物位测量系统和方法

申请号 CN03819957.2 申请日 2003-08-20 公开(公告)号 CN100347527C 公开(公告)日 2007-11-07
申请人 罗斯蒙特雷达液位股份公司; 发明人 奥拉·霍尔; 丹尼尔·强森; 斯蒂格·拉森;
摘要 一种借助于雷达物位测量系统计算储藏室(1)中产品(2)表面(6)高度的方法和装置,该系统包括:第一计量装置(10),用于计算所述高度的第一值;和与所述第一计量装置功能分开的第二计量装置(14),用于计算所述高度的第二值,其中:第一计量装置(10)中产生的第一 信号 (12)与所述高度的预定第一 阈值 有关,从所述第一计量装置(10)输出第一当前高度值信号(19),第二计量装置(14)中产生的第二信号(16)与所述高度的预定第二阈值有关,从所述第二计量装置(14)输出第二当前高度值信号(20),和借助于指示单元(21)显示所述表面(6)的当前高度值,指示单元(21)适合于接收所述第一高度值信号(19)和所述第二高度值信号(20)中的至少一个信号,用于评定所述当前高度值。
权利要求

1.一种用于计算储藏室(1)中产品(2)表面(6)高度的物位 测量系统,该系统包括:
第一计量装置(10),用于计算所述高度的第一值;和与所述第 一计量装置功能分开的第二计量装置(14),用于计算所述高度的第 二值,其特征是
第一计量装置(10)适合于产生与所述高度预定第一阈值有关的 第一信号(12)并输出第一当前高度值信号(19),
第二计量装置(14)适合于产生与所述高度预定第二阈值有关的 第二信号(16)并输出第二当前高度值信号(20),
和该系统包含指示单元(21),它适合于接收所述第一当前高度 值信号(19)和所述第二当前高度值信号(20)中的至少一个信号, 用于显示所述表面(6)的当前高度值。
2.按照权利要求1的物位测量系统,其中所述系统包括:所述 第一信号(12)触发的第一报警器(13)。
3.按照权利要求2的物位测量系统,其中所述第一报警器是高 物位报警器。
4.按照权利要求1-3中任何一个的物位测量系统,其中所述系 统包括:所述第二信号(16)触发的第二报警器(17)。
5.按照权利要求4的物位测量系统,其中所述第二报警器是过 满报警器。
6.按照权利要求1的物位测量系统,其中所述指示单元(21) 适合于接收第一当前高度值信号(19)和第二当前高度值信号(20), 并基于所述第一和第二当前高度值计算用于显示合适的当前高度值。
7.按照权利要求6的物位测量系统,其中显示的当前高度值是 第一当前高度值与第二当前高度值的平均值或中值。
8.按照权利要求1的物位测量系统,其中所述第一计量装置 (10)和第二计量装置(14)中的至少一个计量装置是雷达物位测量 装置。
9.一种借助于雷达物位测量系统计算储藏室(1)中贮存产品(2) 表面(6)高度的方法,该系统包括:
第一计量装置(10),用于计算所述高度的第一值;和与所述第 一计量装置功能分开的第二计量装置(14),用于计算所述高度的第 二值,
该方法包括以下步骤:
在第一计量装置(10)中产生与所述高度预定第一阈值有关的第 一信号(12),
从所述第一计量装置(10)中输出第一当前高度值信号(19),
在第二计量装置(14)中产生与所述高度预定第二阈值有关的第 二信号(16),
从所述第二计量装置(14)中输出第二当前高度值信号(20), 和
借助于指示单元(21)显示所述表面(6)的当前高度值,指示 单元(21)接收所述第一当前高度值信号(19)和所述第二当前高度 值信号(20)中的至少一个信号,用于评定所述当前高度值。
10.按照权利要求9的方法,其中所述第一信号(12)触发第一 报警器。
11.按照权利要求9或10的方法,其中所述第二信号(16)触 发第二报警器。
12.按照权利要求9的方法,其中所述指示单元(21)利用第一 当前高度值信号(19)和第二当前高度值信号(20),用于计算显示 当前高度值的合适值。
13.按照权利要求12的方法,其中指示单元(21)计算第一当 前高度值(19)与第二当前高度值(20)的平均值或中值用作所述显 示的当前高度值。

说明书全文

技术领域

发明涉及物位测量系统,利用物位测量装置测量储藏室中贮存 的物品表面高度,其中所述系统利用两个独立的物位测量装置完成三 个独立的高度检测功能服务。在这个公开的内容中,物位测量装置的 例子是雷达测量装置,其中所述测量装置的雷达发射微波到所述表面 并接收所述表面反射的微波。

背景技术

众所周知,借助于雷达测量装置测量容器中贮存的物品表面高 度。在若干个文件中公开这种装置。作为这种文件的例子,此处参照 US 4 665 403。
为了安全起见,几乎在所有的情况下,货舱中需要闭合式测量装 置,它还需要高物位报警器和过满控制器。所以,包含这种产品的货 舱需要三个传感器
1.测量所有高度的物位测量传感器
2.高物位报警器。
3.过满控制器。
应当注意,过满控制系统包含过满报警系统。按照安全规则,上 述三个传感器必须独立地运行。一个传感器的故障必须不影响其他传 感的运行。国际专利出版物WO 01/02818公开一种基于独立雷达测量 信道的物位测量系统,用于确定容器中物品的高度。在所述出版物中, 测量系统中的三个信道使用一个共同的天线。这种系统的一个用途是 利用一个分开的信道实现物位测量,高物位报警和过满控制,每种功 能是在分开的信道中。如果可能的话,至少从成本上考虑,更简单的 系统是优选的。这个说明书中公开的本发明展示一种实现物位测量系 统的解决方案,利用简单和成本低的方法实现上述三个物位测量功能。
未发表的专利文件SE 0200080-0展示这样一个例子,多个物位 测量装置与评定单元结合以确定最佳值,例如,所述物位测量装置测 得的高度值,但在所述文件中没有涉及有关减少独立物位测量装置数 目的任何手段。

发明内容

按照本发明的一个方面,公开一种用于计算储藏室中产品表面高 度的物位测量系统,其中该系统包括:第一计量装置,用于计算所述 高度的第一值,和与所述第一计量装置功能分开的第二计量装置,用 于计算所述高度的第二值,其中:
第一计量装置适合于产生与所述高度预定第一阈值有关的第一 信号并输出第一当前高度值信号,第二计量装置适合于产生与所述高 度预定第二阈值有关的第二信号并输出第二当前高度值信号,和
该系统包含指示单元,它接收所述第一高度值信号和所述第二高 度值信号中的至少一个信号,用于显示所述表面的当前高度值。
所述第一信号用于触发第一报警器,该报警器可以是高物位报警 器。所述第二信号用于触发第二报警器,该报警器可以是过满控制报 警器。
利用两个计量装置中计算的高度,可以实现产品表面高度当前值 的正常测量。如上所述,信号是从每个所述计量装置输出到所述指示 单元,所述指示单元给操作员显示所述当前的高度。每个信号代表产 品的表面高度,我们比较这两个信号并获得准确性优于任何单个信号 的测量值。比较操作包括计算两个独立测量值的平均值或中值。
最好是,借助于雷达物位测量装置测量两个独立的高度,其中微 波信号发射到储藏室中所述产品表面并从所述产品表面反射返回。反 射的微波信号被雷达接收,和评定单元计算从雷达物位测量装置的天 线到所述表面的距离。借助所述距离的信息,可以容易地计算产品的 表面高度。此处还应当说明,词语“储藏室”是贮存产品的空间。就是 说,所述储藏室可以是船舱,容器或贮存产品的任何空间,应当监测 产品表面的高度。此处提到贮存产品的岩穴或电站库房作为其他储藏 室的例子。
连接到天线仅有两个(独立的)完全测量信道,这两个信道共同 使用这个天线。一个信道是由所述高物位报警器部件代表,而另一个 信道代表过满控制部件和功能。一个信道中的处理单元与另一个信道 中的处理单元是电流隔离(即,它们是在直流意义下的电隔离)。这 两个信道利用各自信道的处理单元与指示单元之间电隔离网络通信。 借助于这种安排,可以分别实现高物位报警信道和过满控制信道的功 能性。此外,利用两个信道中任何一个或两个的计算值,在指示单元 中评定正确的产品表面高度。
利用互相独立的高物位报警器和过满控制器实现包含高物位报 警和过满控制的全功能物位测量,其优点是,配置的硬件可以提供物 位高度测量功能与高物位报警和过满控制中任何一个之间的互相独立 性。
在这个公开的配置中,物位测量与属于高物位报警或过满控制的 一个或另一个传感器和处理功能有关。由于冗余的数据评定,可以解 决任何一个报警信道(高物位报警和过满控制)中至少一个失效的安 全性问题。因此,安装两个测量装置而不是三个测量装置,可以实现 充分的安全性。
附图说明
图1表示存储物品的容器示意图,其中雷达物位测量装置安排在 容器顶部以测量容器中贮存产品的表面高度。
图2表示按照本发明雷达物位测量系统的布置图。

具体实施方式

参照图2描述本发明一个实施例。图2表示雷达物位测量装置的 方框图,其中使用按照本发明特征的物位测量系统。
图1表示雷达物位测量装置的应用。容器1用于贮存产品2。闭 合的容器用于代表储藏室。产品可以是汽油,精制石油产品,化工原 料,和液化气,或可以是粉末状材料。雷达3固定到容器1的顶部4。 微波束是从雷达经容器内天线5发射的,发射的微波束从产品的表面 6反射并被天线5接收。在计算时借助于比较和评定发射波束与反射 波束之间的时间延迟和控制单元,按照已知方式确定产品表面6的高 度。在该图中还说微波的发射是经过与产品通信的波导7。图1所示 的雷达物位测量装置仅仅作为一个例子。本发明同样适用于具有自由 传播波束的雷达物位测量装置,它还可用于任何类型的物位测量装置, 其中监测产品表面的高度。
在图2中画出容器壁,容器顶部4和从雷达发送微波的天线单元 5。天线单元5安装在容器内。图2中还画出两个独立的雷达物位测量 装置。用作高物位报警器的第一雷达物位测量装置10连接到天线单元 5,它性成第一测量信道。在图2中,第一计量装置中的微波发射器和 接收器标记为T/R-1。在所述第一装置的第一处理单元11中,如上所 述,基于反射微波信号回到天线的时间延迟,完成表面高度的计算。 具有计算高度信息的第一信号12发送到报警单元。可以按照几种方法 设计这个报警单元13以便向操作员警告当前的情况。作为例子:可以 触发声响信号,信号灯可以开始发光或闪烁,或在控制板上可以触发 某种信令,触发计算机屏幕或远程单元(电话,小型呼叫,无线电等) 上的报警器。设定的报警器触发与表面高度有关。在高度的第一阈值 上,触发报警单元13。这个第一阈值通常设定为满容器的95%。用作 过满控制的第二雷达物位测量装置14也连接到天线单元5,它形成第 二测量信道。在图2中,第二计量装置中的微波发射器和接收器标记 为T/R-2。在所述第二装置的第二处理单元15中,如上所述,基于反 射微波信号回到天线的时间延迟,完成表面高度的计算。具有计算高 度信息的第二信号16发送到过满控制单元17。可以按照几种方法设 计这个过满控制单元17。作为例子:可以触发声响信号,信号灯可以 开始发光或闪烁,或在控制板上可以触发某种信令以警告操作员,如 以上所讨论的。过满控制设定的触发与表面高度有关。在高度的第二 阈值上,通常是最大高度的98%,触发过满控制单元。
借助于微波馈线18,两个分开的信道10和14可以利用相同的天 线单元5,微波馈线18给天线单元馈送分别来自发射器单元T/R-1和 T/R-2的微波并从天线单元中分别接收接收器单元T/R-1和T/R-2中 的反射微波。利用熟知的手段可以区分各自信道的信号。两个物位测 量装置10和14构成的两个高度测量信道之间是完全的电隔离,为的 是实现两个信道之间完全的分开。
在每个物位测量装置10和14中,信号是从各自测量装置的处理 单元11和15输出,其中所述信号包含互相独立的产品表面高度信息。 所述信号19和20传送到指示单元21,指示单元21确定所述高度的 平均值或中值。然后,指示单元21中产生的高度值用作产品表面高度 的当前显示值。这个测量值可以显示在显示器上或供计算机使用。显 示值与至少一个物位测量装置10或14无关。因此,物位测量系统可 以看成一个三信道系统,其中仅仅使用两个实际的物位测量装置。
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