專利名稱：依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種推斷其他變量或狀態(tài)的軟測(cè)量技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)依據(jù)傳感器傳遞其測(cè)量的信息和該信息發(fā)生或變化的時(shí)刻、延續(xù)的時(shí)間來(lái)推斷其他變量或狀態(tài)的軟測(cè)量技術(shù)，應(yīng)用于工業(yè)、日常生活等與智能控制有關(guān)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于物體總是以某一空間狀態(tài)存在或變化于某一時(shí)間。人們總希望物體處在為我所用、即正常的狀態(tài)，所謂“正”就是指空間狀態(tài)符合其要求、而“?！闭呒丛谒蟮臅r(shí)間內(nèi)出現(xiàn)、或不出現(xiàn)。只要在空間或時(shí)間兩個(gè)方面有一個(gè)不符合要求，就不正常。
自然界和人類的活動(dòng)在時(shí)間的長(zhǎng)河中不斷變化。如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須按季節(jié)作業(yè)，很多工業(yè)過(guò)程因季節(jié)的不同調(diào)整。商品過(guò)了保質(zhì)期就有可能變質(zhì)。家庭、企業(yè)以及服務(wù)機(jī)構(gòu)的用水用電狀況等因作息制度、節(jié)假日而發(fā)生顯著變化。在工業(yè)生產(chǎn)、尤其是化工生產(chǎn)過(guò)程中常常因提早或延緩操作造成事故。例如2005年11月中國(guó)石油吉林石化公司雙苯廠發(fā)生爆炸事故就是與工人延緩操作有關(guān)。
至今能直接測(cè)量的過(guò)程品質(zhì)、也就是空間狀態(tài)的指標(biāo)變量還很少，僅僅限于溫度、液位、壓力和流量等，而關(guān)于組分和物性的連續(xù)測(cè)量還存在著很多問(wèn)題。這些直接測(cè)量的指標(biāo)變量難以反映物體不能或不易測(cè)量的變量、狀態(tài)變量和部分不能直接觀測(cè)的擾動(dòng)。
隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)在各領(lǐng)域中得到廣泛、重要、不可替代的應(yīng)用。在當(dāng)前普遍采用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，所能獲取和積累的數(shù)據(jù)要比傳統(tǒng)的儀表多許多倍。軟測(cè)量技術(shù)就是能夠充分利用已經(jīng)采集的、處于正?；虿徽顟B(tài)范圍內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)而從中找到規(guī)律，以預(yù)測(cè)出新的信息。該技術(shù)依據(jù)各種可以測(cè)量的信息，去推斷不能或不易測(cè)量的變量，或是狀態(tài)變量和部分不能直接觀測(cè)的擾動(dòng)。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是有計(jì)時(shí)系統(tǒng)的，在得到以電或光信號(hào)為載體的空間信息的同時(shí)，可記錄得到該信息的時(shí)刻，如果是連續(xù)的信息也可以記錄該信息持續(xù)或發(fā)生變化的所經(jīng)歷的時(shí)間。這樣計(jì)算機(jī)就可以依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)，采用軟測(cè)量技術(shù)來(lái)推斷不能或不易測(cè)量的變量，或是狀態(tài)變量和部分不能直接觀測(cè)的擾動(dòng)。
易燃易爆有毒液體的跑冒滴漏在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中是一種擾動(dòng)，是造成惡性事故主要原因。跑冒滴漏的發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)間是隨機(jī)的，一旦發(fā)生，流體將在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以穩(wěn)定的流量流出儲(chǔ)罐或管道，向低處流淌。現(xiàn)在已經(jīng)有了具有傳感功能的地漏，它可以發(fā)出無(wú)壓液體流經(jīng)地漏的信息，計(jì)算機(jī)就能根據(jù)此判斷出發(fā)生了跑冒滴漏，可以報(bào)警或采取相應(yīng)措施。
例如每年都會(huì)發(fā)生的燃?xì)鉄崴饕鸬拿簹庵卸臼鹿剩诎惭b燃?xì)鉄崴鞯膱?chǎng)所一般都沒(méi)有測(cè)量一氧化碳的儀表和報(bào)警系統(tǒng)，使用過(guò)程中氧氣的含量在不斷變小、而一氧化碳的濃度持續(xù)上升，難免造成浴室甚至整個(gè)住宅內(nèi)的人員煤氣中毒死亡。為了避免這樣的惡性事故發(fā)生，有關(guān)當(dāng)局規(guī)定了連續(xù)使用的時(shí)間不得超過(guò)20分鐘。在一般情況下，使用燃?xì)鉄崴鞯耐瑫r(shí)水表在不斷計(jì)量。設(shè)想一下，只要水表將測(cè)量到的流量信息傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)得到即使得不到一氧化碳濃度的信息，而連續(xù)用水的時(shí)間達(dá)到20分鐘，控制報(bào)警裝置發(fā)出警告、切斷水源即關(guān)閉熱水器，就能避免事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種推斷其他變量或狀態(tài)的軟測(cè)量技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)依據(jù)傳感器傳遞其測(cè)量的信息和該信息發(fā)生或變化的時(shí)刻、延續(xù)的時(shí)間來(lái)推斷其他變量或狀態(tài)的軟測(cè)量技術(shù)，應(yīng)用于工業(yè)、日常生活等與智能控制有關(guān)的領(lǐng)域。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在某一個(gè)能直接測(cè)量的過(guò)程品質(zhì)或空間狀態(tài)的變量如流量的控制系統(tǒng)中，有介質(zhì)1如用管線輸送的流體，控制介質(zhì)變量的物理裝置A10如閥門(mén)，與介質(zhì)有關(guān)的物理裝置B11如燃?xì)鉄崴鞯龋涮卣魇侵苯訙y(cè)量介質(zhì)1的某品質(zhì)或空間狀態(tài)的敏感元件2如流量計(jì)的渦輪、及轉(zhuǎn)換元件3，或兼有轉(zhuǎn)換功能的敏感元件2構(gòu)成了傳感器6，有計(jì)時(shí)系統(tǒng)9、或包括日歷和作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)功能，以及能夠建立時(shí)間參數(shù)和空間狀態(tài)聯(lián)系功能的智能計(jì)算機(jī)4，它和執(zhí)行機(jī)構(gòu)5、或及報(bào)警裝置8相聯(lián)系，開(kāi)關(guān)7置于計(jì)算機(jī)4的前面或后面，執(zhí)行機(jī)構(gòu)5控制物理裝置A10；傳感器6能在線和實(shí)時(shí)地向計(jì)算機(jī)4傳遞載負(fù)空間信息的光/電信號(hào)，計(jì)算機(jī)4在獲得這些信號(hào)的同時(shí)記錄或發(fā)生變化的時(shí)刻和持續(xù)的時(shí)間，采用依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量技術(shù)，來(lái)推斷出不能或不易測(cè)量的變量，或是狀態(tài)變量和部分不能直接觀測(cè)的擾動(dòng)，使物理裝置A10做出相應(yīng)的處置以控制物理裝置B11的工作狀態(tài)，或使報(bào)警裝置8報(bào)警；開(kāi)關(guān)7能使系統(tǒng)復(fù)位或處于特定的工作狀態(tài)。
由于采用上述方案，計(jì)算機(jī)依據(jù)敏感元件或通過(guò)轉(zhuǎn)換元件在線和實(shí)時(shí)測(cè)得的空間信息及時(shí)間參數(shù)，采用軟測(cè)量技術(shù)來(lái)推斷出不能或不易測(cè)量的變量、狀態(tài)變量和部分不能直接觀測(cè)的擾動(dòng)，指揮相關(guān)物理裝置做出相應(yīng)的處置，以終止或適應(yīng)不正常狀態(tài)，達(dá)到進(jìn)一步提高智能控制水平、穩(wěn)定工藝、安全和環(huán)保處理介質(zhì)的目的。

下面結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明——采用依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量技術(shù)。
圖1依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)圖；圖2渦輪流態(tài)傳感器示意圖；圖3由配置了渦輪流態(tài)傳感器的水表控制的電磁閥示意圖；圖4由渦輪流態(tài)傳感器控制的智能電磁閥示意圖；圖5翻斗式無(wú)壓液體傳感器示意圖；圖6儲(chǔ)罐控制系統(tǒng)圖；圖7智能建筑小區(qū)自來(lái)水子系統(tǒng)示意圖。
圖中1、介質(zhì) 2、敏感元件 3、轉(zhuǎn)換元件 4、計(jì)算機(jī) 5、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 6、傳感器 7、開(kāi)關(guān) 8、報(bào)警裝置 9、計(jì)時(shí)系統(tǒng) 10、物理裝置A 11、物理裝置B 12、渦輪 13、葉片 14、下軸承 15、渦輪軸 16、軸A 17、軸承 18、齒輪 19、齒輪計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu) 20、軸B 21、葉輪 22、磁鐵A 23、蓋板 24、霍爾元件 25、渦輪流態(tài)傳感器 26、智能水表 27、電磁閥A 28、智能電磁閥 29、微電腦A 30、管道渦輪傳感器 31、不銹鋼渦輪 32、管 33、磁電感應(yīng)裝置 34、翻斗式傳感器A 35、翻斗A 36、磁鐵B 37、干簧管 38、泵A 39、電磁閥B 40、儲(chǔ)罐 41、輸液管42、溢流管A 43、翻斗式傳感器B 44、翻斗式傳感器C 45、翻斗式傳感器D 46、翻斗式地漏A 47、泵B 48、電磁閥C 49、水箱A 50、翻斗式傳感器E 51、翻斗式傳感器F 52、溢流管B 53、排污閥 54、三通54 55、翻斗式傳感器G 56、水箱控制盤(pán) 57、電磁閥D 58、洗衣機(jī) 59、坐便器 60、接頭 61、洗滌器皿 62、燃?xì)鉄崴? 63、電磁閥E 64、太陽(yáng)能熱水器 65、儲(chǔ)水箱 66、溢流管C 67、翻斗式傳感器H 68、花灑 69、翻斗式地漏B 70、翻斗式地漏C 71、微電腦B 72、翻斗B 73、水箱B 74、電磁閥F 75、煤氣表 76、燃?xì)庠? 77、流量傳感器 78、溫度傳感器A 79、溫度傳感器B 80、暖氣包。
具體實(shí)施方式從圖1采用依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)圖中看出，該系統(tǒng)是由介質(zhì)1、以及控制介質(zhì)1物理裝置A10和/或與介質(zhì)有關(guān)的物理裝置B11、在線測(cè)量介質(zhì)1某變量的敏感元件2、或/和轉(zhuǎn)換元件3構(gòu)成的傳感器6、開(kāi)關(guān)7、有計(jì)時(shí)系統(tǒng)9、或包括日歷及作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)功能，以及能夠建立時(shí)間參數(shù)和空間狀態(tài)聯(lián)系功能的智能計(jì)算機(jī)4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)5和報(bào)警裝置8等構(gòu)成。這樣傳感器6將在線測(cè)量介質(zhì)的某變量轉(zhuǎn)換光/電信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)4。計(jì)算機(jī)4在記錄光/電信號(hào)這些空間信息的同時(shí)記錄時(shí)間的參數(shù)，然后依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)，采用軟測(cè)量技術(shù)來(lái)來(lái)推斷出不能或不易測(cè)量的變量，或是狀態(tài)變量和部分不能直接觀測(cè)的擾動(dòng)。如果該系統(tǒng)有可能或已經(jīng)處在不正常狀態(tài)，計(jì)算機(jī)4就通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)5操作物理裝置A10以控制介質(zhì)某變量，影響到與介質(zhì)有關(guān)的物理裝置B11的狀態(tài)，和/或使報(bào)警裝置8報(bào)警，也可以操作其它物理裝置。當(dāng)故障排除后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)7就可使計(jì)算機(jī)4恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。如果要使系統(tǒng)處在特定的、也就是和平常的工作狀態(tài)不相同的狀態(tài)，就可斷開(kāi)開(kāi)關(guān)7。開(kāi)關(guān)7可以位于計(jì)算機(jī)4的前面，這樣計(jì)算機(jī)4就得不到該系統(tǒng)處在不正常的狀態(tài)的信號(hào)；也可設(shè)在計(jì)算機(jī)4的后面，能夠記錄到相關(guān)數(shù)據(jù)，但是不能操縱相關(guān)的物理裝置A10等裝置，該系統(tǒng)仍然繼續(xù)工作。
有計(jì)時(shí)系統(tǒng)9的計(jì)算機(jī)4是能夠聯(lián)系和分析時(shí)間參數(shù)和空間狀態(tài)功能、進(jìn)而分析判斷和反饋的智能計(jì)算機(jī)，在記錄、報(bào)警或消除故障后恢復(fù)初始狀態(tài)。計(jì)時(shí)系統(tǒng)9或有包括日歷和作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)功能，這樣它就具有得出隨時(shí)間變化的空間狀態(tài)參數(shù)功能和判斷的功能，比如隨一年四季氣候變化的溫度和濕度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整隨工作日和節(jié)假日制度及作息時(shí)間變化對(duì)來(lái)判斷用水用電參數(shù)是否正常等等。
以使用最為普遍、技術(shù)最成熟的流體介質(zhì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明該技術(shù)。
流量計(jì)是測(cè)量流體介質(zhì)數(shù)量的儀表，機(jī)械式的流量計(jì)有在流體的作用下發(fā)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)的敏感元件、如自來(lái)水表中的渦輪，在增加了轉(zhuǎn)換元件后可將敏感元件的工況轉(zhuǎn)化為光/電信號(hào)。而利用流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生和流量成正比的物理現(xiàn)象如電磁流量計(jì)、或稱之為渦街流量計(jì)的漩渦流量計(jì)等，輸出的就是與流量成正比的脈沖頻率信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。這樣的流量計(jì)也就成了傳感器，計(jì)算機(jī)記錄在依據(jù)所獲得的信號(hào)的時(shí)刻、頻率和延續(xù)的時(shí)間，就能夠依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量技術(shù)來(lái)控制該流體系統(tǒng)。
自來(lái)水表中的敏感元件渦輪12是由葉片13、下軸承14和渦輪軸15構(gòu)成，在軸A16和軸承17支持下轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪軸15上齒輪18驅(qū)動(dòng)齒輪計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)19的軸B20及葉輪21，葉輪21外圓上對(duì)稱分布兩個(gè)極性相對(duì)的磁鐵A22，軸心上方有一個(gè)起轉(zhuǎn)換元件作用的霍爾元件24，固定在水表的蓋板23或其他零件下面，磁鐵A22和霍爾元件24就起到轉(zhuǎn)換元件的作用，就構(gòu)成了圖2表示的渦輪流動(dòng)狀態(tài)傳感器——簡(jiǎn)稱為渦輪流態(tài)傳感器25。
圖3是由配置了渦輪流態(tài)傳感器的水表控制的電磁閥示意圖。配置了渦輪流態(tài)傳感器25的水表就是智能水表26，渦輪流態(tài)傳感器25通過(guò)控制線路6和開(kāi)關(guān)7傳遞信號(hào)給有計(jì)時(shí)系統(tǒng)9的微電腦A29控制位于智能水表26前面的電磁閥A27。能夠在線提供用水工況的智能水表26還可以有計(jì)量、遠(yuǎn)程抄表或IC卡售水管理等功能。
以燃?xì)鉄崴鞯陌踩褂脼槔齺?lái)說(shuō)明其機(jī)理，智能水表26后面的自來(lái)水管、電磁閥A 27和有供水開(kāi)關(guān)的分別相當(dāng)于圖1中的介質(zhì)1、物理裝置A10和物理裝置B11。當(dāng)燃?xì)鉄崴鞔蜷_(kāi)后，自來(lái)水流過(guò)智能水表26時(shí)蝸輪流態(tài)傳感器25的渦輪12旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速和流量成正比，帶動(dòng)葉輪21上面的磁鐵22繞霍爾元件24旋轉(zhuǎn)，輸出交變的電脈沖信號(hào)；同時(shí)自來(lái)水流進(jìn)燃?xì)鉄崴骱笏畾膺B動(dòng)開(kāi)關(guān)使燃?xì)膺M(jìn)入并燃燒。在燃燒的過(guò)程中空氣中一氧化碳的濃度有可能上升、造成的煤氣中毒事故。為此連續(xù)使用燃?xì)鉄崴鞯臅r(shí)間不允許超過(guò)了20分鐘。當(dāng)計(jì)算機(jī)4在得到連續(xù)用水的信號(hào)達(dá)到20分鐘后可先通過(guò)報(bào)警裝置8報(bào)警、后關(guān)閉電磁閥A 27，迫使燃?xì)鉄崴魍Ｖ谷紵?，以確保安全。
賓館房間、寫(xiě)字樓和宿舍衛(wèi)生間的用水一般是不需要計(jì)量的，就可采用如圖4所示的由渦輪流態(tài)傳感器控制的智能電磁閥28，它是由電磁閥A27、開(kāi)關(guān)7、微電腦A29和流量傳感器如管道渦輪傳感器30等構(gòu)成。管道渦輪傳感器30的不銹鋼渦輪31是用高導(dǎo)磁不銹鋼材料制成的，安裝在由非導(dǎo)磁材料制成的水平的管32內(nèi)，管32外有線圈和磁鋼組成的磁電感應(yīng)裝置33，在斷電的情況下是常開(kāi)的。該智能電磁閥28安裝在賓館房間、寫(xiě)字樓和宿舍的衛(wèi)生間等不需要計(jì)量的場(chǎng)所的進(jìn)水口，當(dāng)出現(xiàn)供水異常時(shí)就斷水和通知有關(guān)部門(mén)，排除故障會(huì)后按動(dòng)開(kāi)關(guān)7后恢復(fù)供水。
有壓液體離開(kāi)管道和壓力容器后轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)壓液體，測(cè)量?jī)x表的敏感元件不能被沒(méi)有壓力的液體驅(qū)動(dòng)，也就不能對(duì)其測(cè)量。圖5表示的是正在申請(qǐng)的《無(wú)壓液體翻斗處理法》發(fā)明專利中的無(wú)壓液體翻斗式傳感器A34可以測(cè)報(bào)無(wú)壓液體。無(wú)壓液體在重力的作用下能夠向下流動(dòng)流入翻斗A35后將無(wú)壓液體積攢，達(dá)到一定的重量后它就翻側(cè)傾倒液體、而后恢復(fù)平衡。擺動(dòng)的翻斗A35就是敏感元件，通過(guò)轉(zhuǎn)換元件，如固定在翻斗A35上的信息發(fā)生體、磁鐵B36和固定在座上的信息感受體如干簧管37來(lái)傳感無(wú)壓液體流入翻斗的時(shí)刻、經(jīng)歷的時(shí)間以及流量等信號(hào)。
對(duì)于無(wú)壓液體來(lái)說(shuō)，在什么地方、在什么時(shí)候有或沒(méi)有、和存在多長(zhǎng)時(shí)間往往比測(cè)量液體的流量及總量更有意義。
大氣中的翻斗在無(wú)壓液體等作用下能夠翻側(cè)，而淹沒(méi)在液體中則不能，所以翻斗式傳感器A34還有指示液位的功能，可以是液位計(jì)。
例如現(xiàn)在的機(jī)床齒輪箱可以用它來(lái)代替機(jī)油的窺視窗，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。也可設(shè)置在機(jī)床的切削冷卻液回流口下面，回流口一旦堵塞就可以報(bào)警，停止操作，不至于使切削冷卻液淌得到處都是。
翻斗可以構(gòu)成具有傳感器功能的單向閥、如地漏、器皿排水接頭、大小便器甚至是松散物體檢查的平臺(tái)、計(jì)量和灌裝的漏斗。
無(wú)壓液體和松散物體所處的場(chǎng)合極多，翻斗式傳感器A34的用途極其廣泛。
圖6表示的是儲(chǔ)罐、如油罐的控制系統(tǒng)，用泵A38或自身有壓力的液體通過(guò)電磁閥B39向一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)罐輸送液體——以油來(lái)代表，在接近伸入儲(chǔ)罐40內(nèi)的輸液管41下方、最低液位和溢流管A42的出口處分別有翻斗式傳感器B43、C44、D45，儲(chǔ)罐40附近的地面有具有傳感器功能的翻斗式地漏A46，這些傳感器和計(jì)算機(jī)4相聯(lián)系，再通過(guò)控制線路6控制泵A38或電磁閥B39。啟動(dòng)泵A38或電磁閥B39后一方面有信號(hào)通知計(jì)算機(jī)4，另一方面油很快進(jìn)入某一儲(chǔ)罐40，使翻斗式傳感器B43翻側(cè)，在此過(guò)程中向計(jì)算機(jī)4傳遞信號(hào)，計(jì)算機(jī)4可通過(guò)核對(duì)以證實(shí)避免加錯(cuò)油。歷史上發(fā)生過(guò)由于加錯(cuò)油引發(fā)的燃燒爆炸事故。油不斷加入使儲(chǔ)罐40內(nèi)的液位上升，翻斗式傳感器B43的翻斗一旦淹沒(méi)，就不能發(fā)出信號(hào)給計(jì)算機(jī)4。計(jì)算機(jī)4因此推斷已經(jīng)到達(dá)預(yù)定液位，就控制泵A38或電磁閥B39停止向該儲(chǔ)罐40輸油。如果此翻斗式傳感器B43失靈，油就會(huì)從溢流管A42溢出并流入地面的翻斗式地漏A46，翻斗式傳感器D45和翻斗式地漏A46都有可能發(fā)出信號(hào)給計(jì)算機(jī)4，計(jì)算機(jī)4控制泵A38或電磁閥B39停止輸油。向一個(gè)儲(chǔ)罐40輸油的時(shí)間應(yīng)在一定的范圍之內(nèi)，如果時(shí)間超出這一范圍，計(jì)算機(jī)4也應(yīng)采取相應(yīng)措施。當(dāng)儲(chǔ)罐40的油位達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)，原來(lái)淹沒(méi)在油中的翻斗式傳感器C44的翻斗會(huì)將油傾倒，向計(jì)算機(jī)4發(fā)出低油位的信號(hào)。
水因比重大而沉到油罐的罐底，將其腐蝕成孔、造成油的滲漏，油料就會(huì)淌到地面流入地漏A46，不停的傳遞信號(hào)給計(jì)算機(jī)4、計(jì)算機(jī)4可通知相關(guān)人員到現(xiàn)場(chǎng)處置。
這樣多的措施可以提高儲(chǔ)罐的智能管理水平，避免油料的流失、污染環(huán)境、甚至造成中毒、燃燒、爆炸等惡性事故。
圖7是智能建筑小區(qū)自來(lái)水子系統(tǒng)示意圖，自來(lái)水在泵B47或壓力的作用下通過(guò)電磁閥C48進(jìn)入水箱A49，伸入水箱A49內(nèi)的水管下方和低水位處設(shè)置的翻斗式傳感器E50、F51，水箱A49上下兩端的溢流管B52和排污閥53或各自連接翻斗式傳感器G55，或用三通54聯(lián)接后再連接一個(gè)翻斗式傳感器G55，小區(qū)所有水箱A49的傳感器信號(hào)輸送到水箱控制盤(pán)56集中管理。
水箱A49的水通過(guò)自來(lái)水管進(jìn)入家庭的電磁閥D57、智能水表26、向用水設(shè)備如洗衣機(jī)58、有傳感器功能的坐便器59、帶傳感器功能接頭60的洗滌器皿61、燃?xì)鉄崴?2和/或通過(guò)電磁閥E63向太陽(yáng)能熱水器64供水，太陽(yáng)能熱水器64儲(chǔ)水箱65的溢流管C66連接一個(gè)翻斗式傳感器H67；來(lái)自燃?xì)鉄崴?2和/或太陽(yáng)能熱水器64的熱水經(jīng)過(guò)花灑68流到地面、通過(guò)翻斗式地漏B69排走，所有的傳感器都向計(jì)算機(jī)4發(fā)出信號(hào)。
洗衣機(jī)58通過(guò)翻斗式地漏C70排水，翻斗式地漏C70又能將排水的信號(hào)反饋到洗衣機(jī)58的微電腦B71。洗衣機(jī)58在控水或離心脫水的后期水流比較小，翻斗式地漏C70的翻斗B72會(huì)不斷的翻側(cè)倒水，其翻側(cè)的頻率和水量成正比，這樣洗衣機(jī)58的微電腦B71可根據(jù)翻斗B72發(fā)出的信號(hào)頻率也就是控水量來(lái)啟動(dòng)離心脫水、根據(jù)脫水量來(lái)決定終止離心脫水過(guò)程，而不是依靠定時(shí)的方法來(lái)控制此過(guò)程。這樣做既可以保證脫水的質(zhì)量，又可節(jié)省電能和時(shí)間。
普通家庭使用水的特點(diǎn)是什么時(shí)間開(kāi)始用水、延續(xù)的時(shí)間和水量是隨機(jī)的，一次連續(xù)用水的時(shí)間沒(méi)有必要超過(guò)燃?xì)鉄崴靼踩褂脮r(shí)間20分鐘，用水量也在一定的范圍之內(nèi)、不大于浴缸的容量。假如自來(lái)水管或管件漏水、坐便器59的水箱B73失控，還有各種原因造成的水龍頭沒(méi)有關(guān)閉，不斷流出的自來(lái)水使渦輪流態(tài)傳感器25不停的轉(zhuǎn)動(dòng)并向計(jì)算機(jī)4發(fā)出信號(hào)；另一方面自來(lái)水最終要通過(guò)坐便器59、洗滌器皿61的接頭60和翻斗式地漏B69、C70排入下水道，接頭60和翻斗式地漏B69、C70也向計(jì)算機(jī)4發(fā)出信號(hào)。計(jì)算機(jī)4依據(jù)各種用水規(guī)律采取相應(yīng)的對(duì)策，如在家庭出現(xiàn)的相對(duì)穩(wěn)定的電脈沖頻率以及水量的信息和持續(xù)的時(shí)間參數(shù)可判斷出上述不正常狀態(tài)，可報(bào)警或關(guān)閉電磁閥D57停止供水。這樣既節(jié)約了自來(lái)水，也可避免在地面大量積水造成家中裝修的破壞、殃及下一層住宅。
如果太陽(yáng)能熱水器64的儲(chǔ)水箱65發(fā)生溢流，翻斗式傳感器H67也會(huì)向計(jì)算機(jī)4發(fā)出信號(hào)，進(jìn)而關(guān)閉電磁閥E63。
煤氣經(jīng)電磁閥F74、有流量傳感器77的煤氣表75接入燃?xì)庥镁呷缛細(xì)鉄崴?2和燃?xì)庠?6，流量傳感器77、燃?xì)鉄崴?2和燃?xì)庠?6的溫度傳感器A78、B79和計(jì)算機(jī)4相聯(lián)系。假如煤氣表75供氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而溫度傳感器A78、B79測(cè)到了燃燒的溫度，計(jì)算機(jī)4可以先發(fā)出警報(bào)；如是正常使用就人工消除警告，假如得不到反饋就停止供應(yīng)煤氣以免造成嚴(yán)重的后果。如果計(jì)算機(jī)4在測(cè)得有煤氣通過(guò)煤氣表77，而溫度傳感器A78、B79則測(cè)不到燃燒的溫度，就說(shuō)明在漏氣，電磁閥F74終止供氣。智能水表26、煤氣表75上的流量傳感器77以及翻斗式地漏B69都能夠向計(jì)算機(jī)4傳遞燃?xì)鉄崴?2超時(shí)的信號(hào)。
至于在一些特定的時(shí)候需要大量、長(zhǎng)時(shí)間的用水或煤氣，扳動(dòng)開(kāi)關(guān)以斷開(kāi)計(jì)算機(jī)4和相應(yīng)的電磁閥的聯(lián)系即可。
此系統(tǒng)也包括暖氣采暖，熱水通過(guò)管道渦輪傳感器30使暖氣包80發(fā)熱，當(dāng)暖氣包80發(fā)生爆裂的時(shí)候，管道內(nèi)熱水的流量突然增大、不銹鋼渦輪31的轉(zhuǎn)速會(huì)驟升。管道渦輪傳感器30就可以切斷熱水的供應(yīng)，避免噴出來(lái)的熱水對(duì)人身傷害和財(cái)產(chǎn)的損壞，并通知有關(guān)部門(mén)來(lái)檢修。
寫(xiě)字樓、工業(yè)建筑等對(duì)水、能源等資源的浪費(fèi)遠(yuǎn)甚于住宅，經(jīng)常有長(zhǎng)流水和長(zhǎng)明燈的現(xiàn)象，現(xiàn)在依靠觀察的方法去發(fā)現(xiàn)，也難以對(duì)有關(guān)人員的監(jiān)督。如果采用本方法后，計(jì)算機(jī)4在可判斷出不正常狀態(tài)后將信息加以儲(chǔ)存，在通知有關(guān)人員處理的同時(shí)也建立起有效的監(jiān)督建制。這些部門(mén)的運(yùn)作受到一年四季的氣候、工作日、節(jié)假日制約，和作息制度有更密切的關(guān)系。采用包括日歷和作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)9的計(jì)算機(jī)4在內(nèi)的軟測(cè)量系統(tǒng)后，可以自動(dòng)控制水、能源等資源在節(jié)假日和非工作時(shí)間的應(yīng)用，可減少消耗。
本方法有極廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合，比如在工業(yè)尤其是復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程中，本方法可以按照工藝規(guī)定的時(shí)間對(duì)下一個(gè)工序發(fā)出指令，自動(dòng)記錄工序操作包括時(shí)間在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤動(dòng)作發(fā)出警告。這樣做能夠使工藝規(guī)程得到貫徹、產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，避免事故重復(fù)發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，在某一個(gè)能直接測(cè)量的過(guò)程品質(zhì)或空間狀態(tài)的指標(biāo)變量如流量的控制系統(tǒng)、如流量的控制系統(tǒng)中，有介質(zhì)(1)如管線輸送的流體，控制介質(zhì)變量的物理裝置A(10)，與介質(zhì)有關(guān)的物理裝置B(11)等，其特征是直接測(cè)量介質(zhì)的某品質(zhì)或空間狀態(tài)的敏感元件(2)及轉(zhuǎn)換元件(3)、或兼有轉(zhuǎn)換功能的敏感元件(2)構(gòu)成了傳感器(6)，有計(jì)時(shí)系統(tǒng)(9)、或包括日歷和作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)功能，以及能夠建立時(shí)間參數(shù)和空間狀態(tài)聯(lián)系功能的智能計(jì)算機(jī)(4)，它和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)或和報(bào)警裝置(8)相聯(lián)系，開(kāi)關(guān)(7)置于計(jì)算機(jī)(4)的前面或后面，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)控制物理裝置(8)；傳感器(6)能在線和實(shí)時(shí)地向計(jì)算機(jī)(4)傳遞載負(fù)空間信息的光/電信號(hào)，計(jì)算機(jī)(4)在獲得這些信號(hào)的同時(shí)記錄或發(fā)生變化的時(shí)刻和持續(xù)的時(shí)間，采用依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量技術(shù)，來(lái)推斷出不能或不易測(cè)量的變量，或是狀態(tài)變量和部分不能直接觀測(cè)的擾動(dòng)，使物理裝置A(10)做出相應(yīng)的處置以控制物理裝置B(11)的工作狀態(tài)，或使報(bào)警裝置(8)報(bào)警；開(kāi)關(guān)(7)使系統(tǒng)復(fù)位或使系統(tǒng)處于特定的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是計(jì)算機(jī)(4)或有包括日歷和作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)(9)，是能夠聯(lián)系和分析時(shí)間參數(shù)和空間狀態(tài)功能、進(jìn)而分析判斷和反饋的智能計(jì)算機(jī)，在記錄、報(bào)警或消除故障后恢復(fù)初始狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是在流體的作用下流量計(jì)中發(fā)生運(yùn)動(dòng)的敏感元件，增加了轉(zhuǎn)換元件后可將敏感元件的工況轉(zhuǎn)化為光/電信號(hào)，電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)或漩渦流量計(jì)等輸出脈沖頻率信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，計(jì)算機(jī)記錄在得到這些信號(hào)的時(shí)刻和延續(xù)的時(shí)間，就能夠依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量技術(shù)來(lái)控制該流體系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是渦輪流態(tài)傳感器(25)的渦輪(12)是由葉片(13)、下軸承(14)和渦輪軸(15)構(gòu)成，在軸(16)和軸承(17)支持下轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪軸(15)上的齒輪(18)驅(qū)動(dòng)在齒輪計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)(19)的軸(20)及葉輪(21)，在葉輪(21)的外圓上對(duì)稱分布兩個(gè)極性相對(duì)磁鐵A(22)，軸心上方固定一個(gè)起轉(zhuǎn)換元件作用的霍爾元件(24)，磁鐵A(22)和霍爾元件(24)起到轉(zhuǎn)換元件的作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是配置了渦輪流態(tài)傳感器(25)的智能水表(26)通過(guò)控制線路(6)和開(kāi)關(guān)(7)，在線提供用水工況信號(hào)給有時(shí)間系統(tǒng)(9)的微電腦A(29)，以控制電磁閥A(27)和有計(jì)量、遠(yuǎn)程抄表或IC卡售水管理等功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是由渦輪流態(tài)傳感器控制的智能電磁閥是由電磁閥A(27)、開(kāi)關(guān)(7)、有計(jì)時(shí)功能的微電腦A(29)和流量傳感器如管道渦輪傳感器(30)等構(gòu)成，管道渦輪傳感器(30)可由安裝在由非導(dǎo)磁材料制成的水平的管(32)內(nèi)的高導(dǎo)磁不銹鋼等材料制成的不銹鋼渦輪(31)，和管(32)外有線圈和磁鋼組成的磁電感應(yīng)裝置(33)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是無(wú)壓液體翻斗式傳感器A(34)是以作為敏感元件的翻斗A(35)通過(guò)轉(zhuǎn)換元件，如固定在翻斗A(35)上的信息發(fā)生體、磁鐵B(36)、及信息感受體如固定在座上的干簧管(37)來(lái)傳感無(wú)壓液體流入翻斗的時(shí)刻、經(jīng)歷的時(shí)間以、流量和液位等信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是在伸入儲(chǔ)罐(40)內(nèi)的輸液管(41)的下方、最低液位、和溢流管A(42)的出口處分別有翻斗式傳感器B(43)、C(44)、D(45)，附近的地面有具有傳感器功能的翻斗式地漏A(46)，這些傳感器和計(jì)算機(jī)(4)相聯(lián)系、以控制泵A(38)或電磁閥B(39)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是伸入水箱A(49)內(nèi)的水管下方和低水位處設(shè)置的翻斗式傳感器E(50)、F(51)，水箱A(49)上下兩端的溢流管B(52)和排污閥(53)或各自連接翻斗式傳感器G(55)，或用三通(54)聯(lián)接后再連接一個(gè)翻斗式傳感器G(55)；小區(qū)內(nèi)所有水箱A(49)的傳感器信號(hào)輸送到水箱控制盤(pán)(56)以集中管理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是自來(lái)水管進(jìn)入家庭的電磁閥D(57)、智能水表(26)、向帶傳感器功能的用水設(shè)備供水，其包括通過(guò)電磁閥E(63)向指示溢流的翻斗式傳感器H(67)的太陽(yáng)能熱水器(64)供水，地面積水通過(guò)帶傳感器功能的翻斗式地漏B(69)排走，所有的傳感器都向計(jì)算機(jī)(4)發(fā)出信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是洗衣機(jī)(58)通過(guò)能反饋排水信號(hào)的翻斗式地漏C(70)排水，以實(shí)現(xiàn)智能控水或離心脫水。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是煤氣經(jīng)電磁閥F(74)、傳感流量的煤氣表(75)接入有溫度傳感器A(78)、B(79)的燃?xì)庥镁?，?jì)算機(jī)(4)在獲得上述傳感器傳感信號(hào)后采取相應(yīng)的對(duì)策。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是采用包括口歷和作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)(9)的計(jì)算機(jī)(4)在內(nèi)的軟測(cè)量系統(tǒng)的工業(yè)和服務(wù)業(yè)等，以判斷出不正常狀態(tài)采取相應(yīng)的對(duì)策，提高工業(yè)生產(chǎn)或服務(wù)業(yè)智能管理水平，水、能源等資源的利用。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是熱水通過(guò)智能電磁閥(28)使暖氣包(80)發(fā)熱，智能電磁閥(28)可根據(jù)流量突然增大來(lái)切斷供水，并通知有關(guān)部門(mén)來(lái)檢修。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是寫(xiě)字樓、工業(yè)建筑等采用包括日歷和作息制度等在內(nèi)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)9的計(jì)算機(jī)4本方法后，自動(dòng)控制水、能源等資源在節(jié)假日和非工作時(shí)間的應(yīng)用，通過(guò)儲(chǔ)存不正常狀態(tài)信息對(duì)有關(guān)人員處理建立有效的監(jiān)督建制。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)空間信息和時(shí)間參數(shù)的軟測(cè)量方法，其特征是在工業(yè)尤其是復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程中，可以按照工藝規(guī)定的時(shí)間對(duì)下一個(gè)工序發(fā)出指令，自動(dòng)記錄工序操作包括時(shí)間在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤動(dòng)作發(fā)出警告。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)依據(jù)空間信號(hào)和時(shí)間參數(shù)來(lái)推斷其他變量或狀態(tài)的軟測(cè)量技術(shù)，具有計(jì)時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在得到測(cè)量?jī)x器或器具的敏感元件、或通過(guò)轉(zhuǎn)換元件所傳遞的能夠直接測(cè)量介質(zhì)的某一個(gè)過(guò)程品質(zhì)、或狀態(tài)的指標(biāo)變量的空間信號(hào)，和該信息發(fā)生或變化的時(shí)刻、延續(xù)的時(shí)間等時(shí)間參數(shù)，來(lái)推斷其他變量或狀態(tài)的軟測(cè)量技術(shù)，采取相應(yīng)的措施，以制止不正常狀態(tài)、或適應(yīng)變化了的狀態(tài)，應(yīng)用于工業(yè)、日常生活等與智能控制有關(guān)的領(lǐng)域，達(dá)到提高智能控制水平、穩(wěn)定工藝、安全和環(huán)保處理介質(zhì)的目的。
文檔編號(hào)G05B9/00GK101046684SQ20061007348
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者俞文迪 申請(qǐng)人:俞文迪