專利名稱：燃料貯槽的傳感器件結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控危險(xiǎn)物貯藏的檢測設(shè)備，并具體應(yīng)用到檢測設(shè)備的布置和控制。
背景技術(shù)：
在許多傳統(tǒng)應(yīng)用中需要測量流體(例如，液體或氣體)參數(shù)，如容器中的液位、壓 力、溫度、密度等。一種典型的應(yīng)用是用來貯藏燃料的貯槽(包括地上和地下)。例如，大多 數(shù)加油站具有一個(gè)或多個(gè)在地下的地下貯槽，來貯存用來銷售給消費(fèi)者的汽油。這些槽可 以在尺寸上(例如，2，000加侖)和用途上變化，通常儲(chǔ)存有位于水上一或兩英寸的分層燃 料。由于燃料的易燃特性和其對(duì)環(huán)境的潛在有害影響，政府管理者可能需要，所有者 可能希望，監(jiān)控貯藏在槽內(nèi)的燃料的某些參數(shù)(例如，液位)，以檢測來自槽內(nèi)的燃料泄漏， 從而能夠采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣矸乐谷魏芜M(jìn)一步的泄漏。當(dāng)前EPA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大于0. 1加侖/ 小時(shí)的液位變化形成泄漏。有許多傳感設(shè)備和系統(tǒng)被設(shè)計(jì)來例如測量這些槽內(nèi)的液位、溫 度和/或密度，這些參數(shù)隨后用于液量和槽泄漏檢測計(jì)算。也有被設(shè)計(jì)來監(jiān)控槽周圍各種 參數(shù)的傳感設(shè)備和系統(tǒng)。按照慣例，傳感設(shè)備可操作地連接到中央控制器，該控制器從傳感 設(shè)備接收表示槽內(nèi)燃料狀態(tài)和/或槽周圍參數(shù)的信號(hào)。因?yàn)槲镔|(zhì)的揮發(fā)性和有害性，傳感設(shè)備的功率可被本質(zhì)安全柵所限制。本質(zhì)安全 柵通常是限制傳遞給位于危險(xiǎn)區(qū)域的傳感設(shè)備的電流、電壓和總能量的裝置。限制傳感設(shè) 備的功率有助于防止或降低在貯存危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)、氣體或其他可燃?xì)獾膮^(qū)域內(nèi)發(fā)生著火和 爆炸的可能性。當(dāng)需要或希望時(shí)，這些安全柵增加了安裝和設(shè)置在監(jiān)控貯槽和周圍區(qū)域使 用的傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用和復(fù)雜性。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)包含傳感設(shè)備(例如，探針、傳感器等)，它 們分別連接到它們自己專門的安全柵然后連接到控制器。除了針對(duì)每個(gè)傳感設(shè)備的安全柵 的費(fèi)用，還有傳感設(shè)備、安全柵和控制器之間電纜的附加費(fèi)用和復(fù)雜度。而且，傳統(tǒng)傳感設(shè) 備網(wǎng)絡(luò)所需要的龐大的電纜量和其安裝的復(fù)雜性需要相當(dāng)?shù)膭趧?dòng)和費(fèi)用。而且，控制器也 必須被配置為具有針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)傳感設(shè)備的單獨(dú)的、專門的端口，這也進(jìn)一步增加了與 這種傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的費(fèi)用、復(fù)雜性和勞動(dòng)。除了上述提到的，傳統(tǒng)的傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)需要大量的操作員交互。通過例子來說明 這個(gè)問題，當(dāng)安裝這種網(wǎng)絡(luò)時(shí)，操作員將典型地需要人工輸入各種關(guān)于每個(gè)傳感器的各個(gè) 數(shù)據(jù)到控制器。這種數(shù)據(jù)可能包括電壓、電流、和各種閾值，以使得控制器知道如何使用來 自傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)來確定該傳感設(shè)備是否處于報(bào)警狀態(tài)。錯(cuò)誤的閾值可能導(dǎo)致傳感設(shè)備不 能用于實(shí)施其想達(dá)到的目的。而且，這種操作員的錯(cuò)誤難以檢測。而且，安裝者需要人工比較ISB電壓和電流參數(shù)與設(shè)備的電壓和電流參數(shù)，并且 人工計(jì)算所有設(shè)備的總電容和總電感，并再一次比較該總值和針對(duì)ISB的最大安全值。電 感和電容的計(jì)算錯(cuò)誤可能無意地導(dǎo)致潛在地將傳感設(shè)備置于不安全的狀態(tài)，這也是不可檢 測的。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的傳感器件結(jié)構(gòu)，其降低將傳感設(shè)備連接到控制器的復(fù)雜性，不僅是在網(wǎng)絡(luò)電纜敷設(shè)路徑的數(shù)量上，而且在電纜內(nèi)電線的數(shù)量上。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是降低在安裝了傳感設(shè)備之后在控制器處配置操作員的數(shù)量。本發(fā)明的又一個(gè)目的是通過允許控制器檢查本質(zhì)安全柵的實(shí)體參數(shù)和比較它們 和連接的傳感設(shè)備以確保這些參數(shù)值沒有被超過，來確保該站是可安全操作的。

發(fā)明內(nèi)容
所提供的用于燃料貯存系統(tǒng)的傳感器件結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)貯槽、位于至少一個(gè)貯 槽內(nèi)或周圍的多個(gè)傳感設(shè)備和與該多個(gè)傳感設(shè)備電氣通信的控制器。該控制器被配置為在 單條雙向數(shù)據(jù)線上與該多個(gè)傳感設(shè)備的每個(gè)傳感設(shè)備通信。在一些實(shí)施例中，該傳感器件 結(jié)構(gòu)可被配置在多個(gè)傳感設(shè)備的多站點(diǎn)配置中。實(shí)施例可被配置為對(duì)電氣通信使用異步通 信協(xié)議。在一些實(shí)施例中，該多個(gè)傳感設(shè)備中的傳感設(shè)備包括具有可操作來與控制器通信 的微處理器的交互元件，和電耦合到交互元件的有源或無源傳感元件。該交互元件可操作 地存儲(chǔ)用于傳感設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符和其它設(shè)備參數(shù)，如電壓、電流、電容、電感、閾值、制造 商、制造日期和軟件版本。多個(gè)傳感設(shè)備中的傳感設(shè)備由控制器激活。數(shù)據(jù)通過傳感設(shè)備獲得，并通過單條 雙向數(shù)據(jù)線傳送到控制器。在傳送了傳感器數(shù)據(jù)之后，控制器指導(dǎo)每個(gè)傳感設(shè)備改變到低 功率狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，這些數(shù)據(jù)與傳感設(shè)備的閾值相比較，并僅在當(dāng)超過閾值時(shí)被傳 送。在一些實(shí)施例中，這些數(shù)據(jù)被周期性地從傳感設(shè)備傳送到控制器，而不考慮閾值?？刂破魍ㄟ^單條雙向數(shù)據(jù)線識(shí)別用于燃料貯存系統(tǒng)的傳感器件結(jié)構(gòu)中的傳感設(shè) 備。在一個(gè)實(shí)施例中，通過數(shù)據(jù)線將發(fā)現(xiàn)信息從控制器傳播到與控制器電氣通信的多個(gè)傳 感設(shè)備。控制器通過數(shù)據(jù)線將同步字符傳送到多個(gè)傳感設(shè)備。多個(gè)傳感設(shè)備中的傳感設(shè)備 通過數(shù)據(jù)線將其唯一標(biāo)識(shí)符傳送到控制器。在接收到唯一標(biāo)識(shí)符之后，控制器將消音指令 從傳送到傳感設(shè)備，其中消音指令使得傳感設(shè)備忽略從控制器傳送的其它發(fā)現(xiàn)信息和同步 字符?？刂破鲗㈦S后的發(fā)現(xiàn)信息傳播到多個(gè)傳感設(shè)備，同時(shí)傳送隨后的同步字符。還沒有 接收到消音指令的隨后的多個(gè)傳感設(shè)備中的傳感設(shè)備通過單條雙向數(shù)據(jù)線將其唯一標(biāo)識(shí) 符傳送到控制器，并從該控制器中接收消音指令。傳感設(shè)備監(jiān)控連接多個(gè)傳感設(shè)備的單條雙向數(shù)據(jù)線，以確定多個(gè)傳感設(shè)備的另一 個(gè)傳感設(shè)備是否已經(jīng)傳送了唯一標(biāo)識(shí)符。如果在單條雙向數(shù)據(jù)線上沒有傳送，則該傳感設(shè) 備向控制器傳送該傳感設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符的第一個(gè)字節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)傳送位值1 時(shí)，傳感裝置通過驅(qū)動(dòng)單條雙向數(shù)據(jù)線為高，或者當(dāng)傳送位值0時(shí)通過被動(dòng)地增加下拉電 阻將單條雙向數(shù)據(jù)線置低來傳送數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)傳送位值0時(shí)，監(jiān)控單條雙向數(shù)據(jù)線。如果 當(dāng)傳送位值0時(shí)在數(shù)據(jù)線上存在高值，那么傳感設(shè)備忽略隨后的同步字符，直到控制器傳 送隨后的發(fā)現(xiàn)信息廣播。傳感設(shè)備從控制器接收隨后同步字符，并響應(yīng)該同步字符傳送表 示該傳感設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)的下一字節(jié)。該傳感設(shè)備接收來自控制器的消音指令以從 激活狀態(tài)改變到低功率狀態(tài)，并忽略來自控制器的進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)信息廣播和同步字符。在一 些實(shí)施例中，傳感設(shè)備的特性參數(shù)隨同唯一標(biāo)識(shí)被傳送到控制器。各實(shí)施例通過經(jīng)由單條雙向數(shù)據(jù)線傳播發(fā)現(xiàn)信息來發(fā)現(xiàn)多個(gè)傳感設(shè)備，從而檢驗(yàn)用于燃料貯存系統(tǒng)的傳感器件結(jié)構(gòu)和本質(zhì)安全柵之間的適應(yīng)性。控制器接收多個(gè)傳感設(shè)備 的電氣特性，并使用由多個(gè)傳感設(shè)備傳送的特性參數(shù)計(jì)算傳感器件結(jié)構(gòu)的特性參數(shù)。傳感 器件結(jié)構(gòu)和本質(zhì)安全柵之間的適應(yīng)性得到檢驗(yàn)。在一些實(shí)施例中，響應(yīng)傳感器件結(jié)構(gòu)與本 質(zhì)安全柵的不適應(yīng)特性，控制器關(guān)閉傳感器件結(jié)構(gòu)。


參考后面的說明書、附加的權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和 優(yōu)點(diǎn)將變得更容易理解，其中圖1是說明現(xiàn)有傳感器件結(jié)構(gòu)和控制器的燃料分配系統(tǒng)的示意圖；圖2是結(jié)合與本發(fā)明實(shí)施例相一致的傳感器件結(jié)構(gòu)的燃料分配系統(tǒng)的示意圖；圖3是表示圖2的傳感設(shè)備與控制器之間的電氣連接的電氣示意圖的一部分；圖4是描述當(dāng)圖3和4的控制器首次啟動(dòng)或被重置時(shí)的發(fā)現(xiàn)順序的流程圖；和圖5是描述圖4中對(duì)連接到控制器的已被發(fā)現(xiàn)的傳感設(shè)備輪流檢測的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于燃料貯存系統(tǒng)的傳感器件結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的傳感器件 結(jié)構(gòu)相比，其復(fù)雜度和費(fèi)用減低。本發(fā)明的各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了電纜和電線量的明顯降低，電線 所需要的空間降低(例如，降低了用于承載電線的線管尺寸)，本質(zhì)安全柵數(shù)量的降低，控 制器中端口數(shù)量的降低和其它益處。這種降低實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜度低的傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，其有助于 降低與這種網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間、費(fèi)用和勞力。本發(fā)明的各個(gè)方面進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了操作員交互 的降低，而操作員交互的降低繼而實(shí)現(xiàn)了更加精確和可靠的傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。圖1是燃料分配系統(tǒng)10的示意圖，其結(jié)合了傳統(tǒng)的控制器和傳感器件結(jié)構(gòu)。燃料 分配系統(tǒng)10包括燃料源12，在其中容納有燃料14。如圖1所示，燃料源12可以是地下燃 料槽，諸如在例如零售加油站所使用的。燃料分配系統(tǒng)10包括一個(gè)在燃料槽中延伸的豎 管、油箱16、各種流動(dòng)控制和流動(dòng)測量設(shè)備(未示出)、以及機(jī)械地和流體地連接到燃料分 配單元20的管道18的一部分。燃料分配單元20安裝在底座22上，底座22可以由混凝土 制成，并繼而安裝在地面上，諸如，例如，零售加油站的混凝土地面上。燃料分配系統(tǒng)10包 括剛性管或管道24，其向上延伸穿過分配單元20的內(nèi)部。管24與管18機(jī)械耦合并流體相 通。管24也與撓性軟管26流體相通，該撓性軟管26終止在噴嘴28中，噴嘴28適合于將 燃料分配到機(jī)動(dòng)車如汽車、卡車等的燃料槽內(nèi)。控制器30可操作來監(jiān)控多個(gè)傳感設(shè)備32、34a_34h。傳感設(shè)備32、34a_34h可以 包括諸如探針、傳感器或其它測量設(shè)備的設(shè)備。例如，傳感設(shè)備32可以是用于監(jiān)控源12內(nèi) 油位的探針。這種探針可以以磁致伸縮技術(shù)工作，并且可商業(yè)地從例如0PW燃料管理系統(tǒng) (Hodgkins, IL)獲得。這種探針可以進(jìn)一步地包括其它設(shè)備，諸如溫度和密度測量設(shè)備和 /或用于測量各種流體特性的其它設(shè)備。傳感設(shè)備34a-34h通?？梢杂脕泶_定燃料分配系 統(tǒng)周圍的狀況。例如，傳感設(shè)備可以包括溫度設(shè)備、碳?xì)浠衔餀z測器、壓力設(shè)備、液體檢測 設(shè)備、密度傳感器、流體型傳感器(例如，水、空氣或碳?xì)浠衔?和其它用于檢測泄漏或監(jiān) 控系統(tǒng)操作的設(shè)備。如圖1所示，每一個(gè)傳感設(shè)備32、34a-34h分別通過其自身專門的電纜和在控制器30上的端口連接到控制器30。因?yàn)閭鞲性O(shè)備32、34通常置于危險(xiǎn)區(qū)域、爆炸性物質(zhì)內(nèi)和周 圍，它們典型地裝有本質(zhì)安全柵(“ISB”)。ISB是限制傳送到位于危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的傳感設(shè)備 32、34a-34h或其它測量儀器的電流、電壓和總能量的設(shè)備。限制能量防止或降低了在具有 危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)、氣體、或其它易燃?xì)怏w的區(qū)域內(nèi)發(fā)生火和爆炸的可能性。在圖1所示的傳統(tǒng) 配置中，每個(gè)傳感設(shè)備32、34a-34h不僅需要分別連接到控制器20，而且需要各自的ISB，從 而增加了傳感設(shè)備安裝的復(fù)雜性和費(fèi)用，包括ISB和用來將各個(gè)傳感設(shè)備連接到控制器的 大量電纜和電線的費(fèi)用。而且，圖1所示的傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)不僅造價(jià)昂貴，而且安裝起來耗費(fèi) 時(shí)間，勞動(dòng)強(qiáng)度大，這進(jìn)一步增加了整體費(fèi)用。當(dāng)增加另外的燃料源并將其連接到泵時(shí)，安 裝會(huì)變得更加復(fù)雜和昂貴。當(dāng)增加多個(gè)泵時(shí)，這個(gè)問題變得更大。但是，由ISB建立的有限 功率環(huán)境對(duì)減少電線和降低傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、以及與這種網(wǎng)絡(luò)安裝相關(guān)聯(lián)的時(shí)間、 費(fèi)用和勞力提出了挑戰(zhàn)。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種傳感器件結(jié)構(gòu)和有助于克服現(xiàn)有傳統(tǒng)裝置中存 在的挑戰(zhàn)的方法。如圖2的示意圖所示，各自其中裝有燃料42a-42d的多個(gè)貯槽40a-40d 通過歧管44機(jī)械地和流體地連接到管道46的一部分并連接到分配單元48。用于這種實(shí)施 例的傳感器件結(jié)構(gòu)需要到控制器50的更少連接(52、54、56所示的三個(gè))，并因此需要更少 的連接多個(gè)傳感設(shè)備58a-58f、60a-60d和62a_62h的ISB (例如，到連接52、54、56的三個(gè) 相應(yīng)ISB)。正如在后更加詳細(xì)討論的，因?yàn)镮SB限制傳感設(shè)備可用的功率，所以在圖2中沿 著連接53、54、56的所有傳感設(shè)備可以不用同時(shí)是滿功率的?？尚械剡B接在一起的傳感設(shè) 備的數(shù)量依賴于傳感設(shè)備的類型和其功率需要量，包括諸如電感、電容、和由ISB設(shè)置的任 何進(jìn)一步限制的電氣特性。例如，在圖2所示的實(shí)施例中，在連接54上的傳感設(shè)備60a-60d，可被限制為最大 值是每ISB連接大約是4個(gè)，它們可以是監(jiān)控槽內(nèi)液位和可能監(jiān)控流體溫度、壓力和/或密 度的探針。如上所注明的，依賴于探針的功率需要量和/或由ISB設(shè)立的限制，可以使用更 少或更多的探針。該限制允許功率足以激活一個(gè)探針同時(shí)剩下的探針處于低功率狀態(tài)。可 替換地，傳感設(shè)備58a-58f和62a-62g可以是具有與上述探針不同(典型地是小于)的功 率需要量的傳感器，上述探針允許更多傳感器(例如超過8個(gè))連接到一起。與這些探針 類似，這些傳感器受到限制，以使得具有一個(gè)激活傳感器而剩下的傳感器處于低功率狀態(tài) 以及具有諸如電感和電容的其它電氣特性的總和的功率需要量將小于由ISB所允許的最 大值。具有其它類型探針或傳感器的其它實(shí)施例關(guān)于可以連接到一起的傳感設(shè)備的數(shù)量可 以具有其它限制。甚至其它實(shí)施例關(guān)于連接到一起的傳感設(shè)備的數(shù)量和類型都可以具有限 制。在一些實(shí)施例中，如圖3所示，傳感設(shè)備可以被配置成多站式配置。在這點(diǎn)上，控 制器70通過總線72和74 (例如，電纜)分別與傳感設(shè)備76a-76d和82a-82d通信。在這 個(gè)實(shí)施例中，不像傳統(tǒng)的配置，總線連接包括三條電線，例如，電線72a，72b和72c，來為傳 感設(shè)備提供電源和將它們接地，還包括單條雙向數(shù)據(jù)線，用于傳感設(shè)備76a-76d和控制器 70之間的通信。控制器70使用異步通信在數(shù)據(jù)線72c上的傳感設(shè)備76a-76d之間進(jìn)行通 信。傳感設(shè)備76a-76d和82a-82d可以包括接口元件78a-78d、84a_84d，其電耦合到有源 或無源傳感元件80a-80d、86a-86d。在一些實(shí)施例中，接口元件78a-78d、84a_84d可以包 括微處理器，該微處理器可操作地與控制器70通信，并存儲(chǔ)唯一標(biāo)識(shí)符和諸如電容、電感、閾值、制造商/制造日期、軟件版本等的傳感設(shè)備特性。在低功率狀態(tài)，傳感設(shè)備76a-76d、 82a-82d保持在足以為接口元件78a-78d、84a-84d中的微處理器提供功率以使得微處理器 能夠與控制器70通信而傳感設(shè)備76a-76d、82a-82d的剩余者斷電或在睡眠或備用狀態(tài)等 待的功率水平。為了避免在單條數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)沖突，控制器一次僅與一個(gè)傳感設(shè)備通信。為了通 信，控制器需要能夠識(shí)別總線上每一個(gè)傳感設(shè)備。為此，每個(gè)傳感設(shè)備具有可以通過單條雙 向數(shù)據(jù)線(例如72c，74c)傳送到控制器的唯一標(biāo)識(shí)符。如現(xiàn)在將描述的，在圖4的流程圖 中所示的啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)過程中控制器學(xué)習(xí)傳感設(shè)備的識(shí)別。在一個(gè)實(shí)施例中，現(xiàn)有技術(shù)中普遍 所知的電路用在總線上使得數(shù)據(jù)線為低(例如，大約0伏)或高(例如，大約5伏)。處于 休眠狀態(tài)的數(shù)據(jù)線由下拉電阻拉低接地。在一些實(shí)施例中，在發(fā)現(xiàn)過程中，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)時(shí)， 傳感設(shè)備主動(dòng)地使數(shù)據(jù)線為高；但當(dāng)需要輸出零時(shí)，它斷開到數(shù)據(jù)線的驅(qū)動(dòng)，使得下拉電阻 驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線為低。在其它實(shí)施例中，由于長的電纜敷設(shè)路徑(例如，超過大約1，000英尺)， 傳感設(shè)備本身可以暫時(shí)地驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線為低來克服電纜中的電容。為了識(shí)別總線上的傳感設(shè)備，在塊102中，控制器向總線上所有傳感設(shè)備傳送傳 播發(fā)現(xiàn)信息。然后，在塊104中，控制器向所有傳感設(shè)備傳送請(qǐng)求傳感器傳送它們的唯一標(biāo) 識(shí)符的同步字符。因?yàn)楦鱾€(gè)傳感設(shè)備不會(huì)同時(shí)進(jìn)行時(shí)鐘控制，所以傳感設(shè)備可以不同時(shí)對(duì) 同步字符作出響應(yīng)。如果有設(shè)備對(duì)發(fā)現(xiàn)信息和同步字符作出響應(yīng)(判定塊106的“是”分 支)，則在塊108中傳感設(shè)備檢查數(shù)據(jù)線來確定是否另一傳感設(shè)備已經(jīng)在傳送。如果數(shù)據(jù)線 在使用中(判定塊110的“是”分支)，那么在塊112中，另一傳感設(shè)備當(dāng)前正在使用數(shù)據(jù)線 來傳送數(shù)據(jù)，并且當(dāng)前的傳感設(shè)備在低功率狀態(tài)等待，忽略來自控制器的隨后的同步字符， 并等待發(fā)現(xiàn)信息的下一傳播。但是，如果數(shù)據(jù)線沒在使用中(判定塊110的“否”分支)，那 么，在塊114中，在數(shù)據(jù)線上沒有其它的傳感設(shè)備通信，并且當(dāng)前傳感設(shè)備開始將數(shù)據(jù)傳送 到控制器。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感設(shè)備傳送作為由位組成的字節(jié)序列的唯一標(biāo)識(shí)符(例如序 列號(hào)或其它標(biāo)識(shí)符)到控制器。當(dāng)傳感設(shè)備傳送表示“1”的位時(shí)，傳感設(shè)備驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線為 高。當(dāng)傳感設(shè)備傳送表示“0”的位時(shí)，傳感設(shè)備停止驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線為高，并被動(dòng)地使下拉電阻 下拉數(shù)據(jù)線為低。在塊116中，大約在傳送“0”中途，傳感設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)線。如果數(shù)據(jù)線為 高(判定塊118的“是”分支)，則傳感設(shè)備檢測多個(gè)傳感設(shè)備的另一傳感設(shè)備正在傳送。 然后，在塊112中，當(dāng)前傳感設(shè)備停止傳送，并在低功率等待，忽略隨后來自控制器的同步 字符，并等待來自控制器的發(fā)現(xiàn)信息的下一傳播。如果數(shù)據(jù)線為“低”(判定塊118的“否” 分支)，那么在塊120，傳感設(shè)備繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到傳感設(shè)備完成唯一標(biāo)識(shí)符的傳送，當(dāng)發(fā) 送“0”位時(shí)繼續(xù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)線。在其它實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)避免數(shù)據(jù)沖突的其它方法。響應(yīng)來自控制器的同步字符傳送唯一標(biāo)識(shí)符的每一個(gè)字節(jié)。而且，在一些實(shí)施例 中，如在下面進(jìn)一步討論的，在發(fā)現(xiàn)過程中傳感設(shè)備也可以傳送與傳感設(shè)備有關(guān)的其它信 息。在接收了與唯一標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)的所有字節(jié)之后，在塊122中，然后控制器將消音指令隨 同唯一標(biāo)識(shí)符發(fā)送回到數(shù)據(jù)線上。重發(fā)送唯一標(biāo)識(shí)符用作對(duì)總線上適當(dāng)?shù)膫鞲性O(shè)備正在接 收消音指令的雙重檢查。在塊124中，傳感設(shè)備確認(rèn)該消音指令，然后忽略由控制器發(fā)送的 任何隨后發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求和同步字符。當(dāng)控制器繼續(xù)傳播發(fā)現(xiàn)信息時(shí)，該過程在塊102繼續(xù)，直到 在數(shù)據(jù)線上沒有進(jìn)一步的響應(yīng)(判定塊106的“否”分支)。在這一點(diǎn)上，在塊126中，正如在下面更加詳細(xì)所討論的，該發(fā)現(xiàn)已經(jīng)完成，并且控制器可以檢驗(yàn)總線上傳感設(shè)備與ISB 的適應(yīng)性。在一些實(shí)施例中，如果總線和傳感設(shè)備超過ISB的限制，控制器可操作地關(guān)閉總 線和傳感設(shè)備。在任何點(diǎn)上，控制器可以通過向總線上所有設(shè)備發(fā)送整體重置信息來重新 開始發(fā)現(xiàn)序列。每個(gè)傳感設(shè)備包含其類型和電氣特性以及其說明的細(xì)節(jié)，它們可以在發(fā)現(xiàn)過程中 發(fā)送給控制器。另外的信息，諸如電壓、電流、電感、和電容水平以及制造日期和軟件版本也 可以發(fā)送到控制器。操作員可以另外增加與傳感設(shè)備的物理位置有關(guān)的信息到控制器中。 除了檢驗(yàn)正確的安裝和與ISB的適應(yīng)性，在這一點(diǎn)上控制器具有足夠的信息來處理來自傳 感設(shè)備的數(shù)據(jù)，沒有任何操作員的干涉。每個(gè)傳感設(shè)備具有某些實(shí)體參數(shù)(例如電壓、電流、電感和電容)，這些參數(shù)為了 例如加油站的安全操作必須與ISB的實(shí)體參數(shù)相匹配。傳統(tǒng)上，這使得安裝者能夠求得這 些參數(shù)以及與網(wǎng)絡(luò)電纜敷設(shè)相關(guān)聯(lián)的任何電感和電容值的總和，并人工地將它們與ISB相 匹配，來檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)電纜敷設(shè)是否安全，并最終檢驗(yàn)站點(diǎn)是否安全。例如，在四個(gè)傳感設(shè)備的 配置中，對(duì)每個(gè)傳感設(shè)備的電感值和電容值求和，并由安裝者將上述值加到連接電纜的電 感值和電容值，來計(jì)算傳感器件結(jié)構(gòu)的值。然后安裝者將比較傳感器件結(jié)構(gòu)值和由ISB設(shè) 立的限值。通過將實(shí)體參數(shù)置于傳感設(shè)備中并將它們傳送給控制器，該過程變得更加自動(dòng) 化，消除了由操作者輸入和人工計(jì)算引入的潛在誤差，從而檢驗(yàn)站點(diǎn)是安全的?？刂破髂軌?讀取ISB參數(shù)，并能夠求和和相對(duì)于ISB來檢查傳感設(shè)備參數(shù)，因此如果存在不安全狀況允 許其拒絕運(yùn)行。閾值也可以被編程到傳感設(shè)備中，以使得當(dāng)超過控制器的閾值之一時(shí)，控制器僅 發(fā)送信息，這有助于降低數(shù)據(jù)線上的通信量。在一些實(shí)施例中，為了確保存儲(chǔ)在控制器中的 數(shù)據(jù)相對(duì)較新，即使還沒有超過閾值，傳感設(shè)備也將周期性地發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)。圖5的流程圖表示控制器可以用來從傳感設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的過程。在塊130中，控 制器開始于在總線上輪流檢測傳感設(shè)備。在一些實(shí)施例中，正如圖5中的實(shí)施例，傳感設(shè)備 分別通電，而其它保持在低功率狀態(tài)，諸如休眠模式或睡眠模式。例如，在低功率狀態(tài)，傳感 設(shè)備的所有接口元件可與控制器通信，而傳感器元件斷電。然后在塊132中，控制器指示傳 感設(shè)備之一激活。在塊134中，傳感設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，并且在一些實(shí)施例中，可直接傳送數(shù)據(jù) 給控制器。在其它實(shí)施例中，相對(duì)于傳感設(shè)備的閾值檢查獲取的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)值超過閾值 (判定塊136的“是”分支)，那么在塊138，將數(shù)據(jù)傳送到控制器。在一些實(shí)施例中，唯一標(biāo) 識(shí)符也可能伴隨在數(shù)據(jù)傳送中。如上所討論的，僅僅當(dāng)超過閾值時(shí)，傳送數(shù)據(jù)可有助于降低 數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)通信量。然后在塊140中，控制器指示傳感設(shè)備去激活，將傳感設(shè)備返回到 其低功率狀態(tài)。如果另一傳感設(shè)備被連接到總線，并且還沒有獲取到數(shù)據(jù)(判定塊142的 “是”分支)，那么在塊132，該過程以下一傳感設(shè)備繼續(xù)。如果所有的傳感設(shè)備已被輪流監(jiān) 測(判定塊142的“否”分支)，在塊144中，控制器結(jié)束對(duì)設(shè)備的輪流檢測。正如上述實(shí)施例的描述和說明中所示的，通過以多站點(diǎn)配置方式來配置傳感設(shè) 備，該傳感器件結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有裝置的挑戰(zhàn)，由此降低將傳感設(shè)備連接到控制器所需的端 口和ISB的數(shù)量，并降低該系統(tǒng)的整體費(fèi)用。由于需要更少的電纜來連接傳感設(shè)備到控制 器，該裝置也降低了電線量，進(jìn)一步降低了費(fèi)用和減小了安裝的復(fù)雜度。另外，與具有四條 電線裝置的傳統(tǒng)電纜對(duì)比，每個(gè)電纜僅包括三條電線。因此，相應(yīng)減小了線管的尺寸。傳感設(shè)備的自動(dòng)檢測消除或降低了與安裝相關(guān)聯(lián)的費(fèi)用，并通過減少與操作員相關(guān)聯(lián)的任務(wù)減 少了來自傳感器件結(jié)構(gòu)的潛在誤差源。 盡管在前面對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了具體詳細(xì)的說明，但必須理解，在不脫 離由隨后的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改、替 換和變化。因此，本發(fā)明不限于所描述的特定實(shí)施例，而僅由下面權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
一種燃料貯存系統(tǒng)的傳感器件結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)貯槽；多個(gè)傳感設(shè)備，所述多個(gè)傳感設(shè)備位于所述至少一個(gè)貯槽內(nèi)或周圍；和控制器，所述控制器與所述多個(gè)傳感設(shè)備電氣通信，所述控制器被配置為通過單條雙向數(shù)據(jù)線與所述多個(gè)傳感設(shè)備的每個(gè)傳感設(shè)備通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，電氣通信包括 通過單條雙向數(shù)據(jù)線通信的多個(gè)傳感設(shè)備的多站點(diǎn)配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，電氣通信被配置為使用異步通 信協(xié)議。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，傳感設(shè)備可操作來監(jiān)控貯槽內(nèi) 流體特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳感設(shè)備包括探針，并且其 中所述探針被配置來監(jiān)控從一個(gè)組中選擇的特性，所述組包括貯槽內(nèi)流體液位、槽內(nèi)流體 溫度、槽內(nèi)流體壓力、槽內(nèi)流體密度和它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳感設(shè)備可操作來監(jiān)控槽 外的特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳感設(shè)備包含傳感器，并且 其中所述傳感器被配置來監(jiān)控從一個(gè)組中選擇的特性，所述組包括溫度、壓力、碳?xì)浠衔?水平和它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，多個(gè)傳感設(shè)備中的傳感設(shè)備包括接口元件，所述接口元件具有可操作來與控制器通信的微處理器；和 有源或無源傳感元件，所述有源或無源傳感元件電耦合到接口元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接口元件可操作來存儲(chǔ)用 于該傳感設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，接口元件可操作來存儲(chǔ)從一個(gè) 組中選擇的傳感設(shè)備特性，所述組包括電壓、電流、電容、電感、閾值、制造商、制造日期、軟 件版本和它們的組合。
11.一種通過多個(gè)傳感設(shè)備測量燃料貯槽內(nèi)或燃料貯槽外特性的方法，所述方法包括由控制器激活所述多個(gè)傳感設(shè)備中的傳感設(shè)備； 由所述傳感設(shè)備獲取數(shù)據(jù)；通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送到控制器；和 由控制器指示所述傳感設(shè)備改變到低功率狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括由控制器激活所述多個(gè)傳感設(shè)備中的隨后的傳感設(shè)備； 由隨后的傳感設(shè)備獲取數(shù)據(jù)；通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自隨后的傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送到控制器；和 由控制器指示隨后的傳感設(shè)備改變到低功率狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，傳送數(shù)據(jù)包括將所述數(shù)據(jù)與傳感設(shè)備的閾值相比較；和響應(yīng)于超過閾值，將來自所述傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送到控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，傳送數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括 將來自傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)周期性地傳送到控制器而不考慮閾值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述傳感設(shè)備是探針，其中獲取數(shù)據(jù)包括測量從一個(gè)組中選擇的特性，所述組包括貯槽內(nèi)的液位、槽內(nèi)液體溫度、槽內(nèi)液體壓 力、槽內(nèi)液體密度和它們的組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述傳感設(shè)備是傳感器，并且其中獲取 數(shù)據(jù)包括測量從一個(gè)組中選擇的特性，所述組包括溫度、壓力、碳水化合物水平和它們的組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過單條雙向數(shù)據(jù)線以多站點(diǎn)方式配置所述多個(gè)傳感設(shè)備。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括 通過單條雙向數(shù)據(jù)線使用異步通信協(xié)議來傳送數(shù)據(jù)。
19.一種在用于燃料貯存系統(tǒng)的傳感器件結(jié)構(gòu)中識(shí)別傳感設(shè)備的方法，所述方法包括由控制器通過單條雙向數(shù)據(jù)線識(shí)別多個(gè)傳感設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，識(shí)別所述多個(gè)傳感設(shè)備包括 通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自控制器的發(fā)現(xiàn)信息傳播到與所述控制器電氣通信的多個(gè)傳感設(shè)備；通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自控制器的同步字符傳送到多個(gè)傳感設(shè)備；和 通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自所述多個(gè)傳感設(shè)備中的傳感設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符傳送到控 制器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于接收到唯一標(biāo)識(shí)符，將來自控制器的消音指令傳送到該傳感設(shè)備，其中所述消音指令使得該傳感設(shè)備忽略從控制器發(fā)送的進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)信息和同步字符。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自控制器的隨后的發(fā)現(xiàn)信息傳播到與所述控制器電氣通信 的多個(gè)傳感設(shè)備；通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自控制器的隨后的同步字符傳送到所述多個(gè)傳感設(shè)備；和 通過單條雙向數(shù)據(jù)線將來自還沒有接收到消音指令的多個(gè)傳感設(shè)備的隨后的傳感設(shè) 備的唯一標(biāo)識(shí)符傳送到控制器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于接收到唯一標(biāo)識(shí)符，將來自控制器的消音指令傳送到隨后的傳感設(shè)備。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，分別找回唯一標(biāo)識(shí)符包括在多個(gè)傳感 設(shè)備的一個(gè)傳感設(shè)備上監(jiān)控連接多個(gè)傳感設(shè)備的單條雙向數(shù)據(jù)線來確定多個(gè)傳感設(shè)備的另一傳感設(shè)備是否 已經(jīng)正在傳送；和響應(yīng)于單條雙向數(shù)據(jù)線上的無數(shù)據(jù)傳送， 將傳感設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)符的第一字節(jié)傳送到控制器， 從控制器接收隨后的同步字符，和響應(yīng)于接收到隨后的同步字符，將表示傳感設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)的下一字節(jié)傳送到 控制器。
25.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括，響應(yīng)于單條雙向數(shù)據(jù)線上的無數(shù)據(jù)傳送 從控制器接收消音指令，從而從激活狀態(tài)改變到低功率狀態(tài)，并忽略來自控制器的進(jìn) 一步的發(fā)現(xiàn)信息廣播和同步字符。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，傳送數(shù)據(jù)字節(jié)包括 當(dāng)傳送位值1時(shí)，驅(qū)動(dòng)單條雙向數(shù)據(jù)線為高；當(dāng)傳送位值O時(shí)，被動(dòng)地允許下拉電阻將單條雙向數(shù)據(jù)線下拉到低； 當(dāng)傳送位值O時(shí)，監(jiān)控單條雙向數(shù)據(jù)線；和響應(yīng)于當(dāng)傳送位值O時(shí)數(shù)據(jù)線上的高值，忽略隨后的同步字符直到隨后傳播發(fā)現(xiàn)信肩、ο
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線為高包括將線驅(qū)動(dòng)到大約5伏。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，將線下拉到低包括將線下拉到大約O伏。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括 將帶有唯一標(biāo)識(shí)符的傳感設(shè)備特性傳送到控制器。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，傳送特性包括傳送來自一個(gè)組的特性，所述組包括傳感設(shè)備類型、傳感設(shè)備的電壓電平、傳感設(shè)備的 電流電平、傳感設(shè)備的電容、傳感設(shè)備的電感、傳感設(shè)備的說明、傳感設(shè)備的制造日期、傳感 設(shè)備所使用的軟件版本和它們的組合。
31.一種確定傳感器件結(jié)構(gòu)和用于燃料貯存系統(tǒng)的本質(zhì)安全柵之間的適應(yīng)性的方法， 所述方法包括通過單條雙向數(shù)據(jù)線傳播發(fā)現(xiàn)信息來發(fā)現(xiàn)多個(gè)傳感設(shè)備； 在控制器接收所述多個(gè)傳感設(shè)備的電氣特性； 使用由多個(gè)傳感設(shè)備傳送的特性計(jì)算傳感器件結(jié)構(gòu)的特性；和 檢驗(yàn)與本質(zhì)安全柵的適應(yīng)性。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于傳感器件結(jié)構(gòu)特性與本質(zhì)安全柵之間的不適應(yīng)，關(guān)閉傳感器件結(jié)構(gòu)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，傳送特性包括傳送來自一個(gè)組的特性，所述組由傳感設(shè)備的電壓電平、傳感設(shè)備的電流電平、傳感設(shè) 備的電容、傳感設(shè)備的電感和它們的組合。
全文摘要
提供一種用于燃料貯存系統(tǒng)的傳感器件結(jié)構(gòu)，該裝置具有至少一個(gè)貯槽(40a-40d)、定位在該至少一個(gè)貯槽內(nèi)或周圍的多個(gè)傳感設(shè)備(58a-58f，60a-60d，62a-62h)、以及與該多個(gè)傳感設(shè)備(58a-58f，60a-60d，62a-62h)電氣通信的控制器(50)。該控制器(50)被配置為在單條雙向數(shù)據(jù)線(72c，74c)上與多個(gè)傳感設(shè)備(58a-58f，60a-60d，62a-62h)的每個(gè)傳感設(shè)備通信。多個(gè)傳感設(shè)備(58a-58f，60a-60d，62a-62h)的傳感設(shè)備由控制器(50)激活。數(shù)據(jù)由傳感設(shè)備獲取，并通過數(shù)據(jù)線(72c，74c)傳送到控制器(50)?？刂破髦甘緜鞲性O(shè)備改變到低功率狀態(tài)?？刂破?50)接收在數(shù)據(jù)線(72c，74c)上被識(shí)別的多個(gè)傳感設(shè)備(58a-58f，60a-60d，62a-62h)中的電氣特性，并計(jì)算傳感器件結(jié)構(gòu)的特性?？刂破?50)檢驗(yàn)與本質(zhì)安全柵的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)G01M3/00GK101842681SQ200780101055
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2007年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月20日
發(fā)明者I·F·賈維, P·O·伊瓦什茲伊辛 申請(qǐng)人:特拉華資本組成公司