一種真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統的製作方法

2023-06-01 04:41:27

1.本發明涉及高真空絕熱深冷壓力容器技術領域，尤其涉及一種真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統。


背景技術：

2.真空絕熱深冷壓力容器主要由內容器、外殼、框架等組成罐式貨櫃，其內外筒體夾層空間內是有高真空及多層絕熱材料組成的防熱輻射屏，主要用於盛裝冷凍液化氣體，如液化天然氣(lng)、液氫(lh2)、液氧(lo2)、液氮(ln2)、液氬(lar2)或乙烯(c2h4)、乙烷(c2h6)等，其儲運的介質大部分具有易燃、易爆危險特性。
3.目前對真空絕熱深冷壓力容器運輸模式多採用「一罐到底」，也就是從境外或境內裝貨開始，採用專用的承載運輸裝置通過公、鐵、水等多式聯運方式到終端用戶卸貨，在多式聯運的過程中，可能會出現運輸周期長、過載充裝、夾層真空度失效、罐內壓力或溫度升高等安全風險，然而在設備本體中大部分採用就地儀表只顯示液位和壓力，批量運輸過程中僅依靠押運員(安全員)的觀察和記錄增加了工作量，不能有效快速進行評估並做出提前預判，特別是承裝易燃、易爆介質的罐體，在密閉的空間內(如隧道、船艙等)運輸或存儲時，維持時間達不到預期要求而造成安全閥起跳，將罐內可燃性氣體通過放空口排出，洩漏的可燃性氣體達到一定的濃度後遇到火花會發生爆炸，從而引起連鎖反應造成人員傷害，給周邊環境帶來危險。


技術實現要素：

4.本發明提供一種真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統，系統為了解決在批量運輸真空絕熱深冷壓力容器的過程中，減少完全依靠就地儀表顯示並由押運員(安全員)的觀察和記錄來進行監控管理，增加工作量的問題。系統可以對批量運輸真空絕熱深冷壓力容器進行實時監測，有效的進行評估真空絕熱深冷壓力容器狀態，並做出提前預判，防止出現可燃性或超低溫液化氣體介質洩漏引發爆炸和凍傷。
5.真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統包括：安全監測伺服器和安裝在每臺真空絕熱深冷壓力容器上的容器信息採集器；每個容器信息採集器分別與安全監測伺服器通信連接；
6.容器信息採集器設有控制器、無線通信模塊、容器信息採集模塊、外罐信息採集模塊以及閥門箱內信息採集模塊；
7.控制器通過與容器信息採集模塊連接，監測真空絕熱深冷壓力容器的壓力信息和壓差液位信息；
8.控制器通過與外罐信息採集模塊連接，監測真空絕熱深冷壓力容器的溫度信息、夾層真空度信息、本體運動加速度信息、定位信息以及閥門箱內氣體洩漏信息；
9.控制器通過與閥門箱內信息採集模塊連接，監測真空絕熱深冷壓力容器的閥門箱內狀態信息；
10.控制器通過與無線通信模塊連接，將監測到的真空絕熱深冷壓力容器狀態信息傳輸至安全監測伺服器，安全監測伺服器對接收的真空絕熱深冷壓力容器狀態信息對應與其預設閾值進行比對，如果超閾值，則發出報警提示。
11.進一步需要說明的是，容器信息採集模塊包括：氣相壓力傳感器和差壓傳感器；
12.氣相壓力傳感器用於採集真空絕熱深冷壓力容器內部的壓力信息；
13.差壓傳感器用於採集真空絕熱深冷壓力容器內部的壓差液位信息。
14.進一步需要說明的是，氣相壓力傳感器和差壓傳感器分別採用單晶矽類型，量程0mpa～1.6mpa，防爆等級ip67。
15.進一步需要說明的是，外罐信息採集模塊包括：介質溫度傳感器、真空度監測儀、加速度傳感器、北鬥定位單元以及環境溫度傳感器；
16.介質溫度傳感器用於採集真空絕熱深冷壓力容器內部的溫度信息；
17.真空度監測儀用於採集容器夾層真空度信息；
18.加速度傳感器用於採集真空絕熱深冷壓力容器的運動加速度信息；
19.北鬥定位單元用於對真空絕熱深冷壓力容器位置進行定位；
20.環境溫度傳感器用於採集真空絕熱深冷壓力容器外部溫度信息。
21.進一步需要說明的是，介質溫度傳感器採用鉑電阻類型，量程-200℃～100℃，防爆等級ip67，介質溫度傳感器從容器外殼通過夾層引入內容器內部；
22.真空度監測儀採用電離規管類型，量程4.0～1.0x10-5
pa,規管採用法蘭連接，安裝在容器上；
23.加速度傳感器採用mems類型，量程-8g～8g，內置於容器信息採集器內部；
24.環境溫度傳感器採用ntc熱敏電阻類型，量程-45℃～100℃。
25.進一步需要說明的是，閥門箱內信息採集模塊採用可燃性氣體傳感器，可燃性氣體傳感器量程為0～100％lel,內置於真空絕熱深冷壓力容器管路閥門箱內部。
26.進一步需要說明的是，無線通信模塊設有2g/3g/4g通信模塊以及gsm天線。
27.進一步需要說明的是，安全監測伺服器分別與每個容器信息採集器採用tcp/ip通信協議進行通信，傳輸過程中採用16進位編碼進行數據交互，採用對稱加密方式對交互數據進行加密傳輸，採用crc校驗規則來對交互數據進行處理。
28.進一步需要說明的是，安全監測伺服器配置有業主用戶管理模塊；
29.安全監測伺服器通過restful接口方式建立數據接口，基於貨運票據電子化平臺獲取罐儲箱箱號、電子運單、檢驗驗貨時間、裝車時間、出發時間、車號、車次、在途信息、貨檢作業信息、到達時間、卸車時間以及交付時間，安全監測伺服器將真空絕熱深冷壓力容器運輸過程信息實時進行跟蹤顯示。
30.進一步需要說明的是，安全監測伺服器配置有安全監控管理模塊、委託方業務管理模塊以及應急處置管理模塊；
31.安全監測伺服器通過restful接口方式建立數據接口，將其內部電池電量、壓力、溫度、重箱充裝率、重箱剩餘維持時間和空箱剩餘貨物重量判斷信息、預報警信息傳送給委託方業務管理模塊，實現對真空絕熱深冷壓力容器進站後的檢驗驗貨信息和裝車前的安全運輸時間信息進行判斷，安全監測伺服器用於接收預報警信息並調度進行下一步處置流程；
32.安全監控管理模塊具有應急處置功能，應急處置功能包括：事故救援、應急預案管理、施救能力管理、預警管理和報警管理。
33.從以上技術方案可以看出，本發明具有以下優點：
34.本發明提供的多式聯運智能安全監測系統可以在真空絕熱深冷壓力容器內部設置壓力、溫度、液位傳感器，真空度傳感器，從而對真空絕熱深冷壓力容器內的壓力、溫度、液位及夾層中真空度信息採集後通過物聯網控制器傳輸，實現遠程監控。還在真空絕熱深冷壓力容器上設置氣體洩漏傳感器、北鬥定位單元、加速度傳感器等等，通過對以上數據的採集及上傳，系統採用b/s與手機app相結合的管控模式，同時採用雲系統、大數據、神經網絡與模糊算法，實現全天候24小時對移動式壓力容器各項數據的收集監測，同時通過邏輯算法對長期監測的大量實際數據進行綜合分析、問題預警與報警，系統集成了自動控制、無線通訊等功能，從而極大程度上降低了運輸過程中的因超壓、洩漏、超溫、碰撞、真空度失效等安全隱患，也節約了人力監控成本。由於系統採用雲系統模式，可以通過不同平臺、不同設備對系統進行遠程登錄，對真空絕熱深冷壓力容器狀態信息進行查詢監控，即可以對真空絕熱深冷壓力容器運行狀態，地理位置等信息實現實時監控。解決在批量運輸真空絕熱深冷壓力容器的過程中，減少完全依靠就地儀表顯示並由押運員的觀察和記錄來進行監控管理，增加工作量的問題。
附圖說明
35.為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
36.圖1為真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統示意圖；
37.圖2為安全監測伺服器示意圖；
38.圖3為容器信息採集器示意圖。
具體實施方式
39.如圖1所示，本發明提供一種真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的真空絕熱深冷壓力容器示意圖而非按照實際實施時的容器數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各容器的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
40.真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統可以基於人工智慧技術對關聯的數據進行獲取和處理。其中，真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統利用數字計算機或者數字計算機控制的機器模擬、延伸和擴展人的智能，感知環境、獲取知識並使用知識獲得最佳結果的理論、方法、技術及應用裝置。
41.真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統包括如傳感器、專用人工智慧晶片、雲計算、分布式存儲、大數據處理技術、操作/交互系統、機電一體化等技術。還融合了人工智慧軟體技術，系統主要包括計算機視角技術、語音處理技術、自然語言處理技術以及機器學習/深度學習、自動感應、自動監控等幾大方向。
42.本發明提供的真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統架構可以包括多個容器信息採集器2，網絡和安全監測伺服器1。網絡是用以在容器信息採集器2和安全監測伺服器1之間提供通信鏈路的介質。網絡可以包括各種連接類型，例如有線、無線通信鏈路或者光纖電纜等等。
43.應該理解，圖1中的容器信息採集器2、網絡和安全監測伺服器1的數目僅僅是示意性的。根據實現需要，可以具有任意數目的容器信息採集器2、網絡和安全監測伺服器1。比如安全監測伺服器1可以是多個伺服器組成的伺服器集群等。
44.用戶可以使用監控終端通過網絡與安全監測伺服器1交互，以接收或發送消息等。用戶使用的監控終端可以是具有顯示屏的各種電子設備，包括但不限於智慧型手機、平板電腦、可攜式計算機和臺式計算機等等。
45.容器信息採集器2安裝在每臺真空絕熱深冷壓力容器8上。安全監測伺服器1分別與每個容器信息採集器2採用tcp/ip通信協議進行通信，傳輸過程中採用16進位編碼進行數據交互，採用對稱加密方式對交互數據進行加密傳輸，採用crc校驗規則來對交互數據進行處理。
46.安全監測伺服器1配置有安全監控管理模塊4、委託方業務管理模塊5以及應急處置管理模塊6；
47.安全監測伺服器1通過restful接口方式建立數據接口，基於貨運票據電子化平臺獲取罐儲箱箱號、電子運單、檢驗驗貨時間、裝車時間、出發時間、車號、車次、在途信息、貨檢作業信息、到達時間、卸車時間以及交付時間，安全監測伺服器1將真空絕熱深冷壓力容器運輸過程信息實時進行跟蹤顯示。安全監測伺服器1可以基於公路、鐵路、水路運輸的真空絕熱深冷壓力容器進行監控作業。
48.安全監測伺服器1還通過restful接口方式建立數據接口，將其內部電池電量、壓力、溫度、重箱充裝率、重箱剩餘維持時間和空箱剩餘貨物重量判斷信息、預報警信息傳送給委託方業務管理模塊5，實現對真空絕熱深冷壓力容器進站後的檢驗驗貨信息和裝車前的安全運輸時間信息進行判斷，安全監測伺服器1用於接收預報警信息並調度進行下一步處置流程；
49.安全監控管理模塊4具有應急處置功能，如事故救援、應急預案管理、施救能力管理、預警管理和報警管理等。預報警閾值設置參見表如下，後期可根據實際運用情況進行閾值調整，並增加依據監控參量狀態急劇變化時進行預警或報警的功能。
50.預報警閾值設置參考表
[0051][0052]
安全監測伺服器1可以根據接收到的真空絕熱深冷壓力容器狀態信息進行監控，如果出現異常可以進行報警信息後。
[0053]
安全監測伺服器1通過restful接口方式建立數據接口，將罐箱監控信息、告警信息傳送給託運方業務管理系統，用於託運方對在途運輸的罐箱狀態監測，並依據應急處置管理預警或報警信息聯繫做出應急處置，判斷罐箱充裝開始和結束時間，輔助剩餘維持時間預測和外部運輸條件分析。
[0054]
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0055]
真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統中，容器信息採集器2設有控制器1-5、無線通信模塊1-4、容器信息採集模塊1-1、外罐信息採集模塊1-2以及閥門箱內信息採集模塊1-3；
[0056]
控制器1-5通過與容器信息採集模塊1-1連接，監測真空絕熱深冷壓力容器的壓力信息和壓差液位信息；
[0057]
控制器1-5通過與外罐信息採集模塊1-2連接，監測真空絕熱深冷壓力容器的溫度信息、夾層真空度信息、本體運動加速度信息、定位信息以及閥門箱內氣體洩漏信息；
[0058]
控制器1-5通過與閥門箱內信息採集模塊1-3連接，監測真空絕熱深冷壓力容器的閥門箱內狀態信息；
[0059]
控制器1-5通過與無線通信模塊連接，將監測到的真空絕熱深冷壓力容器狀態信息傳輸至安全監測伺服器1，安全監測伺服器1對接收的真空絕熱深冷壓力容器狀態信息對應與其預設閾值進行比對，如果超閾值，則發出報警提示。
[0060]
本發明的實施例中，容器信息採集模塊1-1包括：氣相壓力傳感器1-1-1和差壓傳感器1-1-2；
[0061]
氣相壓力傳感器1-1-1用於採集真空絕熱深冷壓力容器內部的壓力信息；
[0062]
差壓傳感器1-1-2用於採集真空絕熱深冷壓力容器內部的壓差液位信息。
[0063]
氣相壓力傳感器1-1-1和差壓傳感器1-1-2分別採用單晶矽類型，量程0mpa～1.6mpa，防爆等級ip67。
[0064]
本發明的實施例中，外罐信息採集模塊1-2包括：介質溫度傳感器1-2-1、真空度監測儀1-2-2、加速度傳感器1-2-3、北鬥定位單元1-2-4以及環境溫度傳感器；
[0065]
介質溫度傳感器1-2-1用於採集真空絕熱深冷壓力容器內部的溫度信息；真空度監測儀1-2-2用於採集容器夾層真空度信息；加速度傳感器1-2-3用於採集真空絕熱深冷壓力容器的運動加速度信息；北鬥定位單元1-2-4用於對真空絕熱深冷壓力容器位置進行定位；環境溫度傳感器用於採集真空絕熱深冷壓力容器外部溫度信息。
[0066]
作為本發明的高真空絕熱深冷壓力容器，承載的介質大部分為易燃、易爆危險貨物，為節約空間每個容器信息採集器2和電池須集成在一起，作為一個獨立的防爆產品，滿足不低於exibⅱbt1的防爆要求，外殼防護等級為ip67級。
[0067]
其中，介質溫度傳感器1-2-1採用鉑電阻類型，量程-200℃～100℃，防爆等級ip67，介質溫度傳感器1-2-1從容器外殼通過夾層引入內容器內部；真空度監測儀1-2-2採用電離規管類型，量程4.0～1.0x10-5
pa,規管採用法蘭連接，安裝在容器上；加速度傳感器1-2-3採用mems類型，量程-8g～8g，內置於容器信息採集器2內部；環境溫度傳感器採用ntc熱敏電阻類型，量程-45℃～100℃。
[0068]
本發明的實施例中，閥門箱內信息採集模塊1-3採用可燃性氣體傳感器1-3-1，可燃性氣體傳感器1-3-1量程為0～100％lel,內置於真空絕熱深冷壓力容器管路閥門箱內部。無線通信模塊設有2g/3g/4g通信模塊以及gsm天線。
[0069]
本發明涉及的每個容器信息採集器2具有北鬥定位技術，內置單獨的計時模塊，支持精確授時及時鐘同步，具有遠程無線設置相關控制參數、固件程序升級和校表功能，採樣周期可調，能夠滿足測試研究工況以及實際運輸工況的使用需求，監測數據上傳周期支持5～60min可調。
[0070]
本發明中容器信息採集器2的控制器1-5包括但不限於微處理器、專用集成電路(application specific integrated circuit，asic)、可編程門陣列(field－programmable gate array，fpga)、數字處理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式設備等。
[0071]
這樣，本發明提供的真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統中確保在多式聯運過程中的安全運行和無縫銜接，通過對真空絕熱深冷壓力容器動態信息採集分析轉化成數值信號通過無線遠程通信，精準掌握真空絕熱深冷壓力容器內壓力、溫度、液位、夾層真空度、外部管路有無洩漏、運行軌跡等變化實時了解設備本體的運行狀態，對存在的安全隱患進行提前預判，能夠防止罐體因夾層真空失效、介質的洩漏、超壓運行等風險出現，最大限度降低事故發生率。
[0072]
本發明提供的真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述
的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
[0073]
本發明提供的真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統中，應該理解到，所揭露的系統、裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口、裝置或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機械的或其它的形式連接。
[0074]
本發明提供的真空絕熱深冷壓力容器多式聯運智能安全監測系統中，可以以一種或多種程序設計語言或其組合來編寫用於執行本公開的操作的電腦程式代碼，上述程序設計語言包括但不限於面向對象的程序設計語言—諸如java、smalltalk、c++，還包括常規的過程式程序設計語言—諸如「c」語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立的軟體包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或電力伺服器上執行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡——包括區域網(lan)或廣域網(wan)——連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(示例性的講利用網際網路服務提供商來通過網際網路連接)。
[0075]
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。