[发明专利]测量仓储装置内的物料量的可移动系统

说明书

背景技术

一般来说，对液体库存的监测是直观的。相反地，对包含堆积在仓储装置(例如筒仓)内的颗粒的散装固体库存进行监测常常是很困难的。这类散装固体库存的例子包括用于建筑的水泥、沙子或谷物和肥料等。对仓储装置内散装材料的物位(level)的测量是一直没有得到很好解决的问题。仓储装置内的条件通常不理想(充满灰尘、极端温度等)，并且存放在仓储装置中的这类散装材料的物料(content)的表面通常不够平坦且不总是各向同性的。其他困难来源于所使用的仓储装置的形状种类众多以及来源于某些仓储装置内含有的爆炸性气体。

如本文使用的术语“仓储装置”的范围包括用于散装颗粒固体的任何存储容器，该存储容器的结构限定接收和存储固体的内容积。这种仓储装置可以是上下面及所有侧面都是封闭的，如在仓储装置是筒仓、货仓、储物箱或水箱时就是这样的，或者可以从上面或一个或多个侧面打开。在下面的本发明的具体实施方式中所用的“仓储装置”的实例是筒仓，但是如何将本发明的原理应用到任何类型的仓储装置对于本领域技术人员来说是明显的。

已知有对例如筒仓的仓储装置中物料量进行持续测量的五种主要方法。

机电物位传感器(yo-yo)主要是在一卷带子的一端系一个重物。允许该重物在筒仓内下降到物料上表面所在的深度。当重物置于物料的顶部时，带子所受的张力会减小。然后将重物收回顶部设置点。物料的高度可通过收回重物所需的时间或通过测量的带子的长度进行推算。

诸如yo-yo传感器的机械装置的可靠性较低。它们容易被筒仓里的灰尘阻塞，或者被筒仓内的例如泵和杆的障碍物卡住。

超声波物位传感器是基于超声波的发射和接收原理而工作的。来自发射器的高频声波被筒仓内物料的上表面反射到接收器。物料的高度可通过往返传播时间来推算。这类传感器具有有限的测量范围，且在灰尘存在时工作效果较差。除此之外，这种装置需要根据不同类型的筒仓进行定制设计。

雷达物位传感器是基于电磁波的发射和接收原理而工作的。来自发射器的电磁波被物料的上表面反射到接收器。物料的高度可通过往返传播时间来推算。这种传感器具有非常小的测量点，因此不适于散装固体。

电容传感器测量两金属杆之间或金属杆与地之间的电容。由于筒仓内的物料具有与空气不同的介电常数，因此两个金属杆之间或金属杆与地之间的电容会随物料上表面的物位而变化。这类传感器往往是不准确的，且对筒仓内的湿度和筒仓内存储的材料的类型较敏感。

如上所述的所有现有技术的传感器对物料的形状均不敏感，所以在称为“锥形化”的常见现象存在时，会导致测量结果的不准确，称为“锥形化”的常见现象的发生是由于散装颗粒固体经由仓储装置的底座取出：易于在散装颗粒固体中形成倒锥形孔(inverted conical hole)，该倒锥形孔的顶点位于取出点的正上方。当从仓储装置顶部添加散装颗粒固体时，会发生类似的现象：固体物质易于堆积成圆锥形，且圆锥形的顶点在固体物质的添加点的正下方。这些传感器在具有复杂几何形状的仓储装置中或者当仓储装置内存在障碍物时也会效果不佳。

重量计通过测量支撑筒仓的杆的张力来测量移动筒仓及其物料的重量。这种重量计的安装复杂，且仅适合测量带有金属支架的移动筒仓。

一些仓储装置非常大，且上表面和仓储装置的顶板之间的距离太近，因此需要非常多的设备，以便监测物料量。

因此，广泛认为需要一种测量仓储装置内物料量的方法，尤其是当仓储装置非常大并且上表面和仓储装置的顶板之间的距离较近时，广泛认为有这样一种方法可以是极为有益的，且可克服如上所述的当前已知方法的缺点。

发明内容

本发明提供了用于评估仓储装置内的物料量的系统和方法。

根据本发明的实施方案，可以提供一种用于评估仓储装置内的物料量的方法，该方法可包括由第一声波检测装置(该第一声波检测装置可包括第一声波收发器阵列)且通过计算机接收物料的上表面的不同第一区的多个第一估计，第一估计由第一声波检测装置通过处理声波脉冲的第一回声进行计算；其中每个第一声波脉冲的形状为大于40度宽的波瓣形状；其中，在第一声波收发器定位在不同第一位置时，由第一声波收发器阵列接收所述第一回声；由计算机且从基于声波的定位装置接收指示不同的第一位置的位置的第一位置信息；以及响应于多个第一估计和第一位置信息，由该计算机产生与物料量有关的估计。

相邻第一位置之间的距离可以为第一声波收发器阵列的换能器之间的距离的至少十倍。