一种真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统的制作方法

1.本发明涉及高真空绝热深冷压力容器技术领域，尤其涉及一种真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统。


背景技术：

2.真空绝热深冷压力容器主要由内容器、外壳、框架等组成罐式集装箱，其内外筒体夹层空间内是有高真空及多层绝热材料组成的防热辐射屏，主要用于盛装冷冻液化气体，如液化天然气(lng)、液氢(lh2)、液氧(lo2)、液氮(ln2)、液氩(lar2)或乙烯(c2h4)、乙烷(c2h6)等，其储运的介质大部分具有易燃、易爆危险特性。
3.目前对真空绝热深冷压力容器运输模式多采用“一罐到底”，也就是从境外或境内装货开始，采用专用的承载运输装置通过公、铁、水等多式联运方式到终端用户卸货，在多式联运的过程中，可能会出现运输周期长、过载充装、夹层真空度失效、罐内压力或温度升高等安全风险，然而在设备本体中大部分采用就地仪表只显示液位和压力，批量运输过程中仅依靠押运员(安全员)的观察和记录增加了工作量，不能有效快速进行评估并做出提前预判，特别是承装易燃、易爆介质的罐体，在密闭的空间内(如隧道、船舱等)运输或存储时，维持时间达不到预期要求而造成安全阀起跳，将罐内可燃性气体通过放空口排出，泄漏的可燃性气体达到一定的浓度后遇到火花会发生爆炸，从而引起连锁反应造成人员伤害，给周边环境带来危险。


技术实现要素：

4.本发明提供一种真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统，系统为了解决在批量运输真空绝热深冷压力容器的过程中，减少完全依靠就地仪表显示并由押运员(安全员)的观察和记录来进行监控管理，增加工作量的问题。系统可以对批量运输真空绝热深冷压力容器进行实时监测，有效的进行评估真空绝热深冷压力容器状态，并做出提前预判，防止出现可燃性或超低温液化气体介质泄漏引发爆炸和冻伤。
5.真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统包括：安全监测服务器和安装在每台真空绝热深冷压力容器上的容器信息采集器；每个容器信息采集器分别与安全监测服务器通信连接；
6.容器信息采集器设有控制器、无线通信模块、容器信息采集模块、外罐信息采集模块以及阀门箱内信息采集模块；
7.控制器通过与容器信息采集模块连接，监测真空绝热深冷压力容器的压力信息和压差液位信息；
8.控制器通过与外罐信息采集模块连接，监测真空绝热深冷压力容器的温度信息、夹层真空度信息、本体运动加速度信息、定位信息以及阀门箱内气体泄漏信息；
9.控制器通过与阀门箱内信息采集模块连接，监测真空绝热深冷压力容器的阀门箱内状态信息；
10.控制器通过与无线通信模块连接，将监测到的真空绝热深冷压力容器状态信息传输至安全监测服务器，安全监测服务器对接收的真空绝热深冷压力容器状态信息对应与其预设阈值进行比对，如果超阈值，则发出报警提示。
11.进一步需要说明的是，容器信息采集模块包括：气相压力传感器和差压传感器；
12.气相压力传感器用于采集真空绝热深冷压力容器内部的压力信息；
13.差压传感器用于采集真空绝热深冷压力容器内部的压差液位信息。
14.进一步需要说明的是，气相压力传感器和差压传感器分别采用单晶硅类型，量程0mpa～1.6mpa，防爆等级ip67。
15.进一步需要说明的是，外罐信息采集模块包括：介质温度传感器、真空度监测仪、加速度传感器、北斗定位单元以及环境温度传感器；
16.介质温度传感器用于采集真空绝热深冷压力容器内部的温度信息；
17.真空度监测仪用于采集容器夹层真空度信息；
18.加速度传感器用于采集真空绝热深冷压力容器的运动加速度信息；
19.北斗定位单元用于对真空绝热深冷压力容器位置进行定位；
20.环境温度传感器用于采集真空绝热深冷压力容器外部温度信息。
21.进一步需要说明的是，介质温度传感器采用铂电阻类型，量程-200℃～100℃，防爆等级ip67，介质温度传感器从容器外壳通过夹层引入内容器内部；
22.真空度监测仪采用电离规管类型，量程4.0～1.0x10-5
pa,规管采用法兰连接，安装在容器上；
23.加速度传感器采用mems类型，量程-8g～8g，内置于容器信息采集器内部；
24.环境温度传感器采用ntc热敏电阻类型，量程-45℃～100℃。
25.进一步需要说明的是，阀门箱内信息采集模块采用可燃性气体传感器，可燃性气体传感器量程为0～100％lel,内置于真空绝热深冷压力容器管路阀门箱内部。
26.进一步需要说明的是，无线通信模块设有2g/3g/4g通信模块以及gsm天线。
27.进一步需要说明的是，安全监测服务器分别与每个容器信息采集器采用tcp/ip通信协议进行通信，传输过程中采用16进制编码进行数据交互，采用对称加密方式对交互数据进行加密传输，采用crc校验规则来对交互数据进行处理。
28.进一步需要说明的是，安全监测服务器配置有业主用户管理模块；
29.安全监测服务器通过restful接口方式建立数据接口，基于货运票据电子化平台获取罐储箱箱号、电子运单、检验验货时间、装车时间、出发时间、车号、车次、在途信息、货检作业信息、到达时间、卸车时间以及交付时间，安全监测服务器将真空绝热深冷压力容器运输过程信息实时进行跟踪显示。
30.进一步需要说明的是，安全监测服务器配置有安全监控管理模块、委托方业务管理模块以及应急处置管理模块；
31.安全监测服务器通过restful接口方式建立数据接口，将其内部电池电量、压力、温度、重箱充装率、重箱剩余维持时间和空箱剩余货物重量判断信息、预报警信息传送给委托方业务管理模块，实现对真空绝热深冷压力容器进站后的检验验货信息和装车前的安全运输时间信息进行判断，安全监测服务器用于接收预报警信息并调度进行下一步处置流程；
32.安全监控管理模块具有应急处置功能，应急处置功能包括：事故救援、应急预案管理、施救能力管理、预警管理和报警管理。
33.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
34.本发明提供的多式联运智能安全监测系统可以在真空绝热深冷压力容器内部设置压力、温度、液位传感器，真空度传感器，从而对真空绝热深冷压力容器内的压力、温度、液位及夹层中真空度信息采集后通过物联网控制器传输，实现远程监控。还在真空绝热深冷压力容器上设置气体泄漏传感器、北斗定位单元、加速度传感器等等，通过对以上数据的采集及上传，系统采用b/s与手机app相结合的管控模式，同时采用云系统、大数据、神经网络与模糊算法，实现全天候24小时对移动式压力容器各项数据的收集监测，同时通过逻辑算法对长期监测的大量实际数据进行综合分析、问题预警与报警，系统集成了自动控制、无线通讯等功能，从而极大程度上降低了运输过程中的因超压、泄漏、超温、碰撞、真空度失效等安全隐患，也节约了人力监控成本。由于系统采用云系统模式，可以通过不同平台、不同设备对系统进行远程登录，对真空绝热深冷压力容器状态信息进行查询监控，即可以对真空绝热深冷压力容器运行状态，地理位置等信息实现实时监控。解决在批量运输真空绝热深冷压力容器的过程中，减少完全依靠就地仪表显示并由押运员的观察和记录来进行监控管理，增加工作量的问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统示意图；
37.图2为安全监测服务器示意图；
38.图3为容器信息采集器示意图。
具体实施方式
39.如图1所示，本发明提供一种真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的真空绝热深冷压力容器示意图而非按照实际实施时的容器数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各容器的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
40.真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统可以基于人工智能技术对关联的数据进行获取和处理。其中，真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用装置。
41.真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。还融合了人工智能软件技术，系统主要包括计算机视角技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习、自动感应、自动监控等几大方向。
42.本发明提供的真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统架构可以包括多个容器信息采集器2，网络和安全监测服务器1。网络是用以在容器信息采集器2和安全监测服务器1之间提供通信链路的介质。网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
43.应该理解，图1中的容器信息采集器2、网络和安全监测服务器1的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的容器信息采集器2、网络和安全监测服务器1。比如安全监测服务器1可以是多个服务器组成的服务器集群等。
44.用户可以使用监控终端通过网络与安全监测服务器1交互，以接收或发送消息等。用户使用的监控终端可以是具有显示屏的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、便携式计算机和台式计算机等等。
45.容器信息采集器2安装在每台真空绝热深冷压力容器8上。安全监测服务器1分别与每个容器信息采集器2采用tcp/ip通信协议进行通信，传输过程中采用16进制编码进行数据交互，采用对称加密方式对交互数据进行加密传输，采用crc校验规则来对交互数据进行处理。
46.安全监测服务器1配置有安全监控管理模块4、委托方业务管理模块5以及应急处置管理模块6；
47.安全监测服务器1通过restful接口方式建立数据接口，基于货运票据电子化平台获取罐储箱箱号、电子运单、检验验货时间、装车时间、出发时间、车号、车次、在途信息、货检作业信息、到达时间、卸车时间以及交付时间，安全监测服务器1将真空绝热深冷压力容器运输过程信息实时进行跟踪显示。安全监测服务器1可以基于公路、铁路、水路运输的真空绝热深冷压力容器进行监控作业。
48.安全监测服务器1还通过restful接口方式建立数据接口，将其内部电池电量、压力、温度、重箱充装率、重箱剩余维持时间和空箱剩余货物重量判断信息、预报警信息传送给委托方业务管理模块5，实现对真空绝热深冷压力容器进站后的检验验货信息和装车前的安全运输时间信息进行判断，安全监测服务器1用于接收预报警信息并调度进行下一步处置流程；
49.安全监控管理模块4具有应急处置功能，如事故救援、应急预案管理、施救能力管理、预警管理和报警管理等。预报警阈值设置参见表如下，后期可根据实际运用情况进行阈值调整，并增加依据监控参量状态急剧变化时进行预警或报警的功能。
50.预报警阈值设置参考表
[0051][0052]
安全监测服务器1可以根据接收到的真空绝热深冷压力容器状态信息进行监控，如果出现异常可以进行报警信息后。
[0053]
安全监测服务器1通过restful接口方式建立数据接口，将罐箱监控信息、告警信息传送给托运方业务管理系统，用于托运方对在途运输的罐箱状态监测，并依据应急处置管理预警或报警信息联系做出应急处置，判断罐箱充装开始和结束时间，辅助剩余维持时间预测和外部运输条件分析。
[0054]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]
真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统中，容器信息采集器2设有控制器1-5、无线通信模块1-4、容器信息采集模块1-1、外罐信息采集模块1-2以及阀门箱内信息采集模块1-3；
[0056]
控制器1-5通过与容器信息采集模块1-1连接，监测真空绝热深冷压力容器的压力信息和压差液位信息；
[0057]
控制器1-5通过与外罐信息采集模块1-2连接，监测真空绝热深冷压力容器的温度信息、夹层真空度信息、本体运动加速度信息、定位信息以及阀门箱内气体泄漏信息；
[0058]
控制器1-5通过与阀门箱内信息采集模块1-3连接，监测真空绝热深冷压力容器的阀门箱内状态信息；
[0059]
控制器1-5通过与无线通信模块连接，将监测到的真空绝热深冷压力容器状态信息传输至安全监测服务器1，安全监测服务器1对接收的真空绝热深冷压力容器状态信息对应与其预设阈值进行比对，如果超阈值，则发出报警提示。
[0060]
本发明的实施例中，容器信息采集模块1-1包括：气相压力传感器1-1-1和差压传感器1-1-2；
[0061]
气相压力传感器1-1-1用于采集真空绝热深冷压力容器内部的压力信息；
[0062]
差压传感器1-1-2用于采集真空绝热深冷压力容器内部的压差液位信息。
[0063]
气相压力传感器1-1-1和差压传感器1-1-2分别采用单晶硅类型，量程0mpa～1.6mpa，防爆等级ip67。
[0064]
本发明的实施例中，外罐信息采集模块1-2包括：介质温度传感器1-2-1、真空度监测仪1-2-2、加速度传感器1-2-3、北斗定位单元1-2-4以及环境温度传感器；
[0065]
介质温度传感器1-2-1用于采集真空绝热深冷压力容器内部的温度信息；真空度监测仪1-2-2用于采集容器夹层真空度信息；加速度传感器1-2-3用于采集真空绝热深冷压力容器的运动加速度信息；北斗定位单元1-2-4用于对真空绝热深冷压力容器位置进行定位；环境温度传感器用于采集真空绝热深冷压力容器外部温度信息。
[0066]
作为本发明的高真空绝热深冷压力容器，承载的介质大部分为易燃、易爆危险货物，为节约空间每个容器信息采集器2和电池须集成在一起，作为一个独立的防爆产品，满足不低于exibⅱbt1的防爆要求，外壳防护等级为ip67级。
[0067]
其中，介质温度传感器1-2-1采用铂电阻类型，量程-200℃～100℃，防爆等级ip67，介质温度传感器1-2-1从容器外壳通过夹层引入内容器内部；真空度监测仪1-2-2采用电离规管类型，量程4.0～1.0x10-5
pa,规管采用法兰连接，安装在容器上；加速度传感器1-2-3采用mems类型，量程-8g～8g，内置于容器信息采集器2内部；环境温度传感器采用ntc热敏电阻类型，量程-45℃～100℃。
[0068]
本发明的实施例中，阀门箱内信息采集模块1-3采用可燃性气体传感器1-3-1，可燃性气体传感器1-3-1量程为0～100％lel,内置于真空绝热深冷压力容器管路阀门箱内部。无线通信模块设有2g/3g/4g通信模块以及gsm天线。
[0069]
本发明涉及的每个容器信息采集器2具有北斗定位技术，内置单独的计时模块，支持精确授时及时钟同步，具有远程无线设置相关控制参数、固件程序升级和校表功能，采样周期可调，能够满足测试研究工况以及实际运输工况的使用需求，监测数据上传周期支持5～60min可调。
[0070]
本发明中容器信息采集器2的控制器1-5包括但不限于微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式设备等。
[0071]
这样，本发明提供的真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统中确保在多式联运过程中的安全运行和无缝衔接，通过对真空绝热深冷压力容器动态信息采集分析转化成数值信号通过无线远程通信，精准掌握真空绝热深冷压力容器内压力、温度、液位、夹层真空度、外部管路有无泄漏、运行轨迹等变化实时了解设备本体的运行状态，对存在的安全隐患进行提前预判，能够防止罐体因夹层真空失效、介质的泄漏、超压运行等风险出现，最大限度降低事故发生率。
[0072]
本发明提供的真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述
的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0073]
本发明提供的真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置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。另外，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、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
[0074]
本发明提供的真空绝热深冷压力容器多式联运智能安全监测系统中，可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或电力服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(示例性的讲利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0075]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。