由催化劑顆粒或載體顆粒或兩者填充。
反應器容器可進一步配備有：入口，所述入口提供至反應區中的流體連通；及用於將進料流(諸如烴)引入反應區中的構件。反應器容器亦可配備有：出口，所述出口提供自反應區起的流體連通的；及用於自反應區移除流出物流(諸如，反應產物)的構件。
可將任何類型的進料流或流體引入或包括在反應器容器的反應區內，所述料流或流體包含水、烴及其他化學品。烴的實例包含輕質烴，諸如具有1至4或5個碳原子的彼等輕質烴；芳族化合物；石腦油；煤油；柴油；汽油及諸如渣油的重油。通常，反應區含有具有催化劑顆粒的一或多個床以及較佳包含任何列出的烴的任何上述流體。
反應區中的催化劑顆粒可為工業中通常使用的任何尺寸及形狀，包含具有任何形狀(例如圓柱形、二葉形、三葉形及四葉形)、球體、球形、不規則聚集體、丸劑及粉末的擠出物。催化劑顆粒尺寸可在0.1mm至200mm的範圍內，但更典型地，催化劑顆粒的尺寸在0.5mm至100mm或1mm至20mm的範圍內，且催化劑顆粒可具有任何組合物。
常用的催化劑組合物包含無機氧化物組份，諸如二氧化矽、氧化鋁、二氧化矽-氧化鋁及二氧化鈦。催化劑組成物可進一步包括催化金屬組份，諸如過渡金屬中的任一者，包含鉻、鉬、鎢、錸、鐵、鈷、鎳、鈀、鉑、 金、銀及銅。催化劑顆粒的金屬組份的濃度基於金屬可向上達60重量%而不管其實際狀態，且通常金屬濃度基於金屬是在0.1至30重量%的範圍內而無關於其實際狀態。
複數個具備感測器功能之RFID標籤中的所述具備感測器功能之RFID標籤安置在反應區的催化劑床內的未指定或隨機位置處，使得每一具備感測器功能之RFID標籤被催化劑顆粒包圍。對於典型反應器，深度及寬度的幾何尺寸界定催化劑床。對於可藉由深度及寬度界定的反應器，催化劑床的典型深度是在0.5至20公尺的範圍內，且催化劑床的典型有效寬度是在0.5至20公尺的範圍內。因此，每一具備感測器功能之RFID標籤可被催化劑顆粒層或催化劑顆粒外包體包圍，所述催化劑顆粒層或催化劑顆粒外包體具有向上達20公尺的厚度，從而需要詢問及應答器信號通過催化劑顆粒的為約0.5至約20公尺的床厚度。
本發明的較佳實施例包括至少三個RFID收發器天線，每一RFID收發器天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者。收發器在已知位置處且相對於彼此以某距離置放。關於收發器的置放的資訊結合與使用收發器藉由其詢問獲得的複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者的置放有關的距離及角度方向資訊被用於應用三角量測方法以判定複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者在反應器的反應區或催化劑床內的三維點位置中。
在較佳實施例中，第一RFID收發器天線置放在遠離反應區的催化劑床內的具備感測器功能之RFID標籤的已知位置處；限制條件為，第一RFID收發器天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者或與之耦合。第一RFID收發器天線經組態以允許將第一詢問器信號傳輸至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且允許自複數個具備感測 器功能之RFID標籤中的每一者接收回應的第一RFID應答器信號。
本發明系統的較佳實施例進一步包含第二RFID收發器天線，其置放在遠離反應區的催化劑床內的具備感測器功能之RFID標籤的已知位置；限制條件為第二RFID收發器天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者或與之耦合。第二RFID收發器天線經組態以允許將第二詢問器信號傳輸至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且允許自複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者接收回應的第二RFID應答器信號。
所述系統亦包含第三RFID收發器天線，其置放在遠離反應區的催化劑床內的具備感測器功能之RFID標籤的已知位置處；限制條件為第三RFID收發器天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者或與之耦合。第三RFID收發器天線經組態以允許將第三詢問器信號傳輸至複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且允許自複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者接收回應的第三RFID應答器信號。
第一RFID收發器天線、第二RFID收發器天線及第三RFID收發器天線在已知位置且相對於彼此或參考點或相對於複數個具備感測器功能之RFID標籤中的數個具備感測器功能之標籤以某距離置放，使得可應用三角量測來識別每一具備感測器功能之標籤在反應器的反應區的三維空間中的位置。
較佳的是將RFID收發器天線定位在反應區內，此是因為此舉消除了對詢問器信號及應答器信號通過反應器容器壁的需要。然而，本發明系統的另一個實施例是將RFID收發器天線定位或置放在反應器容器外部。
RFID收發器天線可操作地連接至一或多個讀取器，所述讀取器向RFID收發器讀取器天線提供詢問信號，且提供用於接收由複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸的RFID應答器信號。提供電腦構件用於 處理由每一RFID應答器信號攜載的資訊並用於顯示或以其他方式提供關於三維概況資訊的輸出，所述三維概況資訊是關於貫穿反應區的條件。
現參看圖1，圖1是用於以無線方式監測及分析反應器容器12內的製程條件的本發明系統10的實施例的示意性表示。反應器容器12界定反應區14。反應區14含有填充有催化劑顆粒18並包括所述催化劑顆粒的催化劑床16。反應器容器12配備有入口噴嘴22，所述入口噴嘴22可操作地連接至導管24。入口噴嘴22提供用於通過導管24的流體連通的構件及用於將進料引入反應區14中的構件。反應器容器12亦配備有出口噴嘴26，所述出口噴嘴26可操作地連接至導管28並提供用於通過導管28的流體連通的構件及用於自反應區14移除流出物的構件。
圖1示出了本發明系統10的一個實施例，所述系統包含定位於反應區14內的第一RFID收發器天線32、第二RFID收發器天線34及第三RFID收發器天線36。RFID收發器天線在已知位置及在相對於彼此的某些距離處置放在反應區14的三維空間中。
雖然圖1示出每一RFID收發器天線位於反應區14內，但一或多個RFID收發器天線可替代地置放在反應器容器12外部的位置處。然而，重要的是定位RFID收發器天線，使得所述天線以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一具備感測器功能之RFID標籤40或與之耦接，所述具備感測器功能之RFID標籤貫穿反應區14分佈且安置在在催化劑床16內。
雖然第一RFID讀取器天線32示出為位於催化劑床16的表面41上方，但應理解，第一RFID讀取器天線32可置放在反應區14內的任何位置，包含在催化劑床16的邊界內及由所述催化劑床的催化劑顆粒包圍的位置。此情形亦適用於第二RFID讀取器天線34及第三RFID讀取器天線36，前 述兩者示出為位於催化劑床16下方。此等RFID收發器天線又可置放在反應區14內的任何位置，包含在催化劑床16的邊界內及由所述催化劑床的催化劑顆粒包圍的位置。如上所提及，對於收發器的每次置放，收發器應以無線方式鏈接至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一具備感測器功能之RFID標籤40。
橫截面2-2的平面圖在圖2中示出。每一具備感測器功能之RFID標籤40的位置在圖1及圖2中示出，所述圖1及圖2說明複數個具備感測器功能之RFID標籤40可如何置放或安置在貫穿催化劑床16的未指定或隨機位置處。
在本發明系統10的操作中，第一RFID讀取器天線32將第一詢問信號42傳輸至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一者。此情形藉由RF波箭頭符號42在圖1中描繪，所述RF波箭頭符號42自第一RFID讀取器天線32延伸至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的一個具備感測器功能之RFID標籤40。然而，應認識到，第一詢問信號42是無線電波，其被同時傳輸至貫穿催化劑床16分佈的複數個具備感測器功能之RFID標籤中的全部具備感測器功能之RFID標籤40。
複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一者接收第一詢問信號42。回應於接收到第一詢問信號42，每一具備感測器功能之RFID標籤40分別傳輸其第一相關聯的RFID應答器信號44，所述第一相關聯的RFID應答器信號包含表示在特定具備感測器功能之RFID標籤40中編碼的唯一非可變識別碼的資訊及表示由具備感測器功能之RFID標籤40感測或量測並與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的可變反應器條件的資訊。第一相關聯的RFID應答器信號44由第一RFID收發器天線32接收並由信號處理系統46處理。
圖1描繪了藉由自複數個具備感測器功能之RFID標籤中的單一具備感測器功能之RFID標籤40延伸的RF波箭頭符號描繪第一相關聯的RFID應答器信號44。應理解，每一具備感測器功能之RFID標籤40將傳輸其自己的個別第一相關聯的RFID應答器信號44，其攜載唯一的不可變的識別碼及可變感測器資訊，所述可變感測器資訊表示由特定具備感測器功能之RFID標籤40感測或量測且與所述特定具備感測器功能之RFID標籤40相關聯的可變反應器條件。
第二RFID收發器天線34及第三RFID收發器天線36各自以與第一RFID收發器天線32類似的方式相對於複數個具備感測器功能之RFID標籤40組態。因此，第二RFID讀取器天線34將第二詢問信號48傳輸至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一者。此由RF波形箭頭符號描繪，所述RF波形箭頭符號自第二RFID讀取器天線34延伸至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的一個具備感測器功能之RFID標籤40。然而，應注意，第二詢問信號48是無線電波，所述無線電波同時傳輸至貫穿催化劑床16分佈的複數個具備感測器功能之RFID標籤中的全部具備感測器功能之RFID標籤40。
複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一者接收第二詢問信號48。回應於接收第二詢問信號48，每一具備感測器功能之RFID標籤40分別傳輸其第二相關聯的RFID應答器信號50，所述第二相關聯的RFID應答器信號包含表示在特定具備感測器功能之RFID標籤40中編碼的唯一非可變識別碼的資訊及表示由具備感測器功能之RFID標籤40感測或量測並與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的可變反應器條件的資訊。第二相關聯的RFID應答器信號50由第二RFID收發器天線34接收並由信號處理系統46處理。
第三RFID讀取器天線36將第三詢問信號52傳輸至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一者。此由RF波箭頭符號描繪，所述RF波箭頭符號自第三RFID讀取器天線36延伸至複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的一個具備感測器功能之RFID標籤40。然而，應注意，第三詢問信號52是無線電波，其同時被傳輸至貫穿催化劑床16分佈的複數個具備感測器功能之RFID標籤中的全部具備感測器功能之RFID標籤40。
複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一者接收第三詢問信號52。回應於接收到第三詢問信號52，每一具備感測器功能之RFID標籤40分別傳輸其第三相關聯的RFID應答器信號54，所述第三關聯RFID應答器信號包含表示在特定具備感測器功能之RFID標籤40中編碼的唯一非可變識別碼的資訊及表示由具備感測器功能之RFID標籤40感測或量測並與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的可變反應器條件的資訊。第三相關聯的RFID應答器信號54由第三RFID收發器天線36接收並由信號處理系統46處理。
第一RFID收發器天線32、第二RFID收發器天線34及第三RFID收發器天線36分別藉由纜線56、58及60可操作地連接至信號處理系統46。信號處理系統46提供用於向RFID收發器天線提供詢問信號的構件及用於處理由RFID收發器天線接收的RFID應答器信號的構件。
信號處理系統46包含藉由纜線66與一或多個電腦64一起組態的一或多個讀取器62，所述纜線提供用於在讀取器62與電腦64之間通信的構件。電腦64提供用於處理分別由第一RFID收發器天線32、第二RFID收發器天線34及第三RFID收發器天線36接收的第一RFID應答器信號44、第二RFID應答器信號50及第三RFID應答器信號54的構件。電腦64提供與貫穿反應區14量測的環境條件有關的輸出資訊68及貫穿反應區14量測的環境條件的三維概況以供顯示或儲存在記憶體中或以任何其他格式儲存。
圖2呈現圖1中所示的反應器容器12的橫截面AA的平面圖。圖2說明複數個具備感測器功能之RFID標籤40中的每一者可如何置放在反應器容器12的反應器區14內的不規則、未指定或隨機位置處。當在本文中提及具備感測器功能之RFID標籤40的隨機置放時，其意謂所述具備感測器功能之RFID標籤40可在未考慮特定型樣或次序情況下貫穿催化劑床16散佈。因此，具備感測器功能之RFID標籤不必呈有序型樣。在本發明的一個實施例中，具備感測器功能之RFID標籤40在隨機位置處貫穿催化劑床16基本上均勻或均一地安置。
圖3呈現了放大細節，所述放大細節包含由催化劑顆粒18的環境70包圍的複數個具備感測器功能之RFID標籤40之間的單個代表性具備感測器功能之RFID標籤40。圖3進一步示出了與本發明系統10的某些其他元件的關係，所述其他元件包含第一RFID收發器天線32、第二RFID收發器天線34、第三收發器天線36及信號處理系統46。
具備感測器功能之RFID標籤40包括包含積體電路74的被動式RFID標籤72。提供積體電路74用於儲存與特定具備感測器功能之RFID標籤40相關聯並表示特定具備感測器功能之RFID標籤40的非可變識別碼。具備感測器功能之RFID標籤40進一步提供自感測器76接收可變輸入資訊，所述可變輸入資訊表示環境70的至少一個條件。
感測器76組態有被動式RFID標籤72且由連接78可操作地連接至被動式RFID標籤72。感測器76能夠藉由使用元件80或能夠向積體電路74提供類比或數位輸入的任何其他合適的感測構件來感測或偵測環境70的條件，所述類比或數位輸入表示所量測的環境條件。積體電路74回應於經由連接78提供的感測器輸入信號而提供對RFID應答器信號44、50及54的調變，使得RFID應答器信號44、50及54包含或攜載表示環境70內的量測條件的資 訊。環境70中所含有為催化劑顆粒18。
積體電路74可操作地連接至RFID標籤天線82，其提供用於傳輸RFID應答器信號44、50及54的構件，所述RFID應答器信號44、50及54攜載來自感測器76的可變輸入資訊外加個別標籤識別碼，所述可變輸入資訊表示圍繞或外包具備感測器功能之RFID標籤40的環境70內的至少一個條件。回應於RFID標籤天線82分別自第一RFID收發器天線32、第二RFID收發器天線34及第三RFID收發器天線36接收詢問信號42、48及52而傳輸RFID應答器信號44、50及54。

Claims (22)

  1. 一種用於以無線方式監測及分析一反應器容器內的製程條件的系統，其中所述系統包括：界定一反應區的所述反應器容器，其中一催化劑床在所述反應區內，所述催化劑床包括催化劑顆粒；複數個具備感測器功能之RFID標籤，其安置在所述催化劑床內；一第一RFID收發器天線，其以無線方式鏈接至所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且能夠傳輸一第一詢問信號並接收回應於所述第一詢問信號傳輸的一第一RFID應答器信號；一第二RFID收發器天線，其以無線方式鏈接至所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且能夠傳輸一第二詢問信號並接收回應於所述第二詢問信號傳輸的一第二RFID應答器信號；及一第三RFID收發器天線，其以無線方式鏈接至所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者，且能夠傳輸一第三詢問信號並接收回應於所述第三詢問信號傳輸的一第三RFID應答器信號；其中所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者編碼有一唯一的非可變識別碼，且其中每一具備感測器功能之RFID標籤能夠感測所述反應區內的一反應條件，接收所述第一詢問信號、所述第二詢問信號、所述第三詢問信號，且回應於所述第一詢問信號傳輸所述第一RFID應答器信號，且回應於所述第二詢問信號傳輸所述第二RFID應答器信號，並回應於所述第三詢問信號傳輸所述第三RFID應答器信號；藉此判定並分析貫穿所述反應區的製程條件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中所述催化劑顆粒包括 一無機氧化物組份及一金屬組份。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者包括可操作地連接至感測器構件的一RFID標籤，所述感測器構件用於感測一環境或製程條件且用於向所述RFID標籤提供表示所述環境或製程條件的一信號輸入。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的系統，其中所述RFID收發器天線中的一或多者定位於所述反應器容器的所述反應區內。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的系統，其中所述反應器容器包含：入口構件，其提供用於將一進料流引入至所述反應區中的流體連通；及出口構件，其提供用於自所述反應區移除一流出物流的流體連通。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的系統，其中所述反應器條件是選自由以下各者組成的環境條件群組：壓力、溫度、化學組合物、蒸汽及液體組合物、密度、流速、pH值、振動、輻射、磁通量、光強度，及聲音強度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的系統，其中所述RFID收發器天線中的每一者可操作地連接至一信號處理系統，所述信號處理系統提供用於向所述RFID收發器天線提供所述詢問信號並用於接收由所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸的所述RFID應答器信號的構件。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的系統，其中所述RFID收發器天線中的一或多者定位在所述反應器容器的所述反應區外部。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的系統，其中所述反應器容器包含：入口構件，其提供用於將一進料流引入至所述反應區中的流體連通；及出口構件，其提供用於自所述反應區移除一流出物流的流體連通。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的系統，其中所述反應器條件是選自由以下各者組成的環境條件群組：壓力、溫度、化學組合物、蒸汽及液體 組合物、密度、流速、pH值、振動、輻射、磁通量、光強度及聲音強度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的系統，其中所述RFID收發器天線中的每一者可操作地連接至一信號處理系統，所述信號處理系統提供用於向所述RFID收發器天線提供所述詢問信號及用於接收由所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸的所述RFID應答器信號的構件。
  12. 一種以無線方式監測及分析一反應器容器內的製程條件的方法，其中所述方法包括：提供界定一反應區的所述反應器容器，其中一催化劑床在所述反應區內，所述催化劑床包括催化劑顆粒及安置在所述催化劑床內的複數個具備感測器功能之RFID標籤；其中所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者編碼有一唯一的非可變識別碼，且進一步經組態以量測所述催化劑床內與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的一周圍條件且回應於一詢問信號傳輸一回應信號，所述回應信號包含表示所述唯一的非可變識別碼及與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的所述周圍條件的資訊；藉由一第一RFID讀取器(收發器)天線傳輸由所述具備感測器功能之RFID標籤中的每一者接收的一第一詢問信號；回應於接收到所述第一詢問信號，所述具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸其由所述第一RFID讀取器天線接收的第一相關聯的RFID應答器信號，所述RFID應答器信號包含表示其唯一的非可變識別碼及與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的周圍條件的資訊；藉由所述第一RFID讀取器(收發器)天線接收所述第一相關聯的RFID應答器信號；藉由一第二RFID收發器天線傳輸由所述具備感測器功能之RFID標籤中 的每一者接收的一第二詢問信號；回應於接收到所述第二詢問信號，所述具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸其由所述第二RFID讀取器天線接收的第二相關聯的RFID應答器信號，所述第二相關聯的RFID應答器信號包含表示其唯一的非可變識別碼及與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的周圍條件的資訊；藉由所述第二RFID收發器天線接收所述第二相關聯的RFID應答器信號；藉由一第三RFID收發器天線傳輸由所述具備感測器功能之RFID標籤中的每一者接收的一第三詢問信號；回應於接收到所述第三詢問信號，所述具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸其由所述第三RFID讀取器天線接收的第三相關聯的RFID應答器信號，所述第三相關聯的RFID應答器信號包含表示其唯一的非可變識別碼及與所述具備感測器功能之RFID標籤相關聯的周圍條件的資訊；藉由所述第三RFID收發器天線接收所述第三相關聯的RFID應答器信號；及處理所述第一相關聯的RFID應答器信號、所述第二相關聯的RFID應答器信號及所述第三相關聯的RFID應答器信號；藉此可判定並分析貫穿所述反應區的條件。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中所述催化劑顆粒包括一無機氧化物組份及一金屬組份。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述複數個具備感測器功能之標籤中的每一者包括可操作地連接至感測器構件的一RFID標籤，所述感測器構件用於感測一環境或製程條件及用於向所述RFID標籤提供表示所述環境或製程條件的一信號輸入。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中所述RFID收發器天線中的一或多者定位於所述反應器容器的所述反應區內。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中所述反應器容器包含：入口構件，其提供用於將一進料流引入至所述反應區中的流體連通；及出口構件，其提供用於自所述反應區移除一流出物流的流體連通。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中所述反應器條件是選自由以下各者組成的環境條件群組：壓力、溫度、化學組合物、蒸汽及液體組合物、密度、流速、pH值、振動、輻射、磁通量、光強度及聲音強度。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中所述RFID收發器天線中的每一者可操作地連接至一信號處理系統，所述信號處理系統提供用於向所述RFID收發器天線提供所述詢問信號且用於接收由所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸的所述RFID應答器信號的構件。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中所述RFID收發器天線中的一或多者定位在所述反應器容器的所述反應區外部。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，其中所述反應器容器包含：入口構件，其提供用於將一進料流引入至所述反應區中的流體連通；及出口構件，其提供用於自所述反應區移除一流出物流的流體連通。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的方法，其中所述反應器條件是選自由以下各者組成的環境條件群組：壓力、溫度、化學組合物、蒸汽及液體組合物、密度、流速、pH值、振動、輻射、磁通量、光強度及聲音強度。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中所述RFID收發器天線中的每一者可操作地連接至一信號處理系統，所述信號處理系統提供用於向所述RFID收發器天線提供所述詢問信號及用於接收由所述複數個具備感測器功能之RFID標籤中的每一者傳輸的所述RFID應答器信號的構件。
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