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原文传递实时监测压力容器内气体密度的智能系统及其使用方法

专利名称：	实时监测压力容器内气体密度的智能系统及其使用方法
摘要：	本发明提出实时监测压力容器内气体密度的智能系统及其使用方法，包括设于压力容器处的气体密度监测数字变送器、显示模块，还包括远端计算设备；远端计算设备、气体密度监测数字变送器均存储压力容器识别码，气体密度监测数字变送器包括用于监测压力容器内部气压、压力容器温度的传感器模块，还包括数据处理模块；当气体密度监测数字变送器把压力容器识别码、压力容器气压、压力容器温度同时上传至远端计算设备后，远端计算设备按与压力容器识别码对应的气体摩尔质量数据、气体常数计算当前气体密度值，并回传给气体密度监测数字变送器，所述显示模块同步显示该计算结果；本发明能够对压力容器状态进行实时监测，对故障状态进行预警和风险评估。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	国网山东省电力公司聊城供电公司
发明人：	侯宪法;赵宇;杨兆星;张新森;胡妹;王赫;郭晓飞;吴景梅;刁明涛
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-15T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311190485.0
公开号：	CN117110135A
代理机构：	福州元创专利商标代理有限公司
代理人：	郭东亮;蔡学俊
分类号：	G01N9/00;G;G01;G01N;G01N9;G01N9/00
申请人地址：	252000 山东省聊城市经济技术开发区东昌路179号
主权项：	1.实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述智能系统包括设于压力容器处的气体密度监测数字变送器（2）、显示模块（2-2），还包括经通讯链路与气体密度监测数字变送器内部的通信模块（2-3）相连的远端计算设备；所述远端计算设备、气体密度监测数字变送器均存储压力容器识别码，所述远端计算设备存储有与压力容器识别码对应的气体摩尔质量数据、气体常数；所述气体密度监测数字变送器包括用于监测压力容器内部气压、压力容器温度的传感器模块（2-5），还包括数据处理模块（2-4）；当气体密度监测数字变送器把压力容器识别码、压力容器气压、压力容器温度同时上传至远端计算设备后，远端计算设备按与压力容器识别码对应的气体摩尔质量数据、气体常数计算当前压力容器内的气体密度值，并把计算结果回传给气体密度监测数字变送器，所述显示模块同步显示该计算结果。 2.根据权利要求1所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述压力容器为压力气瓶，压力气瓶的输出气路处顺序设置手动球阀（1）、三通阀（3）和机械减压阀（4）。 3.根据权利要求2所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述气体密度监测数字变送器与三通阀相连；当压力气瓶处于充气或卸压工况时，所述传感器模块对压力容器内部气压、压力容器温度进行监测。 4.根据权利要求1所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述传感器模块包括用于检测压力容器通气压力的硅压阻式压力传感器，还包括远程传输模块；所述数据处理模块为经远程传输模块与传感器模块相连的单片机；所述硅压阻式压力传感器采用电池供电。 5.根据权利要求4所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述单片机包括存储器、ADC模块和通信接口；所述存储器用于储存单片机程序和信号波形数据，以满足压力信号实时监测要求；所述ADC模块内置用于调幅波形数据的片内模数转换的12位转换器，其输出特定频率和幅度的调幅信号，具有三个16位Timer_A捕捉/比较寄存器，以及用于产生特定频率的方波调制信号和电路控制信号的Timer_A定时器。 6. 根据权利要求4所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述单片机采用低功耗的STM32L433RBT6，包括32位Arm Cortex-M4+ MCU、128 KB Flash存储器、64KB RAM、80 MHz CPU、4x USART、定时器、ADC和通信接口，1.7-3.6V工作电源。 7.根据权利要求4所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述远程传输模块采用内置在传感器模块中的NB-IOT模块，与所述的单片机MSP430F427连接以实现远距离无线数据传输，远程传输模块包括用于提高无线链路传输质量的片上载波感应指示和数字RSSI输出。 8.实时监测压力容器内气体密度的智能系统的使用方法，使用权利要求4所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统，其特征在于：所述远端计算设备为云端服务器；所述数据处理模块预存有气体摩尔质量数据、气体常数；数据处理模块根据压力容器通气压力计算用于表述压力容器内贮气体密度的储气实时密度值，并按预设频次向云端服务器发送计算结果；所述数据处理模块根据储气实时密度值来生成用于在显示模块处显示的告警信息；当云端服务器收到压力容器数据处理模块的储气实时密度值计算结果时，若储气实时密度值与云端服务器最新计算的气体密度值不相等，则云端服务器向数据处理模块下发新的气体摩尔质量数据、气体常数以更改数据处理模块的预存值，以避免数据处理模块在显示模块处生成错误的告警信息。 9.根据权利要求8所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统的使用方法，其特征在于：所述压力容器表面设有记录有压力容器识别码的二维码，压力容器的充气设备与远端计算设备相连；充气设备执行充气作业时，先对待充气体的气体摩尔质量和气体常数进行测定；当压力容器充气时，充气设备扫描该二维码以识读压力容器识别码，并把压力容器识别码、当前充入气体的气体摩尔质量数据和气体常数一并传输至远端计算设备存储。 10.根据权利要求8所述的实时监测压力容器内气体密度的智能系统的使用方法，其特征在于：所述云端服务器基于云平台建立易于数据汇集、存储、分析的系统管理模式，用以形成信息分布式处理方式的大数据分析平台；所述大数据分析平台包括能在移动客户端使用的压力容器安全状态在线监测系统；所述压力容器安全状态在线监测系统基于云端服务器的云端数据库，包括云端存储系统和云端发布系统，其功能包括压力容器历史数据监测、压力容器在线数据实时监测、传感器数据趋势分析图表、设备异常状态预警、设备数值超限报警服务、压力容器总数统计、各类压力容器投入使用数量及状态统计、报警信息数量阶段统计、压力容器及传感器设备增删改查功能以及设备通过 Excel 文件批量导入功能；压力容器安全状态在线监测系统所监测的压力容器物理量包含气体压力、气瓶表面微应力、气体温度，通过对压力容器系统运行的数据进行分析，实现关于压力容器充卸使用等过程的状态评估和预警报告，通过对监测数据的历史分析，对各压力容器的质量演变情况做出预估，压力容器安全状态在线监测系统根据压力容器的应力变化量和相关规程及历史数据进行对比分析，从而更好地预防压力容器故障带来的意外伤害风险；用户通过与互联网连接的电脑、智能手机、移动互联设备与云端服务器或云端服务器运行的云虚拟主机连接，记录气体储存现场的压力容器状态信息，并及时得到关于压力容器的安全状态上限 / 下限的预警、报警信息；所述云端服务器根据其计算的气体密度值计算生成压力容器安全预警信息；使云端服务器的监管人员能通过推送压力容器安全预警信息来进行压力容器安全状态的预警，提前通知用户及时处理。
所属类别：	发明专利