КОМПОНОВКА ДАТЧИКА ДЛЯ РЕЗЕРВУАРОВ-ХРАНИЛИЩ ТОПЛИВА Российский патент 2012 года по МПК G01M3/00 G08B21/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройствам детектирования, предназначенным для контроля хранилища опасного материала, и, в частности, предназначено для применения в компоновках устройств детектирования и для управления ими.

Сущность изобретения

Существует множество обычных областей применения, требующих измерения параметров текучих сред (например, жидкости или газа), находящихся в контейнерах, таких как уровень текучей среды, давление, температура, плотность и т.д. Один из примеров варианта применения представляет собой резервуары-хранилища (как наземные, так и подземные), используемые для хранения топлива. Например, большинство бензозаправочных станций имеют один или больше подземных резервуаров-хранилищ, находящихся ниже уровня грунта и предназначенных для хранения бензина для продажи потребителям. Эти резервуары могут отличаться по размеру (например, 20 000 галлонов) и при использовании обычно содержат слой топлива, поверх дюйма или двух воды.

Из-за огнеопасных свойств топлива и потенциального вредоносного влияния на окружающую среду промышленные регулирующие постановления могут требовать, и владельцы могут желать, контролировать определенные параметры (например, уровень текучей среды) топлива, содержавшегося внутри резервуара, для детектирования утечки топлива из резервуара и обеспечения возможности предпринять соответствующие действя для предотвращения дальнейшей утечки. Например, современный стандарт EPA гласит, что изменение уровня топлива, превышающее 0,1 галлонов/час, составляет утечку. Существует множество датчиков и систем, разработанных для, например, измерения уровня топлива, температуры и/или плотности в таких резервуарах, которые можно использовать для расчетов объема топлива и при детектировании утечки из резервуара. Существуют также датчики и системы, предназначенные для контроля различных параметров вокруг резервуаров. Обычно, такие датчики функционально могут быть подключены к центральному контроллеру, который принимает сигналы от датчиков, обозначающие состояние топлива внутри резервуара и/или параметры, окружающие этот резервуар.

Из-за летучих и опасных свойств материалов питание для датчиков может быть ограничено собственными барьерами безопасности. Собственные барьеры безопасности обычно представляют собой устройства, которые ограничивают ток, напряжение и общую энергию, подаваемую к датчику, расположенному в опасной зоне. Ограничение мощности, подаваемой на датчики, помогает предотвратить или уменьшить вероятность возникновения пожаров и взрывов в областях, содержащих опасные химические реактивы, газы или другие воспламеняющиеся атмосферы. Хотя, будучи необходимыми или желательными, эти барьеры увеличивают стоимость и сложность монтажа и установки сетей датчиков, используемых для контроля резервуаров-хранилищ и окружающей области. Обычные сети содержат датчики (например, зонды, чувствительные элементы и т.д.), которые по отдельности подключены к своему собственному специализированному барьеру и затем к контроллеру. В дополнение к стоимости барьера для каждого датчика возникают дополнительные затраты и повышается сложность, связанная с прокладкой кабеля между датчиком, барьером и контроллером. Более того, значительное количество кабелей, требуемых для обычных сетей датчиков, и сложность их монтажа требует значительных трудозатрат и расходов. Помимо этого, контроллеры также должны быть сконфигурированы таким образом, чтобы они имели отдельный, специализированный порт для каждого из датчиков в сети, что также может повышать стоимость, сложность и трудозатраты, связанные с такими сетями датчиков.

В дополнение к представленному выше, обычные сети датчиков требуют значительного объема взаимодействия оператора. В качестве примера, при монтаже такой сети оператор типично должен вручную вводить различные данные для каждого из датчика в контроллер. Такие данные могут включать в себя напряжение, токи и различные пороговые значения так, чтобы контроллер мог определять, как использовать данные, поступающие от датчиков для определения, подает ли датчик сигнал тревоги. Неверное пороговое значение может привести к невозможности выполнения датчиком предназначенной функции. Кроме того, такие ошибки оператора могут быть трудно детектируемыми.

Кроме того, от установщика требуется вручную сравнивать параметры напряжения и тока ISB с параметрами напряжения и тока устройства и вручную рассчитывать общее значение емкости и индуктивности всех устройств и снова сравнивать суммарное значение с максимальным безопасным значением для ISB. Ошибка при расчетах индуктивности и емкости может непреднамеренно привести к переводу датчика в небезопасное состояние, которое может оставаться недетектированным.

В соответствии с этим одна из целей изобретения состоит в том, чтобы обеспечить улучшенную компоновку датчиков, которая снижает сложность соединения датчиков с контроллером, не только по количеству отрезков кабеля в сети, но также по количеству проводов в кабеле.

Дополнительная цель изобретения состоит в том, чтобы уменьшить количество конфигураций, выполняемых оператором в контроллере, после монтажа датчика.

Другая цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить безопасность работы участка, предоставляя для контроллера возможность проверки всех параметров собственных барьеров безопасности и сравнения их с подключенными датчиками для предотвращения превышения этих параметров.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обеспечивается компоновка датчиков для системы хранения топлива, включающая в себя, по меньшей мере, один резервуар-хранилище, множество датчиков, расположенных внутри или вокруг, по меньшей мере, одного резервуара-хранилища, и контроллер, электрически соединенный с множеством датчиков. Контроллер выполнен с возможностью соединения с каждым датчиком в составе множества датчиков по одной двунаправленной линии передачи данных. Компоновка датчиков в некоторых вариантах исполнения может быть выполнена с применением многоабонентской конфигурации множества датчиков. Варианты исполнения могут быть выполнены с возможностью использования протокола асинхронной связи для электрической связи.

В некоторых вариантах исполнения датчик в составе множества датчиков включает в себя компонент интерфейса, имеющий микропроцессор, выполненный с возможностью соединения с контроллером, и активный или пассивный воспринимающий компонент, электрически соединенный с компонентом интерфейса. Компонент интерфейса может быть выполнен с возможностью сохранять уникальный идентификатор для датчика, а также другие параметры устройства, такие как напряжение, ток, емкость, индуктивность, пороговые значения, производитель, дату изготовления и версию программного обеспечения.

Датчики в составе множества датчиков активируют с помощью контроллера. Данные получают с помощью датчиков и передают в контроллер по одной двунаправленной линии передачи данных. После передачи данных датчика контроллер выдает команду для каждого датчика переключиться на режим малой мощности. В некоторых вариантах исполнения данные сравнивают с пороговым значением для датчиков и передают только, если происходит превышение порогового значения. В некоторых вариантах исполнения данные передают периодически от датчика в контроллер, независимо от порогового значения.

Датчики в компоновке датчиков для системы хранения топлива распознают с помощью контроллера по одной двунаправленной линии передачи данных. В одном варианте исполнения выполняют широковещательную передачу сообщения из контроллера во множество датчиков, электрически соединенных с контроллером по линии передачи данных. Контроллер передает знак синхронизации во множество датчиков по линии передачи данных. Датчик в составе множества датчиков передает уникальный идентификатор в контроллер по линии передачи данных. После приема этого уникального идентификатора контроллер выдает датчику команду отключения, при этом команда отключения предписывает датчику игнорировать дальнейшие сообщения обнаружения и знаки синхронизации, передаваемые из контроллера. Контроллер передает в режиме широковещательной передачи последующие сообщения обнаружения во множество датчиков вместе с передачей последующего знака синхронизации. Следующий датчик в составе множества датчиков, который не принял команду отключения, передает свою уникальную идентификацию в контроллер по одной двунаправленной линии передачи данных и принимает команду отключения из контроллера.

Датчик контролирует одну двунаправленную линию передачи данных, соединяющую множество датчиков, чтобы выяснить, передает ли уже другой датчик в составе множества датчиков уникальный идентификатор. Если отсутствует передача по одной двунаправленной линии передачи данных, датчик передает первый байт уникальной идентификации датчика в контроллер. В одном варианте исполнения датчик передает байт данных путем возбуждения высокого напряжения в одной двунаправленной линии передачи данных при передаче единичного (1) значения бита или пассивно позволяет согласующему резистору выполнить понижение напряжения в одной двунаправленной линии передачи данных при передаче нулевого (0) значения бита. Осуществляют контроль одной двунаправленной линии передачи данных при передаче нулевого (0) значения бита. Если при передаче нулевого (0) значения бита в линии передачи данных присутствует высокое значение, то датчик игнорирует последующие знаки синхронизации до тех пор, пока контроллер не передаст следующую широковещательную передачу сообщения обнаружения. Датчик принимает последующий знак синхронизации от контроллера и передает следующий байт данных, представляющий уникальную идентификацию датчика, в ответ на знак синхронизации. Датчик принимает команду отключения от контроллера для переключения из активного состояния в состояние низкого потребления энергии и игнорирует дальнейшие широковещательные передачи сообщений обнаружения и знаки синхронизации от контроллера. В некоторых вариантах исполнения параметр датчика передают с уникальной идентификацией в контроллер.

В вариантах исполнения проверяют соответствие между компоновкой датчика и собственным барьером безопасности для системы хранения топлива путем широковещательной передачи сообщения обнаружения по одной двунаправленной линии передачи данных для обнаружения множества датчиков. Контроллер принимает электрические параметры множества датчиков и рассчитывает параметр компоновки датчиков, используя параметры, передаваемые множеством датчиков. Проверяют соответствие между компоновкой датчиков и собственным барьером безопасности. В некоторых вариантах исполнения в ответ на параметр компоновки датчиков, которые не соответствуют собственному барьеру безопасности, контроллер отключает компоновку датчиков.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из следующего описания, приложенной формулы изобретения и приложенных чертежей.

На фиг.1 показана схематическая иллюстрация топливораздаточной системы, иллюстрирующая предшествующую компоновку датчика и контроллера.

На фиг.2 показана схематическая иллюстрация топливораздаточной системы, содержащей компоновку датчика, соответствующую варианту исполнения изобретения.

На фиг.3 показана часть электрической схемы, представляющей электрические соединения между датчиками и контроллером, показанным на фиг.2.

На фиг.4 представлена блок-схема последовательности операций, представляющая последовательность обнаружения, когда контроллер, показанный на фиг.3 и 4, выполняет включение питания или повторный запуск.

На фиг.5 показана блок-схема последовательности операций, представляющая опрос датчиков, подключенных к контроллеру, которые были обнаружены на фиг.4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты исполнения настоящего изобретения обеспечивают компоновку датчиков для системы хранения топлива, имеющей пониженную сложность и затраты, по сравнению с обычными компоновками датчиков. Аспекты изобретения обеспечивают значительное уменьшение количества кабелей и проводов уменьшения требований к выделяемому месту для прокладки проводов (например, уменьшенный размер трубы для прокладки проводов), уменьшение количества собственных барьеров безопасности, уменьшение количества портов контроллера и другие преимущества. Такое уменьшение обеспечивает менее сложную сеть датчиков, что способствует уменьшению времени, затрат и трудозатрат, связанных с монтажом таких сетей. Аспекты изобретения дополнительно обеспечивают меньшее количество действий оператора, что, в свою очередь, обеспечивает более точную и надежную сеть датчиков.

На фиг.1 показана схематичная иллюстрация топливораздаточной системы 10, в которой встроен обычный контроллер и компоновка датчика. Топливораздаточная система 10 включает в себя источник 12 топлива, имеющий топливо 14, содержащееся в нем. Как показано на фиг.1, источник 12 топлива может представлять собой подземный топливный резервуар, такой как используется, например, на бензостанциях розничной продажи. Топливораздаточная система 10 включает в себя вертикальную трубу, продолжающуюся внутрь топливного резервуара, отстойник 16, различные устройства управления потоком и измерения параметров потока (не показаны) и секцию трубопровода 18, которые механическим и пневмогидравлическим образом соединены с топливораздаточным блоком 20. Топливораздаточный блок 20 установлен на основании 22, которое может быть изготовлено из бетона и которое, в свою очередь, установлено на поверхности, такой как, например, бетонная поверхность бензостанции розничной продажи. Топливораздаточная система 10 включает в себя жесткую трубу или трубопровод 24, который продолжается вверх через внутреннюю часть топливораздаточного блока 20. Труба 24 механически соединена и находится в пневмогидравлическом сообщении с трубой 18. Труба 24 также находится в пневмогидравлическом сообщении с гибким шлангом 26, который заканчивается соплом 28, которое выполнено с возможностью раздачи топлива в топливный бак моторного транспортного средства, такого как автомобиль, грузовик и т.д.

Контроллер 30 выполнен с возможность контроля множества датчиков 32, 34a-34h. Датчики 32, 34a-34h могут включать в себя такие устройства, как зонды, чувствительные элементы или другие измерительные устройства. Например, датчик 32 представляет собой зонд для контроля уровня топлива в источнике 12. Такие зонды могут работать на основе технологии магнитострикции и обычно поставляются компанией OPW Fuel Management Systems (Hodgkins, IL). Такие зонды могут дополнительно включать в себя другие устройства, такие как устройства измерения температуры и плотности и/или другие устройства для измерения различных характеристик текучей среды. Датчики 34a-34h обычно можно использовать для определения условий вокруг раздаточной системы топлива. Например, датчики могут включать в себя температурные устройства, детекторы углеводородов, устройства давления, устройство детектирования жидкости, датчики плотности, датчики типа текучей среды (например, воды, воздуха или углеводородов) и другие устройства для детектирования утечки или операции контроля системы.

Как показано на фиг.1, каждый из датчиков 32, 34a-34h по отдельности соединен с контроллером 30 через свои собственные выделенные кабели и порт у контроллера 30. Поскольку датчики 32, 34 обычно размещены в опасных зонах, в и вокруг взрывоопасных материалов, они обычно снабжаются электроэнергией собственным барьером безопасности ("ISB"). ISB представляют собой устройства, которые ограничивают ток, напряжение и общую энергию, подаваемую в датчики 32, 34a-34h или в другие инструменты, расположенные в опасной зоне. Ограничение энергии предотвращает или снижает вероятность возникновения пожаров и взрывов в областях с опасными химикатами, газами или другими воспламеняющимися атмосферами. В обычной конфигурации, показанной на фиг.1, каждый из датчиков 32, 34a-34h требует не только отдельного соединения с контроллером 30, но также своего собственного ISB, что увеличивает сложность и затраты на монтаж датчика, включая как затраты на ISB, так и на большое количество кабелей и проводов для соединения отдельных датчиков с контроллером. Кроме того, сеть датчиков, показанная на фиг.1, является дорогостоящей и интенсивной по времени и затратам монтажа, что дополнительно повышает общие затраты. Монтаж становится еще более сложным и дорогостоящим по мере того, как дополнительные источники топлива добавляют и подключают к насосу. Проблема становится еще большей при добавлении насосов. Однако среда с ограниченной энергией, устанавливаемая с ISB, представила проблемы уменьшения количества проводов и сложности сетей датчиков, а также времени, затрат и трудозатрат, связанных с установкой таких сетей.

Варианты исполнения в соответствии с изобретением представляют компоновку датчиков и способ, который способствует преодолению проблем, предшествующих обычным компоновкам. Как показано на схематической иллюстрации, представленной на фиг.2, множество резервуаров-хранилищ 40a - 40d, имеющих топливо 42a-42d, соответственно содержащееся в них, механическим и пневмогидравлическим образом соединены по трубопроводу 44 с участком трубы 46 и с раздаточным блоком 48. Компоновка датчиков для такого варианта исполнения требует меньшего количества соединений (показано три соединения 52, 54, 56) с контроллером 50 и поэтому меньшее количество ISB (например, три соответствующие соединениям 52, 54, 56), которые соединяют множество датчиков 58a-58f, 60a-60d и 62a-62h. Как описано более подробно ниже, поскольку ISB ограничивает мощность, доступную для датчика, все датчики, вдоль соединений 52, 54, 56 на фиг.2, не могут одновременно получать полную требуемое питание. Количество датчиков, которые могут быть целесообразным образом соединены вместе, зависит от типа датчика и требований его питания, включают в себя электрические характеристики, такие как индуктивность и емкость, а также дополнительные ограничения, установленные ISB.

Например, в варианте исполнения, показанном на фиг.2, датчики 60a-60d в соединении 54, которые могут представлять собой зонды, контролирующие уровни в резервуарах и, возможно, температуру, давление и/или плотность текучей среды, могут быть ограничены максимум приблизительно четырьмя на одно соединение ISB. Как отмечено выше, меньшее или большее количество зондов можно использовать в зависимости от требований электропитания этих зондов и/или предела, установленного ISB. Этот предел обеспечивает подачу питания, достаточного для активации одного зонда, в то время как остальные зонды остаются в состоянии низкой энергии питания. В качестве альтернативы, датчики 58a-58f и 62a-62g могут представлять собой чувствительные элементы, которые имеют требования к энергии питания, отличающиеся от зондов, описанных выше (обычно меньше), что обеспечивает возможность соединения вместе большего количества чувствительных элементов, например, превышающего восемь. Чувствительные элементы, аналогично зондам, могут быть ограничены таким образом, чтобы требования к энергии питания, заключающиеся в том, чтобы иметь один активный чувствительный элемент так, что при этом остальные чувствительные элементы остаются в состоянии малой мощности, вместе с суммированием других электрических характеристик, таких как индуктивность и емкость, были бы меньше, чем максимум, разрешенный ISB. Другие варианты исполнения с другими типами зондов или чувствительных элементов могут иметь другие пределы в отношении количества датчиков, которые могут быть соединены вместе. Также другие варианты исполнения могут быть ограничены как по количеству, так и по типам датчиков, соединенных вместе.

Датчики могут быть выполнены в виде конфигурации многоабонентской линии в некоторых вариантах исполнения, как показано на фиг.3. В этом отношении контроллер 70 связывается через шины 72 и 74 (например, кабели) с датчиками 76a-76d и 82a-82d соответственно. В данном варианте исполнения, и в отличие от обычных конфигураций, соединение по шине включает в себя три провода, например провода 72a, 72b и 72c для подачи питания, и заземления датчиков, а также одну двунаправленную линию передачи данных для соединения датчиков 76a-76d с контроллером 70. Контроллер 70 использует асинхронную связь для соединения датчиков 76a-76d по линии 72c передачи данных. Датчики 76a-76d и 82a-82d могут включать в себя компонент 78a-78d, 84a-84d интерфейса, который электрически соединен с активным или пассивным воспринимающим компонентом 80a-80d, 86a-86d. В некоторых вариантах исполнения компонент 78a-78d, 84a-84d интерфейса может включать в себя микропроцессор, выполненный с возможностью соединения с контроллером 70 и сохранения уникального идентификатора и характеристик датчика, таких как емкость, индуктивность, пороговые значения, изготовитель/дата изготовления, версия программного обеспечения и т.д. В состоянии низкой энергии питания устройства датчики 76a-76d, 82a-82d поддерживают уровень питания, достаточный для питания микропроцессора в компоненте 78a-78d, 84a-84d интерфейса, таким образом, что микропроцессор может соединяться с контроллером 70, в то время как питание остальной части датчика 76a-76d, 82a-82d отключено или устройство находится в режиме ожидании в дежурном состоянии или в состоянии готовности.

Для исключения конфликта данных, передаваемых по одиночной линии передачи данных, контроллер соединяется за раз только с одним из датчиков. Для соединения контроллер должен иметь возможность идентификации каждого из датчиков на шине. С этой целью каждый датчик имеет уникальную идентификацию, которая может быть передана в контроллер по одной двунаправленной линии передачи данных (например, 72c, 74c). Контроллер изучает идентификацию датчиков во время процесса обнаружения при запуске, показанного в виде блок-схемы последовательности операций на фиг.4, которая поясняется ниже. В варианте исполнения схема в том виде, как общеизвестно в данной области техники, используется на шине для низкого напряжения в линии передачи данных (например, приблизительно ноль вольт) или высокого напряжения (например, приблизительно 5 вольт). В линии передачи данных, находящейся в состоянии ожидании, понижают напряжение с помощью согласующего резистора до уровня земли. Во время процесса обнаружения в некоторых вариантах исполнения при передаче данных датчик активно делает уровень напряжения в линии передачи данных высоким, но, когда требуется вывести ноль, он прекращает возбуждать линию передачи данных и позволяет согласующему резистору выполнить понижение напряжения в линии передачи данных. В других вариантах исполнения из-за большой длины кабеля (например, превышающей приблизительно 1000 футов) датчик сам может кратковременно возбуждать линию передачи данных с переводом в состояние низкого напряжения для преодоления емкости кабеля.

Для идентификации датчиков, подключенных к шине, контроллер осуществляет широковещательную передачу сообщения обнаружения во все датчики, подключенные к шине в блоке 102. Контроллер затем передает знак синхронизации во все датчики в блоке 104, запрашивая передачу датчиками их уникальной идентификации. Поскольку отдельные датчики не синхронизированы друг с другом, эти датчики могут отвечать не одновременно на знак синхронизации. Если имеется устройство, отвечающее на сообщение обнаружения и знак синхронизации (ответвление "да" в блоке 106 принятия решения), этот датчик проверяет линию передачи данных для того, чтобы удостовериться, выполняет ли уже другой датчик передачу в блоке 108. Если линия передачи данных используется (ответвление "да" в блоке 110 принятия решения), тогда другой датчик в данный момент времени использует линию передачи данных для передачи данных, и текущий датчик ожидает в состоянии низкой энергии питания, игнорируя последующие знаки синхронизации, поступающие от контроллера, и ожидает следующие широковещательные передачи сообщения обнаружения в блоке 112. Если, однако, линия передачи данных не занята (ответвление "нет" в блоке 110 принятия решения), тогда ни один другой датчик не соединяется по линии передачи данных и текущий датчик начинает передавать данные в контроллер в блоке 114.

В одном варианте исполнения датчик передает уникальный идентификатор, например серийный номер или другой идентификатор, в контроллер, как последовательность байтов, состоящую из битов. Когда датчик передает бит, представляющий "1", датчик возбуждает высокое напряжение в линии передачи данных. Когда датчик передает бит, представляющий "0", датчик прекращает возбуждение высокого напряжения в линии передачи данных и пассивно позволяет согласующему резистору выполнить понижение напряжения в линии передачи данных. Приблизительно посередине, во время передачи "0", датчик контролирует линию передачи данных в блоке 116. Если в линии передачи данных напряжение высокое (ответвление "да" блока 118 принятия решения), то датчик детектирует, что другой датчик в составе множества датчиков выполняет передачу данных. Текущий датчик тогда прекращает передачу данных и ожидает состояние малой мощности, игнорируя следующие знаки синхронизации, поступающие от контроллера, и ожидает следующей широковещательной передачи сообщения обнаружения в блоке 112 из контроллера. Если в линии передачи данных напряжение низкое (ответвление "нет" в блоке 118 принятия решения), то датчик продолжает передавать данные до тех пор, пока датчик не закончит передачу уникального идентификатора в блоке 120, продолжая контролировать линию передачи данных при передаче "0" битов. В других вариантах исполнения может быть воплощен другой способ исключения конфликта при передаче данных.

Каждый байт уникального идентификатора передают в ответ на знак синхронизации из контроллера. Кроме того, в некоторых вариантах исполнения датчик также может передавать другую информацию, относящуюся к датчику, во время процесса обнаружения, как дополнительно описано ниже. После приема всех байтов, ассоциированных с уникальным идентификатором, контроллер затем передает уникальный идентификатор обратно, по линии передачи данных с инструкцией перехода в режим молчания, в блоке 122. Повторная передача уникального идентификатора работает как двойная проверка, состоящая в том, чтобы соответствующий датчик, подключенный к шине, получил команду отключения. Датчик подтверждает команду отключения в блоке 124 и затем игнорирует любые последующие запросы определения и знаки синхронизации, передаваемые контроллером. Обработка продолжается в блоке 102 по мере того, как контроллер продолжает выполнять широковещательную передачу сообщения обнаружения до тех пор, пока больше не будет получено дополнительных откликов по линии передачи данных (ответвление "нет" в блоке 106 принятия решения). В этой момент в блоке 126 обнаружение завершается и контроллер может проверить соответствие ISB датчиков, подключенных к шине, как описано более подробно ниже. В некоторых вариантах исполнения контроллер во время работы отключает шину и датчик, если шина и датчики превышают пределы ISB. В любой момент времени контроллер может возобновить последовательность обнаружения путем передачи сообщения глобального сброса во все устройства, подключенные к шине.

Каждый датчик содержит подробную информацию о своем типе и электрических характеристиках вместе с его описанием, которые могут быть переданы в контроллер, во время обработки обнаружения. Дополнительная информация, такая как уровни напряжения, тока, индуктивности и емкости, а также дата изготовления и версия программного обеспечения, также могут быть переданы в контроллер. Оператор может дополнительно добавлять информацию, относящуюся к физическому местоположению датчика в контроллер. Контроллер в этот момент имеет достаточно информации для обработки данных из датчиков, без какого-либо вмешательства оператора, в дополнение к проверке правильной установки и их соответствию ISB.

Каждый датчик имеет определенные параметры объекта (например, напряжение, ток, индуктивность и емкость), которые должны соответствовать параметрам объекта ISB для безопасной работы бензозаправочной станции, например. Традиционно установщик объединял эти параметры вместе с любыми значениями индуктивности и емкости, ассоциированными с местом прокладки сетевого кабеля, и вручную сопоставлял их с ISB для проверки, является ли данное место прокладки сетевого кабеля и в конечном итоге место установки безопасным. Например, в конфигурации из четырех датчиков установщик добавлял значение индуктивности и емкости каждого из датчиков, и суммировал, и добавлял их к значению индуктивности и значения емкости соединительного кабеля для расчета значений для компоновки датчика. Установщик затем мог сравнивать значения компоновки датчика с пределами, установленными ISB. В результате ввода параметров объекта в датчике и передачи их в контроллер процесс становится более автоматизированным благодаря устранению потенциальных ошибок, при вводе оператором, и при выполнении вручную расчета, для проверки безопасности места установки. Контроллер имеет доступ к параметрам ISB и обладает возможностью суммировать и проверять параметры датчиков, сравнивая их с ISB, обеспечивая, таким образом, возможность отказа в эксплуатации устройства, в случае небезопасных условий использования.

Пороговые значения также могут быть запрограммированы в датчики таким образом, чтобы контроллер только передавал информацию при превышении одного из пороговых значений, что может способствовать уменьшению трафика на линии передачи данных. Для обеспечения того, что данные, которые сохраняют в контроллере, являются относительно свежими, в некоторых вариантах исполнения, датчики периодически передают данные датчика, даже если пороговое значение не было превышено.

Блок-схема последовательности операций, показанная на фиг.5, иллюстрирует процесс, который контроллер может использовать для получения данных из датчиков. Контроллер начинает свою работу путем опроса датчиков, подключенных к шине в блоке 130. В некоторых вариантах исполнения, как в варианте исполнения, показанном на фиг.5, на датчики отдельно подается питание, в то время как другие остаются в состоянии низкого потребления энергии питания, таком как дежурный режим или режим ожидания. Например, в состоянии низкого потребления энергии питания все компоненты интерфейса датчиков могут соединяться с контроллером, в то время как питание компонентов датчика отключено. Контроллер затем выдает команду одному из датчиков активироваться в блоке 132. Датчик получает данные в блоке 134 и, в некоторых вариантах исполнения, может передавать эти данные непосредственно в контроллер. В других вариантах исполнения полученные данные сверяют с пороговым значением датчика и, если значение данных превышает пороговое значение (ответвление "да" в блоке 136 принятия решения), эти данные передают в контроллер, в блоке 138. В некоторых вариантах исполнения уникальный идентификатор также сопровождает передачу данных. Как описано выше, передача данных, только при превышении порогового значения, может способствовать уменьшению трафика данных на линии передачи данных. Контроллер затем выдает команду датчику деактивироваться, возвращая датчик в его состояние малой мощности в блоке 140. Если другой датчик подключен к шине и еще не получил данные (ответвление "да" в блоке 142 принятия решения), тогда процесс продолжается со следующим датчиком в блоке 132. Если все датчики были опрошены (ответвление "нет" в блоке 142 принятия решения), контроллер заканчивает опрос устройств в блоке 144.

Как показано на иллюстрациях и в описаниях вариантов исполнения, упомянутых выше, компоновка датчика преодолевает проблемы компоновок предшествующего уровня техники благодаря использованию конфигурации датчиков конфигурации многоабонентской линии, уменьшая таким образом количество портов и ISB, требуемых для подключения датчика к контроллеру, и снижая общие затраты на систему. Эта компоновка также уменьшает количество необходимых проводов, поскольку меньшее количество кабелей требуется для подключения датчиков к контроллеру, что дополнительно снижает затраты и уменьшает сложность установки. Дополнительно, каждый кабель включает в себя только три провода в отличие от обычных кабелей, имеющих компоновку из четырех проводов. Таким образом, размер изоляционной трубы может соответственно быть уменьшен. Автоматическое детектирование датчиков устраняет или уменьшает затраты, связанные с установкой, и уменьшает количество потенциальных источников ошибки из компоновки датчика путем уменьшения задач, ассоциированных с оператором.

В то время как в приведенном выше описании были представлены различные варианты исполнения настоящего изобретения в конкретных деталях, следует понимать, что различные модификации, замены и изменения могут быть выполнены без выхода за пределы сущности и объема настоящего изобретения, которые определены следующей формулой изобретения. Изобретение поэтому не ограничивается конкретными описанными вариантами исполнения, а ограничено только тем, что определено следующей формулой изобретения.

Изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и используется для контроля хранилищ опасных материалов, например топлива в виде жидкости или газа. Изобретение направлено на повышение безопасности хранения опасных материалов при упрощении контроля хранения, а также при упрощении конструкции средств, обеспечивающих повышенную безопасность хранения и его контроль. Этот результат обеспечивается за счет того, что изобретение включает множество датчиков, расположенных внутри или вокруг, по меньшей мере, одного резервуара-хранилища, и контроллер, электрически соединенный с множеством датчиков. При этом согласно изобретению контроллер выполнен с возможностью соединения с каждым из множества датчиков по одной двунаправленной линии передачи данных и тем, что для передачи данных по одной двунаправленной линии передачи данных используется протокол асинхронной связи. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Компоновка датчика для системы хранения топлива, содержащая, по меньшей мере, один резервуар-хранилище (40), множество датчиков (76a-77d, 82a-82d), расположенных внутри или вокруг, по меньшей мере, одного резервуара-хранилища (40), и контроллер (70), электрически соединенный с множеством датчиков (76a-77d, 82a-82d), отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью соединения с каждым датчиком (76a-77d, 82a-82d) из множества датчиков по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных и тем, что для передачи данных по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных используется протокол асинхронной связи.

2. Компоновка датчика по п.1, в которой электрическое соединение содержит конфигурацию многоабонентской линии, состоящую из множества датчиков (76a-77d, 82a-82d), соединяющихся по одной двунаправленной линии (72c, 74c).

3. Компоновка датчика по п.1, в которой датчики выполнены с возможностью контроля характеристики текучей среды, находящейся в резервуаре-хранилище.

4. Компоновка датчика по п.1, в которой датчики выполнены с возможностью контроля характеристики снаружи резервуара.

5. Компоновка датчика по п.1, в которой датчик из множества датчиков (76a-77d, 82a-82d) содержит компонент (78a-78d, 84a-84d) интерфейса, имеющий микропроцессор, выполненный с возможностью соединения с контроллером, и активный или пассивный воспринимающий компонент, электрически связанный с компонентом (78a-78d, 84a-84d) интерфейса.

6. Компоновка датчика по п.5, в которой компонент (78a-78d, 84a-84d) интерфейса выполнен с возможностью хранения уникального идентификатора датчика.

7. Способ считывания характеристики внутри или снаружи резервуара-хранилища топлива с использованием множества датчиков, содержащий этапы, на которых активируют датчик из множества датчиков (76a-77d, 82a-82d) с помощью контроллера (70), получают данные с помощью датчика, передают эти данные из датчика в контроллер (70) по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных с использованием протокола асинхронной связи и выдают из контроллера (70) команду для датчика переключиться на режим низкого потребления энергии питания.

8. Способ по п.7, дополнительно содержащий этапы, на которых активируют следующий датчик из множества датчиков (76a-77d, 82a-82d) с помощью контроллера (70), получают данные с помощью следующего датчика, передают эти данные со следующего датчика в контроллер (70) по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных и выдают из контроллера (70) команду для следующего датчика переключиться на режим низкого потребления энергии питания.

9. Способ по п.7, в котором передача данных содержит этапы, на которых сравнивают данные с пороговым значением для датчика, и в ответ на превышение порогового значения передают эти данные из датчика в контроллер (70).

10. Способ по п.9, в котором передача данных дополнительно содержит этап, на котором периодически передают данные из датчика в контроллер (70) независимо от порогового значения.

11. Способ по п.7, дополнительно содержащий этапы, на которых выполняют широковещательную передачу сообщения обнаружения из контроллера (70) во множество датчиков (76a-77d, 82a-82d), электрически соединенных с контроллером (70) по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных, передают знак синхронизации из контроллера (70) во множество датчиков (76a-77d, 82a-82d) по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных и передают уникальную идентификацию из датчика в составе множества датчиков (76a-77d, 82a-82d) в контроллер (70) по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этап, на котором в ответ на прием уникальной идентификации для датчика из контроллера (70) передают команду отключения, при этом команда отключения предписывает датчику игнорировать дальнейшие сообщения обнаружения и знаки синхронизации, передаваемые из контроллера (70).

13. Способ по п.11, в котором извлечение уникальной идентификации индивидуально датчиком в составе множества датчиков включает в себя этапы, на которых выполняют контроль одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных, соединяющей множество датчиков для того, чтобы выяснить, выполняет ли уже другой датчик в составе множества датчиков (76a-77d, 82a-82d) передачу данных, и в ответ на отсутствие передачи по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных передают первый байт уникальной идентификации датчика в контроллер, принимают последующий знак синхронизации из контроллера (70) и в ответ на прием последующего знака синхронизации передают следующий байт данных, представляющий уникальную идентификацию датчика, в контроллер (70).

14. Способ по п.7, дополнительно содержащий этапы, на которых определяют соответствие между компоновкой датчиков, содержащей множество датчиков (76a-77d, 82a-82d), и собственным барьером безопасности для системы хранения топлива путем осуществления этапов, на которых выполняют широковещательную передачу сообщения обнаружения по одной двунаправленной линии (72c, 74c) передачи данных для обнаружения множества датчиков (76a-77d, 82a-82d), принимают в контроллере электрические характеристики множества датчиков (76a-77d, 82a-82d), рассчитывают параметр компоновки датчиков, используя параметры, переданные множеством датчиков (76a-77d, 82a-82d), и проверяют соответствие с собственным барьером безопасности.