БЕСПРОВОДНОЙ МОНИТОРИНГ И СОСТАВЛЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ ПАРАМЕТРОВ РЕАКТОРА С ПОМОЩЬЮ СОВОКУПНОСТИ ОСНАЩЕННЫХ ДАТЧИКОМ МЕТОК RFID, ИМЕЮЩИХ ИЗВЕСТНЫЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК G06K7/10 H04Q9/00 

По данной заявке испрашивается приоритет согласно рассматриваемой предварительной заявки на патент США № 62/616,148, поданной 11 января 2018 года, содержание которой включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к системе и способу беспроводного мониторинга и составления трехмерных профилей параметров внутри технологического корпуса, такого как реактор.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для нефтеперерабатывающих и химических заводов общепринятыми являются корпуса реакторов, содержащие катализатор. При эксплуатации таких реакторов требуется определять или контролировать параметры технологического процесса внутри корпуса, поскольку такая информация может способствовать управлению условиями протекания химической реакции внутри корпуса реактора. Современные методы определения параметров внутри корпуса реактора требуют наличия физического соединения, в том числе электрического или пневматического соединения, с датчиком, передающим полученные датчиком данные для их внешнего отображения. Одним из примеров таких измерительных устройств является применение термопар для определения температуры. Для применения термопары при определении температуры в местоположении внутри корпуса реактора требуется защитный карман термопары. Защитный карман термопары проходит сквозь стенку корпуса и достигает местоположения, в котором выполняют определение температуры внутри корпуса.

Необходимым условием является возможность определения и наблюдения за параметрами технологического процесса в местоположениях внутри корпуса реактора и передачи данных по каналу беспроводной связи для выполнения их сбора и обработки в удаленном местоположении. Кроме того, необходимой является возможность создания трехмерного профиля параметров по всему объему реакционной зоны, образованной в корпусе. Для этого предлагается применение оснащенных датчиком меток радиочастотной идентификации (RFID, radio frequency identification) для определения нескольких параметров в объеме реактора, в том числе давления, температуры, химического состава текучей среды, химического состава пара и жидкости, величины pH и скорости потока, и передачи получаемых данных по каналу беспроводной связи для их дистанционного сбора и обработки.

Пример оснащенной датчиком метки RFID для определения параметров рабочей среды описан в документе US 7,397,370. В данном патенте представлена система, обеспечивающая мониторинг рабочей среды с помощью совокупности узлов радиочастотной идентификации («RFID»). Система может содержать радиочастотную метку RFID, имеющую закрепленный за ней уникальный идентификационный («ID») номер, скомпонованную с датчиком для получения данных относительно рабочей среды и антенну для передачи получаемых данных по каналу беспроводной связи в систему обработки данных. Передаваемая информация, принимаемая системой обработки данных, содержит определяемые данные по рабочей среде совместно с закрепленным идентификационным номером и обрабатывается с возможностью выполнения мониторинга рабочей среды и изменений в контролируемой рабочей среде.

Применение оснащенных датчиком меток RFID для определения и отслеживания переменных параметров рабочей среды описывается в еще одном документе US 8,106,778. В данном патенте раскрываются способ и система, предоставляющие возможность отслеживания переменных параметров с помощью радиочастотной идентификации (RFID). Метка датчика RFID используется для определения переменного параметра, в том числе местоположения, температуры, давления и влажности. При поступлении сигнала опроса, передаваемого устройством считывания RFID, датчик RFID передает сигнал, который содержит закрепленные за радиочастотной меткой идентификационные данные и переменные данные, отображающие определяемый параметр. Ответный сигнал содержит как переменные данные, так и не переменные данные, с тем чтобы определяемые параметры могли быть закреплены за идентификационными данными радиочастотной метки. Устройство считывания RFID также может принимать совокупность ответных сигналов, каждый из которых передается от одной из совокупности метки RFID. В этом случае по меньшей мере один из совокупности ответный сигнал может содержать переменные данные, отображающие определяемый параметр на соответствующей одной из совокупности метке RFID, и идентификационные данные метки соответствующей одной из совокупности метке RFID.

В опубликованном патенте US 2007/0215709 описывается датчик на основе RFID, который содержит электронную схему RFID, объединенную с датчиком. Сенсорный элемент выполнен с возможностью изменения проводящего состояния при воздействии на него физических параметров внешнего прилегающего пространства, в котором находится датчик. К таким физическим параметрам может относиться наличие или отсутствие газа, светового излучения, звука, температуры, давления, влажности и/или других параметров рабочей среды. При поступлении радиочастотного сигнала опроса, передаваемого устройством считывания/опроса RFID, датчик на основе RFID передает для приема устройством считывания/опроса RFID идентификационный («ID») номер и другие данные, относящиеся к текущему или предшествующему воздействию на датчик на основе RFID одного или нескольких физических параметров. Электропитание датчика на основе RFID также может осуществляться за счет радиочастотной энергии, передаваемой устройством считывания/опроса RFID.

В патенте США 9,317,795 описывается сенсорная система RFID, содержащая массив сенсорных элементов, расположенных на поверхности. Каждый сенсорный элемент содержит микросхему RFID, антенну, функционально сопряженную с микросхемой, и реагирующий на давление материал, расположенный на антенне. Система устройства считывания RFID выполняет подачу сигнала опроса на каждый сенсорный элемент, который при давлении на сенсорный элемент подкладки передает сигнал обратно в устройство считывания RFID через сопряженную антенну.

В данных публикациях отсутствует описание или предложение по применению оснащенных датчиком меток RFID для определения параметров технологического процесса или рабочей среды внутри корпуса реактора или передачи по каналу беспроводной связи данных, имеющих отношение к определяемым параметрам внутри корпуса реактора, для их дальнейшего приема, обработки и использования. В действительности специалисты в данной области техники не обеспечивают возможности передачи радиочастотных сигналов через корпус, который содержит объем, заполненный частицами катализатора или углеводородами, без значительного искажения или ослабления радиочастотного сигнала, или одновременно без того и другого. Это связано с тем, что, как считалось ранее, частицы катализатора, содержащие значительные количества каталитических металлов, будут вызывать искажение или сильное ослабление радиочастотных волн, передаваемых метками RFID и радиочастотными устройствами считывания/опроса, при их прохождении через частицы катализатора.

Кроме того, в публикациях отсутствует описание или любая информация, в которой обеспечивается беспроводной мониторинг и составление трехмерных профилей физических параметров внутри реакционной зоны, образованной в корпусе реактора.

В то же время в данном изобретении предлагается система и способ, в которых обеспечивается локальное восприятие или определение параметров рабочей среды или технологического процесса в определенных местоположении внутри реактора и передача по каналу беспроводной связи от реактора к приемнику радиочастотных волн, содержащих данные, отображающие определяемый параметр внутри реактора. Это позволяет составлять трехмерные профили параметров в объеме.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим предлагается система для мониторинга по каналу беспроводной связи и составления профилей параметров технологического процесса внутри корпуса реактора. Корпус реактора системы определяет реакционную зону, которая содержит слой катализатора, содержащего частицы катализатора и совокупность оснащенных датчиком меток RFID, установленных в известных местоположениях внутри слоя катализатора. Антенна устройства считывания RFID по каналу беспроводной связи соединена или сопряжена с каждой оснащенной датчиком меткой RFID и выполнена с возможностью передачи сигнала опроса и приема сигнала радиочастотной метки RFID, передаваемого при поступлении сигнала опроса. Каждая из совокупности оснащенная датчиком метка RFID имеет маркировку с помощью уникального неизменяемого идентификационного номера и выполнена с возможностью определения параметра реактора внутри реакционной зоны, приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала метки RFID, который содержит данные, отображающие уникальный неизменяемый идентификационный номер и параметр реактора, закрепленный за оснащенной датчиком меткой RFID. Система обеспечивает определение и составление профилей параметров технологического процесса в определенных местоположениях по всей реакционной зоне.

Также предлагается способ мониторинга по каналу беспроводной связи и составления профилей параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, который определяет реакционную зону, которая содержит слой катализатора, содержащего частицы катализатора, и совокупность оснащенных датчиком меток RFID, установленных в известных местоположениях внутри слоя катализатора. Способ включает в себя передачу через антенну устройства считывания RFID сигнала опроса, который принимается каждой из оснащенных датчиком меток RFID. При поступлении сигнала опроса каждая из оснащенных датчиком меток RFID выполняет передачу своего соответствующего сигнала радиочастотой метки RFID, который содержит данные, отображающие уникальный неизменяемый идентификационный номер и параметр прилегающего пространства, закрепленный за оснащенной датчиком меткой RFID. Антенна устройства считывания RFID принимает каждый из сигналов от соответствующей радиочастотой метки RFID и выполняет обработку соответствующих сигналов радиочастотой метки RFID. Данный способ обеспечивает определение и составление профилей параметров технологического процесса в определенных местоположениях по всей реакционной зоне.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение варианта реализации по данному изобретению системы мониторинга по каналу беспроводной связи и составления трехмерных профилей параметров технологического процесса внутри реакционной зоны корпуса реактора.

Фиг. 2 представляет собой горизонтальную проекцию поперечного сечения A-A корпуса реактора, изображенного на фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой схему, на которой представлены некоторые компоненты системы беспроводного мониторинга реактора и составления трехмерных профилей, содержащей совокупность оснащенных датчиком меток RFID, установленных в известных местоположениях внутри слоя катализатора, и устройство считывания/опроса RFID, которое по каналу беспроводной связи связано с каждой из совокупности оснащенной датчиком меткой RFID и соединено с компьютером для обработки данных, содержащихся в радиочастотных сигналах, передаваемых каждой из совокупности оснащенной датчиком меткой RFID.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К вариантам реализации изобретения относится как система, так и способ мониторинга по каналу беспроводной связи и составления трехмерных профилей параметров технологического процесса по всей реакторной зоне, образованной в корпусе реактора.

Одновременно с данной заявкой на патент поданы три связанные предварительные заявки на патент, озаглавленные «SP2119 - Беспроводной мониторинг и составление профилей параметров реактора с помощью массивов оснащенных датчиком меток RFID, размещенных на известных уровнях высоты реактора», «SP2066 - Система беспроводного мониторинга реактора с помощью оснащенной пассивным датчиком метки RFID» и «SP2102 - Беспроводной мониторинг и составление профилей параметров реактора с помощью совокупности оснащенных датчиком меток RFID и различных трансиверов »; имеющие серийные номера 62/616,185; 62/616,166; и 62/616,155 соответственно.

К определяемым внутри корпуса реактора параметрам могут относиться параметры технологического процесса или рабочей среды, в том числе значения давления или температуры в различных местоположениях внутри корпуса реактора. К определяемым параметрам также могут относиться другие величины, такие как процентное содержание пара и жидкости, скорости потока, pH и химический состав текучих сред, содержащихся внутри или проходящих через корпус реактора.

В изобретении обеспечивается дистанционное определение параметров внутри реактора с помощью оснащенных датчиком меток RFID, установленных в определенных или известных местоположениях по всей реакционной зоне корпуса реактора, и передачи получаемых данных по каналу беспроводной связи посредством передачи радиоволн на трансивер и в систему обработки данных. Система обработки данных содержит средство, например компьютер с соответствующим программным кодом, для обработки данных, содержащейся в сигналах, передаваемых оснащенными датчиком метками RFID, для составления трехмерного профиля параметров внутри корпуса реактора. Для реализации этой задачи изобретение требует применения совокупности оснащенных датчиком меток RFID, каждая из которых образует собой средство для определения или восприятия одного или нескольких параметров рабочей среды во внутренних местоположениях по всей реакционной зоне корпуса реактора.

В данном описании каждая «оснащенная датчиком метка RFID» представляет собой устройство, которое содержит датчик, совместно скомпонованный или функционально связанный с пассивной меткой RFID. Датчик образует собой устройство для определения параметра рабочей среды или технологического процесса внутри корпуса реактора и средство для подачи на соединенную с ним метку RFID входного сигнала, который содержит данные, отображающие значение отдельного определяемого параметра или величины. Известные в данной области техники пассивные метки RFID содержат интегральную схему, сопряженную с антенной радиочастотной метки для приема сигнала опроса от антенны устройства считывания RFID (трансивера) и для передачи сигнала радиочастотной метки при поступлении сигнала опроса.

Поскольку оснащенная датчиком метка RFID является пассивной, она выполняет передачу сигнала радиочастотной метки RFID при поступлении сигнала опроса, передаваемого антенной устройства считывания RFID системы. Как отмечено выше, датчик интегрирован с меткой RFID и выполнен с возможностью восприятия одного или нескольких параметров внутри реакционной зоны. Сенсорный элемент датчика RFID может быть выбран из группы любых пригодных датчиков, известных специалистам в данной области техники. К примерам воспринимаемых или определяемых датчиком величин или параметров рабочей среды относится давление, температура, химический состав, состав пара и жидкости, плотность, скорость потока, pH, механические колебания, проникающее излучение, магнитный поток, интенсивность светового потока и звуковая сила. К предпочтительным сенсорным элементам относятся элементы, выбранные из группы, состоящей из датчиков температуры, датчиков давления, химических датчиков, датчиков влажности, датчиков pH, датчиков расхода, датчиков жидкости/пара и любого сочетания вышеуказанного.

Интегрированный датчик и метка RFID образуют собой средство для восприятия параметра реактора, приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала радиочастотной метки RFID, содержащего данные, которые отображают определяемый параметр реактора. В опубликованных патентах US 2013/0057390, US 9,563,833, US 9,412,061, US 9,035,766 и WO 03/098175 представлены примеры оснащенных датчиком меток RFID. Данные опубликованные патенты включены в настоящий документ посредством ссылки.

Необходимым признаком изобретения является наличие для каждой из оснащенных датчиком меток RFID маркировки с помощью уникального неизменяемого идентификационного номера. Это является важным условием, поскольку при поступлении сигнала трансивера каждая оснащенная датчиком метка RFID выполняет передачу уникальных идентификационных данных метки вместе с переменными данными, воспринимаемыми или определяемыми с помощью закрепленного за ней датчика. Передача данных, которые одновременно отображают уникальный неизменяемый идентификационный номер радиочастотной метки и переменные данные, отображающих воспринимаемый или определяемый датчиком RFID параметр рабочей среды реактора, обеспечивает закрепление передаваемых переменных данных за конкретным датчиком. Поскольку оснащенные датчиком метки RFID установлены в известных внутренних местоположениях по всей реакционной зоне или по всему слою или слоям катализатора реактора, одновременное наличие неизменяемых идентификационных данных радиочастотной метки и закрепленных за ней данных о переменных параметрах рабочей среды дает возможность выполнять обработку данных с составлением трехмерных профилей по объему реакционной зоны.

Поэтому оснащенная датчиком метка RFID имеет маркировку с помощью уникального неизменяемого идентификационного номера и выполнена с возможностью определения параметра реактора вблизи прилегающего к ней пространства внутри реакционной зоны. К тому же оснащенная датчиком метка RFID выполнена с возможностью приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, одновременно отображающие уникальный неизменяемый идентификационный номер и определяемый параметр реактора, закрепленный за оснащенной датчиком меткой RFID.

Корпус реактора по настоящему изобретению может представлять собой любой пригодный корпус, изготовленный из любого пригодного материала, известного специалистам в данной области техники. Во многих вариантах применения в корпусе реактора, как правило, образовано пространство, в котором содержится катализатор и в которое вводятся реагенты или исходное сырье. В одном варианте реализации изобретения в корпусе реактора образована реакционная зона, в которой находится слой катализатора, содержащий частицы катализатора. Реакционная зона может также содержать ряд слоев катализатора, в том числе известных как слои многоярусного катализатора. Заполнение реакционной зоны может быть выполнено с любым пригодным расположением катализатора или слоев катализатора, включая полное заполнение частицами катализатора или частицами носителя, или их обоих.

К тому же корпус реактора может быть оборудован впускным отверстием, которое обеспечивает передачу текучей среды в реакционную зону и которое является средством для подачи в реакционную зону сырьевого потока, в том числе углеводородов. Корпус реактора может быть также оборудован выпускным отверстием, которое обеспечивает передачу текучей среды из реакционной зоны и является средством для вывода из реакционной зоны потока эффлюента, в том числе продуктов реакции.

Любой тип сырьевого потока или потока текучей среды, включая воду, углеводороды и другие химические вещества, может быть введен в реакционную зону корпуса реактора или содержаться в ней. К примерам углеводородов относится лигроин, керосин, дизельное топливо, газойль и тяжелое дизельное топливо, в том числе мазут. Реакционная зона, как правило, содержит один или несколько слоев частиц катализатора наряду с любой из вышеупомянутых текучих сред, которые предпочтительно содержат любой из перечисленных углеводородов.

Частицы катализатора в реакционной зоне могут иметь любой размер и форму, обычно используемые в промышленности, включая экструдаты любой формы (например, цилиндрической, двудольной, трехдольной и четырехдольной), сферы, шары, сложнопрофильные агрегаты, гранулы и порошки. Размер частиц катализатора может находиться в пределах от 0,1 мм до 200 мм, но преимущественно размер частиц катализатора находится в пределах от 0,5 мм до 100 мм или от 1 мм до 20 мм, и они могут иметь любую композицию.

Характерные композиции катализатора содержат неорганический оксидный компонент, например диоксид кремния, оксид алюминия, алюмосиликат и диоксид титана. Кроме того, композиция катализатора может содержать компонент на основе каталитического металла, в том числе любого из переходных металлов, включая хром, молибден, вольфрам, рений, железо, кобальт, никель, палладий, платину, золото, серебро и медь. Концентрация металлических компонентов в частицах катализатора может составлять до 60% масс. в расчете на количество металла независимо от его фактического состояния, и концентрация металла, как правило, находится в пределах от 0,1% масс. до 30% масс. в расчете на количество металла независимо от его фактического состояния.

Еще одним признаком изобретения является то, что для составления трехмерных профилей параметров внутри реакционной зоны требуется наличие только одной антенны устройства считывания RFID или трансивера. В то время как в качестве элементов системы или способа по изобретению может быть использовано несколько трансиверов, размещение совокупности оснащенных датчиком меток RFID в известных внутренних местоположениях по всей реакционной зоне или по всему слою или слоям катализатора в корпусе реактора, позволяет обеспечивать применение отдельно взятой антенны устройства считывания RFID для составления трехмерных профилей по объему реактора или реакционной зоны.

В варианте реализации изобретения совокупность оснащенных датчиком меток RFID расположена внутри слоя катализатора реакционной зоны таким образом, что каждая из оснащенных датчиком меток RFID находится в окружении частиц катализатора. Для типичного реактора слой катализатора характеризуется геометрическими величинами толщины и ширины. Для реакторов, которые можно охарактеризовать толщиной и шириной, типичная толщина слоя катализатора находится в пределах от 0,5 метра до 20 метров и типичная эффективная ширина слоя катализатора находится в пределах от 0,5 метра до 20 метров. В результате этого оснащенная датчиком метка RFID может быть окружена слоем или оболочкой из частиц катализатора, имеющими толщину до 20 метров, что требует прохождения сигнала опроса и сигнала радиочастотной метки через толщину слоя частиц катализатора от около 0,5 метра до около 20 метров.

Антенна устройства считывания RFID установлена в любом местоположении, удаленном от оснащенных датчиком меток RFID внутри слоя катализатора реакционной зоны; при условии, что антенна устройства считывания RFID связана или сопряжена по каналу беспроводной связи с каждой из совокупности оснащенной датчиком меткой RFID. Антенна устройства считывания RFID выполнена с возможностью передачи сигнала опроса на каждую из совокупности оснащенную датчиком метку RFID и для приема ответных сигналов радиочастотной метки от каждой из совокупности оснащенной датчиком метки RFID.

Предпочтительной является установка антенны устройства считывания RFID в реакционной зоне, поскольку при этом исчезает необходимость прохождения сигнала опроса и сигналов радиочастотной метки через стенку корпуса реактора. В то же время в другом варианте реализации системы по данному изобретению антенна RFID установлена или размещена во внешнем местоположении по отношению к корпусу реактора.

Антенна устройства считывания RFID функционально соединена с устройством считывания, которое подает сигнал опроса на антенну устройства считывания RFID и обеспечивает прием сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой из совокупности оснащенной датчиком меткой RFID. Компьютерное средство обеспечивает обработку данных, переносимых каждым из сигналов совокупности оснащенных датчиком меток RFID, и отображение или вывод выходных данных, относящихся к трехмерным профилям параметров по всей реакционной зоне.

Рассмотрим фиг. 1, которая представляет собой схематическое изображение варианта реализации по данному изобретению системы 10 мониторинга по каналу беспроводной связи и составления профилей параметров технологического процесса внутри корпуса 12 реактора. Корпус реактора 12 определяет реакционную зону 14. Реакционная зона 14 содержит слой 16 катализатора, который заполнен и содержит частицы 18 катализатора. Корпус 12 реактора оборудован впускным штуцером 22, который функционально соединен с трубопроводом 24. Впускной штуцер 22 образует собой средство для передачи текучей среды через трубопровод 24 и средство для ввода исходного продукта в реакционную зону 14. Корпус 12 реактора также оборудован выпускным штуцером 26, который функционально соединен с трубопроводом 28, образуя собой средство для передачи текучей среды через трубопровод 28 и средство для вывода эффлюента из реакционной зоны 14.

На фиг. 1 показан один вариант реализации системы 10 по данному изобретению, которая содержит антенну 30 устройства считывания RFID, установленную в реакционной зоне 14. Несмотря на то, что на фигуре показана антенна 30 устройства считывания RFID, расположенная над поверхностью 32 слоя 16 катализатора, предполагается, что антенна 30 устройства считывания RFID может быть установлена в любом местоположении внутри реакционной зоны 14, в том числе в пределах границ расположения и в окружении частиц катализатора слоя 16 катализатора. В альтернативном варианте реализации изобретения, который не показан, антенна 30 устройства считывания RFID может быть установлена в местоположении, внешнем по отношению к корпусу 12 реактора.

В то же время важным условием является такое размещение антенны 30 устройства считывания RFID, при котором она соединена или сопряжена по каналу беспроводной связи с каждой из оснащенных датчиком меток 40 RFID, которые совместно образуют совокупность оснащенных датчиком меток 40 RFID, распределенных по всей реакционной зоне 14 и внутри слоя 16 катализатора.

На фиг. 2 изображена горизонтальная проекция поперечного сечения A-A. Положения каждой из оснащенных датчиком меток 40 RFID показаны на фиг. 1 и фиг. 2, на которых показано, каким образом совокупность оснащенных датчиком меток 40 RFID может быть размещена или расположена в известных местоположениях в слое 16 катализатора. На фигурах изображены оснащенные датчиком метки 40 RFID, размещенные в виде планарных массивов в упорядоченных местоположениях на различных уровнях по высоте в слое 16 катализатора реакционной зоны 14. В то же время оснащенные датчиком метки 40 RFID не требуют обязательного размещения по такой упорядоченной схеме; при условии, что местоположения каждой оснащенной датчиком метки 40 RFID определено или определяемо, и эти местоположения могут быть закреплены за конкретными радиочастотными метками из совокупности оснащенных датчиком меток 40 RFID. В результате этого наличие известного местоположения каждой оснащенной датчиком метки 40 RFID создает возможность передачи неизменяемых идентификационных данных радиочастотной метки, и данных относительно одного или нескольких определяемых параметров рабочей среды, закрепленных за соответствующей оснащенной датчиком меткой 40 RFID, посредством передачи сигнала радиочастотной метки RFID для приема антенной 30 устройства считывания RFID.

При работе системы 10 по настоящему изобретению антенна 30 устройства считывания RFID выполняет передачу сигнала 42 опроса на каждую из совокупности оснащенную датчиком метку 40 RFID. Это показано на фиг. 1 с помощью отдельных обособленных стрелок, проходящих от антенны 30 устройства считывания RFID исключительно к каждой оснащенной датчиком метке 40 RFID из первого планарного массива оснащенных датчиком меток 40 RFID. В то же время принято, что сигнал 42 опроса фактически представляет собой отдельную радиоволну, которая одновременно передается на все из совокупности оснащенные датчиком метки 40 RFID, распределенные по всему слою 16 катализатора. Каждая из совокупности оснащенная датчиком метка 40 RFID принимает сигнал 42 опроса. При поступлении сигнала 42 опроса каждая оснащенная датчиком метка 40 RFID соответственно передает свой сигнал радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие уникальный неизменяемый идентификационный номер маркировки оснащенной датчиком метки 40 RFID, и данные, отображающие переменный параметр реактора, воспринимаемый или определяемый с помощью оснащенной датчиком метки 40 RFID и закрепленный за ней.

Антенна 30 устройства считывания RFID функционально соединена кабелем с устройством 50 считывания. Устройство 50 считывания образует собой средство для выдачи сигнала 42 опроса на антенну 30 устройства считывания RFID и средство для приема сигналов 44 радиочастотных меток от антенны 30 устройства считывания RFID. Компьютер 52 и устройство 50 считывания сопряжены между собой с помощью кабеля 54, который образует собой средство для обмена данными между устройством 50 считывания и компьютером 52. Компьютер 52 образует собой средство для обработки сигнала 44 радиочастотных меток, принимаемых антенной 30 устройства считывания RFID и для предоставления выходных данных 56, имеющих отношение к определяемым параметрам рабочей среды по всей реакционной зоне 14 и составления трехмерных профилей определяемых параметров рабочей среды по всей реакционной зоне 14 для их отображения или сохранения в запоминающем устройстве.

Фиг. 2 представляет собой горизонтальную проекцию поперечного сечения A-A корпуса 12 реактора, показанного на фиг. 1.

Фиг. 2 показывает, каким образом совокупность оснащенных датчиком меток 40 RFID может быть размещена в известных местоположениях внутри реакционной зоны 14 корпуса 12 реактора.

На фиг. 3 представлена увеличенная часть схемы, содержащая несколько оснащенных датчиком меток 40 RFID из совокупности оснащенных датчиком меток 40 RFID, находящихся в окружении рабочей среды 58 из частиц 18 катализатора. Кроме того, на фиг. 3 показана связь с некоторыми другими элементами системы 10 по данному изобретению, в том числе с антенной 30 устройства считывания RFID устройством 50 считывания.

Каждая из оснащенных датчиком меток 40 RFID содержит пассивную метку 60 RFID, содержащую интегральную схему 62. Интегральная схема 62 обеспечивает хранение неизменяемого идентификационного номера, который закреплен за и отображает конкретную оснащенную датчиком метку 40 RFID. Оснащенная датчиком метка 40 RFID обеспечивает получение переменных входных данных от датчика 64, которые отображают по меньшей мере один параметр рабочей среды 58.

Датчик 64 скомпонован с пассивной меткой 60 RFID и посредством соединения 66 функционально соединен с пассивной меткой 60 RFID. Датчик 64 выполнен с возможностью восприятия или определения параметра рабочей среды 58 с помощью элемента 68 или любого другого пригодного сенсорного средства, выполненного с возможностью подачи в интегральную схему 62 аналогового или цифрового входного сигнала, отображающего определяемый параметр рабочей среды. В интегральной схеме 62 обеспечивается изменение сигнала 44 радиочастотной метки RFID при поступлении входного сигнала датчика, подаваемого через соединение 66, таким образом, чтобы сигнал 44 радиочастотной метки RFID содержал или переносил данные, отображающие определяемый параметр внутри рабочей среды 58. Внутри рабочей среды 58 содержатся частицы 18 катализатора.

Интегральная схема 62 функционально соединена с антенной 70 метки RFID, образуя собой средство для передачи сигнала 44 радиочастотной метки RFID, который, в дополнение к данным об индивидуальном идентификационном номере радиочастотной метки, переносит переменные входные данные от датчика 64, отображающие по меньшей мере один параметр внутри рабочей среды 58, которая прилегает к оснащенной датчиком метке 40 RFID или окружает ее. Оснащенная датчиком метка 40 RFID выполняет передачу сигнала 44 радиочастотной метки RFID при поступлении сигнала 42 опроса, передаваемого антенной 30 устройства считывания RFID.

Изобретение относится к области беспроводного мониторинга параметров реактора. Технический результат заключается в возможности дистанционного определения параметров внутри реактора в известных местоположениях по всей реакционной зоне корпуса реактора. Технический результат достигается за счет того, что система мониторинга по каналу беспроводной связи параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, определяющего реакционную зону, в которой находится слой катализатора с частицами катализатора, содержит совокупность оснащенных датчиком меток RFID и антенну устройства считывания RFID. Каждая оснащенная датчиком метка RFID имеет маркировку с помощью уникального неизменяемого идентификационного номера и выполнена с возможностью восприятия параметра реактора внутри реакционной зоны, приема сигнала опроса от антенны устройства считывания RFID и передачи на антенну устройства считывания RFID сигнала, который содержит данные, отображающие уникальный неизменяемый идентификационный номер и параметр реактора, закрепленный за оснащенной датчиком меткой RFID. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система мониторинга по каналу беспроводной связи и составления профилей параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, содержащая:

корпус реактора, который определяет реакционную зону, причем внутри реакционной зоны находится слой катализатора, содержащий частицы катализатора;

совокупность оснащенных датчиком меток RFID, которые установлены в известных местоположениях внутри слоя катализатора;

причем каждая оснащенная датчиком метка RFID из совокупности имеет маркировку с помощью уникального неизменяемого идентификационного номера, и при этом каждая оснащенная датчиком метка RFID из совокупности выполнена с возможностью восприятия параметра реактора внутри реакционной зоны, приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие уникальный неизменяемый идентификационный номер и параметр реактора, закрепленный за оснащенной датчиком меткой RFID; и

антенну устройства считывания RFID, которая по каналу беспроводной связи соединена с каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности и выполнена с возможностью передачи сигнала опроса и приема сигнала радиочастотной метки RFID, который передается каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности при поступлении сигнала опроса;

при этом могут быть установлены параметры технологического процесса в определенных местоположениях по всей реакционной зоне и составлены их профили.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что частицы катализатора содержат неорганический оксидный компонент и металлический компонент.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что оснащенная датчиком метка RFID содержит радиочастотную метку RFID, функционально соединенную с сенсорным устройством для восприятия параметра рабочей среды или технологического процесса и для подачи на метку RFID входного сигнала, отображающего параметр рабочей среды или технологического процесса

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена внутри реакционной зоны корпуса реактора.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, обеспечивающее передачу текучей среды для подачи сырьевого потока в реакционную зону, и средство для выпуска, обеспечивающее передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров рабочей среды, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID функционально соединена с устройством считывания для подачи сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и для приема каждого из сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности и принимаемых антенной устройства считывания RFID.

8. Система по п. 7, дополнительно содержащая вычислительное средство, скомпонованное с антенной устройства считывания RFID и обеспечивающее обработку сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности, для предоставления выходных данных, отображающих трехмерные профили параметров технологического процесса внутри реакционной зоны корпуса реактора.

9. Система по п. 3, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена в местоположении, внешнем по отношению к реакционной зоне корпуса реактора.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, обеспечивающее передачу текучей среды для подачи сырьевого потока в реакционную зону, и средство для выпуска, обеспечивающее передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров рабочей среды, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID функционально соединена с устройством считывания для подачи сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и для приема каждого из сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности и принимаемых антенной устройства считывания RFID.

13. Система по п. 12, дополнительно содержащая вычислительное средство, скомпонованное с антенной устройства считывания RFID и обеспечивающее обработку сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности, для предоставления выходных данных, отображающих трехмерные профили параметров технологического процесса внутри реакционной зоны корпуса реактора.

14. Способ мониторинга по каналу беспроводной связи и составления профилей параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, включающий:

предоставление корпуса реактора, который определяет реакционную зону, причем внутри реакционной зоны находится слой катализатора, содержащий частицы катализатора, и совокупность оснащенных датчиком меток RFID, которые установлены в известных местоположениях внутри слоя катализатора;

при этом каждая из оснащенных датчиком меток RFID из совокупности имеет маркировку с помощью уникального неизменяемого идентификационного номера и дополнительно выполнена с возможностью определения параметра прилегающего пространства внутри слоя катализатора, который закреплен за оснащенной датчиком меткой RFID, и, при поступлении сигнала опроса, передачи ответного сигнала, который содержит данные, отображающие уникальный неизменяемый идентификационный номер и параметр прилегающего пространства, закрепленного за ней;

передачу с помощью антенны устройства считывания RFID сигнала опроса, который принимается каждой из оснащенных датчиком меток RFID;

передачу, в ответ на поступление сигнала опроса, каждой из оснащенных датчиком меток RFID из совокупности своего соответствующего сигнала радиочастотой метки RFID, который содержит данные, отображающие ее уникальный неизменяемый идентификационный номер и параметр прилегающего пространства, закрепленный за оснащенной датчиком меткой RFID;

прием антенной устройства считывания RFID каждого из соответствующих сигналов радиочастотной метки RFID из совокупности; и

обработку соответствующих сигналов радиочастотной метки RFID;

при этом по всей реакционной зоне могут быть установлены параметры технологического процесса и составлены их профили.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что частицы катализатора содержат неорганический оксидный компонент и металлический компонент.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что оснащенная датчиком метка RFID содержит радиочастотную метку RFID, функционально соединенную с сенсорным устройством для восприятия параметра рабочей среды или технологического процесса и для подачи на метку RFID входного сигнала, отображающего параметр рабочей среды или технологического процесса

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена внутри реакционной зоны корпуса реактора.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, обеспечивающее передачу текучей среды для подачи сырьевого потока в реакционную зону, и средство для выпуска, обеспечивающее передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров рабочей среды, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что антенна устройства считывания RFID функционально соединена с устройством считывания для подачи сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и для приема каждого из сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности и принимаемых антенной устройства считывания RFID.

21. Способ по п. 20, дополнительно включающий вычислительное средство, скомпонованное с антенной устройства считывания RFID и обеспечивающее обработку сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности, для предоставления выходных данных, отображающих трехмерные профили параметров технологического процесса внутри реакционной зоны корпуса реактора.

22. Способ по п. 16, отличающийся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена в местоположении, внешнем по отношению к реакционной зоне корпуса реактора.

23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, обеспечивающее передачу текучей среды для подачи сырьевого потока в реакционную зону, и средство для выпуска, обеспечивающее передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров рабочей среды, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что антенна устройства считывания RFID функционально соединена с устройством считывания для подачи сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и для приема каждого из сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности и принимаемых антенной устройства считывания RFID.

26. Способ по п. 25, дополнительно включающий вычислительное средство, скомпонованное с антенной устройства считывания RFID и обеспечивающее обработку сигналов радиочастотной метки RFID, передаваемых каждой оснащенной датчиком меткой RFID из совокупности, для предоставления выходных данных, отображающих трехмерные профили параметров технологического процесса внутри реакционной зоны корпуса реактора.