配置包括针对应用的位置电子平计

专利类型 发明授权 法律事件 公开; 实质审查; 授权;
专利有效性 有效专利 当前状态 授权
申请号 CN201580005679.6 申请日 2015-01-14
公开(公告)号 CN106030259B 公开(公告)日 2019-09-10
申请人 霍尼韦尔国际公司; 申请人类型 企业
发明人 A·克罗拉克; S·J·希思; 第一发明人 A·克罗拉克
权利人 霍尼韦尔国际公司 权利人类型 企业
当前权利人 霍尼韦尔国际公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:美国新泽西州 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 G01F23/28 所有IPC国际分类 G01F23/28G01F23/284G01F23/296
专利引用数量 5 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 8 专利文献类型 B
专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 专利代理人 张健; 张涛;
摘要 一种配置(101) 电子 水 平计(ELG)的方法(100)包括利用ELG配置工具(300),其包括具有 用户界面 的GUI(200)。处理器(325)实施增强 算法 (115)和 模拟器 (125)。罐库(110)包括多个罐形状。用户界面接收(102)应用配置信息,包括罐形状的选择、用于 定位 ELG的安装 位置 以及至少一个过程细节。模拟器产生(103)针对至少一个水平从罐中的材料的表面反射的测量 信号 的所计算的强度。如果所计算(104)的强度≥预定强度,则指示ELG的适当性能,以及如果所计算的强度<预定强度,则ELG配置工具提示要在用户界面上录入的配置信息的至少一个应用的改变,并且模拟器然后重新计算所计算的强度。
权利要求

1.一种配置电子平计ELG的方法(100),包括:
提供(101)ELG配置和模拟工具,ELG配置工具,所述ELG配置和模拟工具包括具有用户界面图形用户界面GUI(200),所述ELG配置工具包括处理器(325),其实施下述各项:存储的增强算法模拟器(125);提供多个罐形状的罐库(110);以及障碍物库(130),所述障碍物库(130)包括多个罐障碍物;
所述用户界面接收(102)应用配置信息,包括:i)所述多个罐形状中的一个的选择,ii)用于定位所述ELG的安装位置的标识,以及iii)至少一个过程细节;
所述模拟器产生(103)针对至少一个水平从所述罐库中的材料的表面反射的测量信号的所计算的强度,
其中如果所述所计算的强度大于或等于“≥”预定强度,则指示(104)所述GUI上的所述ELG的适当性能,以及
其中如果所述所计算的强度小于“<”所述预定强度,则所述ELG配置工具提示(104)要在所述用户界面上录入的所述应用配置信息中的至少一个的改变,并且所述模拟器然后重新计算所述所计算的强度,
其中所述应用配置信息进一步包括:iv)从所述多个罐障碍物对至少第一障碍物的选择,以及v)罐中所述第一障碍物的位置,第一障碍物位置,以及
其中所述ELG配置工具提示至少所述第一障碍物、所述第一障碍物位置和所述安装位置的所述改变。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述预定强度是从所述第一障碍物反射的测量信号的强度加上预定量。
3.如权利要求2所述的方法,其中所述预定强度是最小信号强度。
4.如权利要求1所述的方法,其中在发起所述增强算法时,所述ELG配置工具自动提出对所述ELG的配置方面的改变或所述安装位置的新的位置,所述配置方面选自探针的类型、所述探针的长度、所述探针的材料、以及连接类型。
5.一种电子水平计ELG配置和模拟工具,ELG配置工具,(300),包括:
处理器(325),所述处理器(325)实施下述各项:存储的增强算法(115);模拟器(125);
罐库(110),所述罐库(110)包括多个罐形状;以及障碍物库(130),所述障碍物库(130)包括多个罐障碍物;
具有用户界面的图形用户界面GUI(200),
所述用户界面接收应用配置信息,包括:i)所述多个罐形状中的一个的选择,ii)用于定位所述ELG的安装位置的标识,以及iii)至少一个过程细节;
所述模拟器(125)产生针对至少一个水平从所述罐库(110)中的材料的表面反射的测量信号的所计算的强度,
其中如果所述所计算的强度大于或等于“≥”预定强度,则指示所述GUI上的所述ELG的适当性能,以及
其中如果所述所计算的强度“<”所述预定强度,则所述ELG配置工具提示要在所述用户界面上录入的所述应用配置信息中的至少一个的改变,并且所述模拟器然后重新计算所述所计算的强度,
其中所述应用配置信息进一步包括:iv)从所述多个罐障碍物对至少第一障碍物的选择,以及v)罐中所述第一障碍物的位置,第一障碍物位置,以及
其中所述ELG配置工具(300)提示至少所述第一障碍物、所述第一障碍物位置和所述安装位置的所述改变。
6.如权利要求5所述的ELG配置和模拟 工具,其中所述预定强度是从所述第一障碍物反射的测量信号的强度加上预定量。
7.如权利要求5所述的ELG配置和模拟 工具,其中所述过程细节选自过程压强、温度和所述罐库(110)中的材料的类型。
8.如权利要求5所述的ELG配置和模拟 工具,其中在发起所述增强算法(115)时,所述ELG配置工具(300)自动提出对所述ELG的配置方面的改变或所述安装位置的新的位置,所述配置方面选自探针的类型、所述探针的长度、所述探针的材料、以及连接类型。

说明书全文

配置包括针对应用的位置电子平计

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年1月23日提交的、名称为“配置包括针对应用的计量器位置的电子水平计(CONFIGURING AN ELECTRONIC LEVEL GAUGE INCLUDING GAUGE POSITION FOR AN APPLICATION)”、序列号为61/930,695的临时申请的权益,该临时申请以其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 公开的实施例涉及提供电子水平计(例如,导向雷达、自由空间雷达、声波水平)配置的方法和工具,该电子水平计配置包括基于应用参数定位电子水平计。

背景技术

[0004] 在产业中通常使用雷达水平计作为导向波雷达(GWR)系统的一部分,以测量罐或储罐中的材料(液体或散装固体(例如,粉末))的量(例如,水平)。雷达计以一般合理的价格提供高可靠性的连续水平(体积)测量。可靠性是由于缺少移动部分以及测量对过程压强、温度和被测量材料的密度的改变的不敏感而获得的。这同样适用于超声波水平计,但是,超声波水平计一般具有更小的可允许的压强和温度范围。
[0005] 针对导向或自由空间雷达的雷达计被安装在罐顶上,并使用测量信号从产品材料的表面的反射来测量从参考点(通常是天线顶部处的安装凸缘)到罐中的产品材料的表面的距离。通过从罐的总高度减去所测量的距离来获得产品水平值。类似地,超声波计被安装在罐顶上。
[0006] 导向雷达计、自由空间雷达计或超声波水平计一般需要基于针对给定应用的特定条件而加以客户化订制(custom ordered)(加以配置),该特定条件诸如是应用特定最大温度、最大压强、介质的类型、工艺连接和罐形状。在GWR计的情况下,该客户化定制(customization)允许密封、工艺连接安装、天线材料和天线长度的适当选择。购买点处的不正确客户化定制(配置)可能导致GWR计的不适当功能,且因此导致测量系统的不适当功能。
[0007] 另一个配置项目是电子水平计(ELG)被安装在罐顶上的位置。如果在计量器的天线与罐中的被测量材料的表面之间雷达或超声波信号(测量信号)的路径中存在障碍物,则测量可能是困难的或不可能的。障碍物是罐中的任何内部非产品项目或者处于测量信号的路径中或靠近测量信号的信号路径的其他对象。安装位置应当在每个填充水平处提供ELG的天线与被测量材料的表面之间的基本上无阻碍的路径。特别是在GWR的情况下,在波导周围以及沿着波导需要有无阻碍的区域。
[0008] 测量信号的路径与罐中的障碍物之间的最近可允许距离一般取决于罐的形状、被测量材料(即,其介电常数)、最大材料水平以及ELG的客户化定制。考虑到所有这些变量、正确的客户化定制以及罐中ELG的定位一般是有挑战性的任务。而且,如果由于不满意的性能而需要修改已经安装的ELG或将其移动到罐上的另一个位置,则这可能导致显著的成本和可能的客户不满。发明内容
[0009] 本发明内容简要地指示本公开的性质和实质。其是在其不会被用于解释或限制权利要求的范围或含义这一理解下提交的。
[0010] 公开的实施例认识到:存在基于应用特定参数(诸如过程压强和温度)提供针对导向波雷达(GWR)计的雷达计配置的在线工具。已知的在线配置工具允许基于压强和温度选择雷达计配置,但不提供罐的可视化且不允许将计量器定位在罐上。此外,这种工具不对所提出的解决方案的性能进行建模或验证。而且,不存在下述这样的已知雷达计配置工具或方法:其考虑到罐的特定形状、雷达工艺安装的类型(喷嘴、凸缘)、以及罐中障碍物的物理位置,以对雷达计的性能进行客户化定制或建模或验证。
[0011] 公开的实施例提供了一种电子水平计(ELG)配置和模拟工具(ELG配置工具)以及方法,其辅助个体(例如,用户或客户)针对ELG的计划安装位置进行客户化订制和性能验证,诸如在购买ELG之前。公开的图形用户界面(GUI)(参见下面描述的附图2A和附图2B),其与其ELG配置和模拟工具中嵌入的算法交互,允许具有用户界面的用户录入针对所计划的产品材料水平测量的应用信息。应用信息包括过程变量(诸如过程压强、温度、以及被测量材料的类型(例如,其介电常数)、针对液体材料的表面的湍流和其他参数(例如,蒸汽压))以及所需的测量范围。此外,如上所指出,公开的GUI允许用户录入应用配置信息,包括罐的形状、罐壁的材料、位置、大小、障碍物的材料以及其他信息。
[0012] ELG配置工具的算法使用上面的数据加上内部确定的变量(诸如罐中的介质的粘性和介电常数)(例如,基于存储的内部查找表),以验证针对ELG的客户化定制和安装位置的选择。该验证基于天线/探针与罐中的被测量材料的表面之间测量信号的路径的内部建模(模拟)。
[0013] 所执行的建模(模拟)可以基于用于测量信号传播和实际测量以及各种类型的所供应的水平测量计的参数化的已知数学公式,诸如基于COMSOL Multiphysics(COMSOL)模拟软件。可以针对多个材料水平自动计算从被测量材料的表面的信号反射的强度(功率),并将其与从罐中的障碍物的信号反射的强度进行比较。基于所计算的信号水平的比较,如果被确定为需要的话,可以验证和增强ELG客户化定制和安装位置。公开的工具和方法的使用可以避免高成本的过失,这是由于可以验证并可选地调谐针对给定应用的ELG的性能,以用于在其购买之前改进ELG性能。
[0014] 此外,公开的ELG配置工具允许导出在验证过程期间录入的配置和设置数据以及在客户化定制的ELG的生产期间上传该数据。这节省了ELG的安装期间的时间,这是因为仅录入数据一次,典型地,仅在ELG订制过程的第一阶段期间录入数据。

附图说明

[0015] 附图1是根据示例实施例的配置ELG的示例方法的流程图
[0016] 附图2A是根据示例实施例的示例GUI的描绘,该示例GUI从被描述以用于配置GWR计的其ELG配置和模拟工具的计算部分获得信息。
[0017] 附图2B是根据另一个示例实施例的示例GUI的描绘,该示例GUI从被描述以用于配置GWR计的其ELG配置和模拟工具的计算部分获得信息。
[0018] 附图3是根据示例实施例的包括GUI和计算部分的示例ELG配置和模拟工具的框图描绘。

具体实施方式

[0019] 参照附图来描述公开的实施例,其中贯穿附图使用相似的附图标记来指定相似或等效的元件。附图不是按比例绘制的,并且它们仅仅是为了图示本文公开的各方面而提供的。下面参照用于说明的示例应用来描述若干公开的方面。应当理解,阐述许多特定细节、关系和方法,以提供对本文公开的实施例的完全理解。
[0020] 然而,本领域技术人员将容易认识到,公开的实施例可以在没有一个或多个特定细节的情况下或在其他方法的情况下实践。在其他实例中,未详细地示出公知的结构或操作,以避免使本文公开的各方面模糊。公开的实施例不受动作或事件的所说明的排序限制,因为一些动作可以按不同顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外,不是所有所说明的动作或事件都被需要以实施根据本公开的方法。
[0021] 公开的ELG配置工具允许用户在软件工具的图形界面中“构建”应用并模拟所构建的应用如何工作以在购买之前验证适当的操作(例如,反射的信号是否足够强)。考虑到罐的形状和ELG的位置,用户可以利用罐中的任何障碍物来构建工作应用,以查看从罐中的产品的反射是否足够强。然而,如下所描述,更全面的应用包括可在公开了模拟和验证支持以给用户提供更多价值的特定应用中存在一个或多个障碍物。
[0022] 用户一般需要提供以模拟特定应用的最低限度是罐形状(具有罐尺寸)、ELG在罐上的位置和过程细节(例如,罐中的产品、温度、压强、要测量的罐中的最大和最小产品水平)、以及ELG细节(工艺连接的类型、天线的类型和长度)。公开的软件可以提出天线的类型和长度,并且用户可以接受它或者有机会选择另一选项。用户可添加的可选要素可以包括障碍物(具有罐中的位置和尺寸)以及附加的过程细节(产品的表面上的泡沫、湍流、凝结的存在)。
[0023] 附图1是根据示例实施例的配置ELG的示例方法100的流程图。步骤101包括:提供ELG配置工具,该ELG配置工具包括具有用户界面的GUI。ELG配置工具包括:处理器,其实施存储的增强算法和模拟器;以及库,其包括罐库且一般还包括障碍物库,该罐库包括多个不同罐形状,该障碍物库包括多个罐障碍物。
[0024] 步骤102包括:用户界面从用户接收应用配置信息,该应用配置信息包括:(i)罐形状中的一个的选择,(ii)用于定位ELG的安装位置(即,典型地处于罐的顶部上或处于罐的顶部上的喷嘴上)的标识,以及(iii)至少一个过程细节。如上所指出,过程细节可以选自过程压强、温度以及罐中的材料的类型。应用配置信息还可以包括:(iv)从多个罐障碍物对至少第一障碍物的选择,以及(v)罐中的第一障碍物的位置(第一障碍物位置)。
[0025] 步骤103包括:模拟器产生针对至少一个水平从罐中的材料的表面反射的测量信号的所计算的强度(例如,功率)。可以模拟针对一个材料水平(例如,临界水平)的强度,或者可以模拟各种材料水平。
[0026] 在步骤104中,如果所计算的强度大于或等于≥预定强度,则在GUI上指示ELG的适当性能,并且如果所计算的强度小于(<)预定强度,则ELG配置工具提示要在用户界面上录入的应用配置信息的改变,并且模拟器然后重新计算所计算的强度,该应用配置信息包括安装位置,且一般还包括第一障碍物和第一障碍物位置。预定强度可以是从第一障碍物反射的测量信号加上预定量,或者是被认为被给定雷达计的制造商在其特定应用中需要的最小信号强度。
[0027] 在用户发起增强算法时,ELG配置工具可以自动提出对ELG的配置方面的客户化定制的改变或新的不同的位置。配置方面可以选自探针(或天线)的类型、探针长度、探针材料以及连接类型(例如,螺纹或喷嘴连接)。
[0028] ELG可以包括GWR计或自由空间雷达计。ELG还可以包括超声波水平测量计。该方法可以包括将针对目标应用的应用数据从ELG配置工具转移到针对ELG配置工具的制造设施和ELG的存储器两者。
[0029] GWR计、自由空间雷达计和超声波水平测量计均以基本上相同的方式工作。这些计量器包括安装在罐顶上或喷嘴上的发射器和适配器,其中天线面朝下。测量信号被向着所测量的介质发送、反射,并返回到计量器以由其关联信号处理电子器件评估。
[0030] 在针对相应计量器的天线的设计中存在一些差异。在自由空间雷达和超声波发射器的情况下,天线延伸到罐中仅相对短的距离。将测量信号从天线通过自由空间(空气或罐中的其他气体)向着被测量材料传播。在GWR的情况下,天线(波导)一直延伸到罐的底部或者罐的部分(如果仅需要测量罐的部分)。测量信号沿天线(波导)传播到产品且然后回到计量器。
[0031] 在测量信号中也存在差异。在自由空间雷达和GWR的情况下,测量信号是电磁波。在超声波发射器的情况下,测量信号是机械波(超声)。相应地,如本文使用的,这些各种计量器和相关方法在本文中一般均被称作是具有使用作为回波信号的“测量信号”进行操作的天线的ELG。
[0032] 附图2A是根据示例实施例的关于针对GWR系统配置雷达计(或发射器)140而描述的公开的ELG配置和模拟工具(参见下面描述的附图3中的示例ELG配置和模拟工具)的示例图形用户界面(GUI)200的描绘,其中GUI 200从ELG配置工具获得信息。所示的GUI 200包括从罐库110(参见附图3中的ELG配置和模拟工具300中的罐库110)获得的内容,罐库110包括可被用于描述罐120的形状的多种罐形状,并且在罐库110中将如图1中所示那样安装雷达计140。此外,在另一个实施例中还提供了以标准格式存在的工程图到配置和模拟工具的存储器(参见附图3中的ELG配置工具300的存储器345)的上传。而且,ELG配置工具允许来自障碍物库130(参见附图3中所示的ELG配置工具300中的障碍物库130)的罐120中的障碍物的客户化定制。
[0033] 公开的GUI(诸如附图2A中所示的GUI 200)具有诸如鼠标(参见附图3中的鼠标340)或触摸敏感屏幕之类的用户接口,其被提供以用于编辑和导航,以便允许用户从由所包括的各种类别中的所嵌入的软件提供的选项中选择。一般还提供软件,使得来自障碍物库130的每个障碍物可以由用户(例如,使用鼠标)编辑,以针对障碍物选择特定大小、形状和材料。最后,可以容易地将障碍物和构造元件放置到罐120的图/描绘中,诸如利用附图2A中所示的GUI200中的罐120中所示的梯子107和加热线圈108。示出了雷达计140(包括收发器,未示出),包括到罐喷嘴141、142、143和144的连接器(例如,同轴连接器),其耦合到完好延伸到罐120中的产品材料(未示出)中的单个导体探针145。
[0034] 为了加速配置和定位诸如雷达计140之类的ELG的过程,提供了一些默认罐配置。可以将雷达计140的图定位在罐120的顶表面或喷嘴上的所建议的安装位置中。
[0035] 附图2A中所示的元件142、143、144表示喷嘴。元件142是喷嘴的上凸缘。元件143是喷嘴的中间部分:管。元件144是喷嘴与罐120的顶部之间的连接件。雷达计140通过与喷嘴的上凸缘匹配的凸缘141连接到喷嘴的上凸缘142。
[0036] 公开的实施例还适用于没有喷嘴的实施例。如果未使用喷嘴,则雷达计140可以通过螺纹连接而连接到罐。在该布置中,罐的顶表面被钻孔和攻丝。雷达计140将具有在罐中的螺纹孔中安装的螺纹连接。开口罐上面的其他连接类型或安装也是可能的。
[0037] 附加的过程细节可以由用户经由用户界面来录入,例如,过程压强、温度和被测量材料的类型(例如,其介电常数)。
[0038] 附图2A中所示的“验证”按钮118当由用户发起时开始执行内部模拟(参见附图3中的配置工具300中的模拟器125),以计算在各种水平处从罐120中的被测量材料的表面以及罐120中的障碍物反射的测量信号(此处是雷达信号)的强度(功率)。一般使用的一个约束是:与从障碍物反射的信号的强度相比(考虑到求平均和假信号抑制的内部算法),从罐120中的被测量(产品)材料的表面反射的信号的强度(功率)应当更高,加上给定的预定额外阈值。这允许验证在目标应用中ELG的适当性能。还可以使用信号评估的附加准则,例如模拟信噪比(SNR)。
[0039] 附图2B是根据另一个示例实施例的再次关于针对GWR系统配置雷达计140而描述的示例GUI 250的描绘,示例GUI 250从其ELG配置工具(参见例如附图3中的ELG配置工具300)获得关于雷达计140的信息。示出了GUI 250,包括“增强”按钮212,其在被使用时可操作以执行存储在ELG配置工具中的增强算法,该增强算法自动识别和提出用于客户化定制ELG的配置以提供更好性能(例如,更高信号功率和更小噪声)的参数。用于客户化定制的示例参数包括针对过程密封的不同的材料或针对天线的材料,以更好地匹配于被测量材料的腐蚀、压强和温度属性。
[0040] 为了增强测量信号强度,ELG配置工具还可以提出不同的天线类型(例如,喇叭天线代替杆天线;同轴天线代替线状天线)或天线长度和/或识别目标应用中ELG的更好安装位置。增强包括:与从罐120中的障碍物的测量信号反射的强度相比,增加从罐120中的被测量材料的表面的测量信号反射的强度(功率)。
[0041] 附图3是根据示例实施例的示例ELG配置工具300的框图描绘,示例ELG配置工具300包括其可通信地连接到计算部分370的GUI(例如,上面针对GWR计描述的GUI 200或
250)。然而,如上所指出,公开的实施例扩展到GWR计之外,到自由空间雷达计和超声波水平测量计,因为这些计量器中的每一个以基本上相同的方式工作。
[0042] 可通信连接可以经由有线、光学或无线连接(利用适当的收发器和天线)。示出了计算部分370,包括:处理器325、一般包括非易失性可写存储器(例如,静态随机存取存储器(SRAM))的可写存储器345、高容量存储器335(例如,硬盘驱动器),高容量存储器335存储罐库110、障碍物库130以及包括所公开的增强算法115在内的算法和模拟器125。用户接口被示出为键盘330和鼠标340,并且还示出了耦合到处理器325的打印机350。处理器325可以包括数字信号处理器(DSP)或微控制器单元(MCU)。还可以将ELG配置工具300的部分或整个ELG配置工具放置在虚拟服务器上或端中,并且可以使用通过互联网和网站接口的远程接入将其提供给客户。
[0043] 在验证和增强处理后,ELG的所得到的配置数据可以自动在客户从卖家(诸如从本专利申请的受让人霍尼韦尔国际公司)的订制过程中使用。还可以由ELG配置工具300导出过程参数(例如,温度、压强、介质和表面),以在生产期间被自动加载到ELG(诸如雷达计140)的存储器中,以减少ELG的安装时间。
[0044] 在ELG配置工具300的操作中,使用用户界面,用户(客户)可以将应用数据录入到工具中,该应用数据例如是罐的大小(体积)、所测量的介质、压强、温度等,如上所解释。当他或她从制造设施接收到ELG并安装它时,用户一般会再次将许多数据录入到ELG中。为了节省时间,ELG配置工具300可以产生具有这些参数和值的列表的电子文件。
[0045] 该文件可以具有用于唯一标识的独特标识号(ID)。ID可以是ELG的订制码的部分。该文件可以存储在工具卖家的服务器上,诸如存储在霍尼韦尔国际公司的服务器上。当客户订制新的ELG时,他或她可以提供订制码。生产工厂将能够使用嵌入在订制码中的ID号来查找和下载对应的文件。存在计算机编程领域的技术人员已知的其他方式来将新的ELG与对应的电子文件相关联。
[0046] 对于公开的实施例的示例应用包括针对化学和石化储罐、制药和罐(例如,油)终端的ELG配置。然而,公开的ELG配置可以用于其他处理设施。
[0047] 虽然上面已经描述了各种公开的实施例,但是应当理解,它们仅已作为示例而非作为限制而呈现。在不脱离本公开的精神或范围的情况下,可以根据本公开作出对公开的实施例的许多改变。因而,本公开的广度和范围不应当受任何上述实施例限制。更确切地,本公开的范围应当是根据下面的权利要求及其等同物来限定的。
[0048] 虽然已经关于一个或多个实施方式说明和描述了公开的实施例,但等同更改和修改将是本领域技术人员在阅读和理解了本说明书和附图时能想到的。虽然已经关于若干实施方式中的仅一个公开了特定特征,但是这种特征可以与如对于任何给定或特定应用来说可期望且有利的其他实施方式的一个或多个其他特征组合。
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