CN107416378B - 罐式集装箱及用于管理罐式集装箱的监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种罐式集装箱及用于管理罐式集装箱的监控系统。该罐式集装箱包括框架，罐体，所述罐体位于所述框架内；装载量测量装置，所述装载量测量装置包括：重量检测器件，安装在所述罐体的外表面上或所述框架上，用于探测罐式集装箱装载货物后罐体或所述框架的形变，并将探测到的形变转化为电信号；电路模块，与所述重量检测器件电连接，对所述重量检测器件的电信号进行处理，并根据所述电信号计算出所述罐式集装箱的装载量。本发明的用于管理罐式集装箱的监控系统包括上述罐式集装箱。本发明的罐式集装箱及用于管理罐式集装箱的监控系统的装载量测量方便，且可实时监测。

Description

罐式集装箱及用于管理罐式集装箱的监控系统

技术领域

本发明涉及大型物流运输领域，特别涉及一种罐式集装箱及用于管理罐式集装箱的监控系统。

背景技术

罐式集装箱用于装运各种液态货物，如液体化工产品、液体食品、各种石油制品及酒类等。罐式集装箱一般由罐体和框架组成。

人们通常需要对罐式集装箱的装载量进行检测。目前对罐式集装箱装载量的检测方式主要由两种：

第一种，用地磅称重，此种方式虽然测量精准，但是需要多次搬运，在罐式集装箱的运输过程中，由于缺乏搬运的吊装设备，往往无法进行测量，这种测量方式非常不灵活；

第二种，液位推算，用液位计进行测量，虽然能够实时观测到装载量，但是液位计直接接触罐体内的液体，当罐体运载的是危险介质或易腐蚀介质时，液位计难以清洗，并且容易被腐蚀损坏。

发明内容

为了解决现有技术中存在的罐式集装箱的装载量测量不灵活以及测量工具受液体腐蚀易损坏的问题，本发明提供了一种测量方便且测量工具不易损坏的罐式集装箱。

本发明另提供一种用于管理罐式集装箱的监控系统，该监控系统包括上述罐式集装箱，能够实现对罐式集装箱的装载量实现实时监控。

本发明提供一种罐式集装箱，包括：

框架；

罐体，所述罐体位于所述框架内；

装载量测量装置，所述装载量测量装置包括：

重量检测器件，安装在所述罐体的外表面上或所述框架上，用于探测罐式集装箱装载货物后罐体或所述框架的形变，并将探测到的形变转化为电信号；

电路模块，与所述重量检测器件电连接，对所述重量检测器件的电信号进行处理，并根据所述电信号计算出所述罐式集装箱的装载量。

可选的，所述重量检测器件安装在所述罐体或所述框架受装载量变化敏感的部位。

可选的，所述框架包括立柱、连接立柱的横梁、连接所述框架和所述罐体的连接圈以及连接所述横梁和所述立柱的斜撑，所述罐体包括筒体和密封所述筒体两端的封头，所述重量检测器件设置在所述罐体的底部、所述连接圈的表面上、所述横梁上或所述斜撑上。

可选的，所述装载量测量装置还包括安装在所述重量检测器件周边的温度补偿器件，所述温度补偿器件与所述电路模块电信号连接，所述温度补偿器件用于检测所述罐体或所述框架由于温度变化而引起的形变量。

可选的，所述温度补偿器件为热电阻或热电偶，所述热电阻或热电偶用于检测所述罐体或所述框架由于装载货物或加热产生的温度差，并将所述温度差转换为电信号输出，所述电路模块根据所述热电阻或热电偶输出的电信号，并根据温度与所述罐体形变量之间的关系或温度与所述框架形变量之间的关系，计算出所述罐体或所述框架由于温度差引起的形变量。

可选的，所述重量检测器件为应变传感器，所述应变传感器通过胶粘、焊接或紧固件锁紧的方式固定在所述罐体的外表面上或所述框架上。

可选的，所述装载量测量装置还包括用于测量所述应变传感器因温度变化产生的形变量的次应变传感器，所述次应变传感器位于所述应变传感器的周边且安装成不受力状态以感知温度变化引起的应变传感器自身的形变量，所述次应变传感器与所述应变传感器处于同一温度场中。

可选的，所述应变传感器为电阻应变式传感器，且所述电阻应变式传感器采用全桥工作方式。

可选的，所述电路模块包括与所述重量检测器件电连接的控制器、与所述控制器电连接的无线通信单元、模数转换单元以及为所述控制器、所述无线通信单元和所述模数转换单元提供电源的电池，所述控制器通过所述无线通信单元与远程监控管理平台进行通信，以将所述罐式集装箱的装载量反馈至所述远程监控管理平台。

可选的，所述电路模块还包括与所述控制器电连接的显示单元，用于对所述罐式集装箱的装载量进行显示；

所述电路模块的控制器、无线通信单元、模数转换单元、显示单元和电池安装在一壳体内，形成仪表盘，所述仪表盘安装在所述罐体外层的外包板上或通过在所述罐式集装箱的框架上配置支架固定。

本发明另提供一种用于管理罐式集装箱的监控系统，包括：

罐式集装箱，所述罐式集装箱上述的罐式集装箱；

远程监控管理平台，通过无线通信网络与所述罐式集装箱的电路模块连接，以远程监控所述罐式集装箱的装载量；

所述罐式集装箱的重量检测器件探测罐式集装箱的装载货物后所述罐体或所述框架的形变量，所述电路模块通过有限元分析得到所述罐体或所述框架的形变量与装载量之间的关系，并通过所述关系计算出罐式集装箱装载货物的装载量，再通过无线通信单元将计算出的装载量上传至所述远程监控管理平台。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明的罐式集装箱通过在罐体外表面设置重量检测器件，该重量检测器件用于检测罐体或框架在装载货物后的形变量，并将检测到的形变量转化为电信号，电路模块对该电信号进行处理和计算得到罐体装载货物的重量，藉此，实时检测罐体的装载量，并且该检测方法非常便捷，也不易损坏测量器件。

本发明的用于管理罐式集装箱的监控系统通过采用上述罐式集装箱，将上述罐式集装箱与远程监控管理平台通过无线通信网络连接，实现远程监控管理平台对罐式集装箱的装载量的实时监控。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明罐式集装箱的结构示意图。

图2为本发明装载量测量装置的结构示意图。

图3为重量检测器件布设在筒体与封头连接处的结构示意图。

图4为在一实施例中应变传感器安装在罐体上的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

如图1和图2所示，图1为本发明罐式集装箱的结构示意图，图2为本发明装载量测量装置的结构示意图。本发明的罐式集装箱100包括框架11、位于框架11内的罐体12以及用于测量罐体装载量的装载量测量装置13。罐体12包括筒体121和位于筒体121两侧用于密封筒体121的封头122。框架11包括立柱111、连接立柱的横梁(未图示)、连接框架11和罐体12的连接圈(未图示)以及连接横梁和立柱111的斜撑(未图示)。

装载量测量装置13包括重量检测器件131和电路模块132。重量检测器件131用于探测罐体12装载货物后罐体12或框架11产生的微弱变形。重量检测器件131与电路模块132电连接，电路模块132对重量检测器件131的电信号进行处理，并根据该电信号计算出罐式集装箱100的装载量。

重量检测器件131布设在罐体12或框架11受装载量变化较为敏感的部位，例如，罐体12的底部、连接圈表面、横梁或斜撑。

此外，由于罐体12装载货物后，罐体12和框架11的各个部位都会受到不同程度的形变，因此，重量检测器件131也可布设在罐体12或框架11的其他部位，例如，如图3所示，重量检测器件131布设在筒体121与封头122的连接处。电路模块132通过有限元分析可计算出罐体12或框架11各个部位的形变与装载量之间的关系，由此，可计算出罐体12内的装载量。

重量检测器件131可以是光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等类型，本发明以电阻应变式的重量检测器件为例进行说明。

本发明采用的电阻应变式的重量检测器件可以是应变传感器。该应变传感器安装在罐体12的外表面或框架11上，更佳的，该应变传感器安装在罐体12上。需说明的是，罐体12一般是由不锈钢制成，罐体12制成后，先安装应变传感器，使应变传感器直接接触罐体的外表面，安装完应变传感器后，在罐体12的外表面上再安装绝热层和外包板。

应变传感器可以通过胶粘、焊接或紧固件锁紧的方式安装在罐体12上。结合图4所示，其为在一实施例中应变传感器安装在罐体上的结构示意图。应变传感器131a通过螺栓14固定在罐体12上。应变传感器131a的底面紧贴在罐体12的外表面上。罐体12装载货物后，罐体12产生微弱变形，应变传感器131a内的弹性体在罐体12变形的作用下也产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，其阻值发生变化(增大或减小)，再经内部的测量电路把电阻变化转换为电信号(电压或电流)输出。应变传感器131a通过信号线与电路模块132连接，并将其电信号输出值至电路模块132。

此外，应变传感器也可以通过胶粘、焊接或紧固件锁紧的方式安装在框架11的其他部位上，例如，横梁或斜撑上。

应变传感器131a采用全桥工作方式，以输出稳定的电压或电流信号。

进一步，由于罐体12的底部通常布设有蒸汽加热管路，在罐体12的装卸过程中，蒸汽加热管路对罐体12进行加热，或者货物本身的温度过高或过低，造成罐体12或框架11的温度变化大，罐体12或框架11因温度差产生一定程度的形变。为对罐体12或框架11因温度差产生的形变进行补偿，在重量检测器件131的周边设置温度补偿器件133。温度补偿器件133与电路模块132电信号连接。该温度补偿器件133用于检测罐体12由于装载货物或加热产生的温度差而引起的形变量。

温度补偿器件133可以是热电阻或热电偶，热电阻或热电偶用于检测罐体12或框架11由于装载货物或加热产生的温度差，并将温度差转换为电信号输出。电路模块132根据热电阻或热电偶输出的电信号，并根据数据库中存在的温度与罐体形变量之间的关系或温度与框架形变量之间的关系，计算出罐体12或框架11由于温度差引起的形变量。将重量检测器件131检测到的罐体12或框架的形变量减去因温度差引起的形变量，即可得到装载货物的形变量。

此外，装载量测量装置还包括用于测量应变传感器131a因温度变化产生的形变量的次应变传感器，该次应变传感器用于应变传感器131a因温度变化产生的形变进行温度补偿。该次应变传感器的结构形状与应变传感器131a的相同，且该次应变传感器与应变传感器131a处于同一温度场中，但安装在罐体12或框架11上的方式不同。应变传感器131a直接贴在罐体12的外表面上或框架上，使应变传感器131a承受罐体12产生的应变。该次应变传感器位于应变传感器131a的周边且安装成不受力状态(例如，悬空安装在罐体12上)，即次应变传感器不承受罐体12或框架11产生的应变，以感知温度变化引起的应变传感器131a自身的形变量。将应变传感器131a检测出的形变量减去次应变传感器检测出的形变量，即可得到应变传感器131a由装载货物引起的形变量，由此，去除应变传感器131a因温度变化引起的形变量，精确计算出罐体12的装载量。

电路模块132包括与重量检测器件131电连接的控制器1321、与控制器1321电连接的无线通信单元1322、模数转换单元1323以及为控制器1321、无线通信单元1322和模数转换单元1323提供电源的电池(未图示)。控制器1321通过无线通信单元1322与远程监控管理平台进行通信，以将罐式集装箱100的装载状况反馈至远程监控管理平台。控制器1321可以是中央处理器，无线通信单元1322可以是GSM芯片、GPRS芯片、CDMA芯片或GPRS芯片。模数转换单元1323将重量检测器件131和温度补偿器件133输出的模拟信号转化为数字信号，由控制器1321对数字信号进行处理。

进一步，该电路模块132还包括与控制器1321电连接的显示单元1324，其用于对罐体12的装载量进行显示。重量检测器件131和温度补偿器件133输出的信号经控制器处理后通过显示单元进行显示，方便人员随时读取。

电路模块132的控制器1321、无线通信单元1322、模数转换单元1323、显示单元1324和电池安装在一壳体内，以形成仪表盘，该仪表盘安装在罐体12的外层的外包板上或通过在罐式集装箱100的框架11上配置支架固定。

电路模块132接收重量检测器件131和温度补偿器件133输出的模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字信号，电路模块132的控制器对该数字信号进行处理和计算，得到罐体12的装载量，并将得到的装载量通过显示单元1324进行显示，方便人员实时查看。通过该电路模块132还通过无线通信单元1322将检测到的信息上传至远程监控管理平台，方便远程实时监控罐式集装箱100的装载量。

本发明另提供一种用于管理罐式集装箱的监控系统，包括上述罐式集装箱100和远程监控管理平台(未图示)。远程监控管理平台通过无线通信网络与罐式集装箱100的电路模块132连接，以远程监控罐式集装箱100的装载量状况。罐式集装箱100的重量检测器件132探测罐式集装箱100的装载货物后罐体12或框架11的形变量，并将变形量转化为电信号，电路模块132通过有限元分析得到罐体12或框架11的形变量与装载量之间的关系，并通过该关系计算出罐式集装箱100装载货物的重量，再通过无线通信单元1322将计算出的重量上传至远程监控管理平台。

本发明的罐式集装箱通过在罐体外表面设置重量检测器件，该重量检测器件用于检测罐体或框架在装载货物后的形变量，并将检测到的形变量转化为电信号，电路模块对该电信号进行处理和计算得到罐体装载货物的重量，藉此，实时检测罐体的装载量，并且该检测方法非常便捷，也不易损坏测量器件。

此外，本发明采用应变传感器作为重量检测器，测量成本低、安全性高。并且应变传感器为全桥工作方式的电阻应变式，测量稳定性和可靠性好。

此外，本发明还设置温度补偿器件对温度变化大的罐体进行温度补偿，提高测量的准确性。

本发明的用于管理罐式集装箱的监控系统通过采用上述罐式集装箱，将上述罐式集装箱与远程监控管理平台通过无线通信网络连接，实现远程监控管理平台对罐式集装箱的装载量的实时监控。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种罐式集装箱，其特征在于，包括：

框架，

罐体，所述罐体位于所述框架内；

装载量测量装置，所述装载量测量装置包括：

重量检测器件，安装在所述罐体的外表面上，用于探测罐式集装箱装载货物后罐体的形变，并将探测到的形变转化为电信号，所述重量检测器件安装在所述罐体的外表面后，所述罐体的外表面还安装有绝热层和外包板；

电路模块，与所述重量检测器件电连接，对所述重量检测器件的电信号进行处理，并根据所述电信号计算出所述罐式集装箱的装载量。

2.根据权利要求1所述的罐式集装箱，其特征在于，所述装载量测量装置还包括安装在所述重量检测器件周边的温度补偿器件，所述温度补偿器件与所述电路模块电信号连接，所述温度补偿器件用于检测所述罐体由于温度变化而引起的形变量。

3.根据权利要求2所述的罐式集装箱，其特征在于，所述温度补偿器件为热电阻或热电偶，所述热电阻或热电偶用于检测所述罐体由于装载货物或加热产生的温度差，并将所述温度差转换为电信号输出，所述电路模块根据所述热电阻或热电偶输出的电信号，并根据温度与所述罐体形变量之间的关系，计算出所述罐体由于温度差引起的形变量。

4.根据权利要求1所述的罐式集装箱，其特征在于，所述重量检测器件为应变传感器，所述应变传感器通过胶粘、焊接或紧固件锁紧的方式固定在所述罐体的外表面上。

5.根据权利要求4所述的罐式集装箱，其特征在于，所述装载量测量装置还包括用于测量所述应变传感器因温度变化产生的形变量的次应变传感器，所述次应变传感器位于所述应变传感器的周边且安装成不受力状态以感知温度变化引起的应变传感器自身的形变量，所述次应变传感器与所述应变传感器处于同一温度场中。

6.根据权利要求4所述的罐式集装箱，其特征在于，所述应变传感器为电阻应变式传感器，且所述电阻应变式传感器采用全桥工作方式。

7.根据权利要求1所述的罐式集装箱，其特征在于，所述电路模块包括与所述重量检测器件电连接的控制器、与所述控制器电连接的无线通信单元、模数转换单元以及为所述控制器、所述无线通信单元和所述模数转换单元提供电源的电池，所述控制器通过所述无线通信单元与远程监控管理平台进行通信，以将所述罐式集装箱的装载量反馈至所述远程监控管理平台。

8.根据权利要求7所述的罐式集装箱，其特征在于，所述电路模块还包括与所述控制器电连接的显示单元，用于对所述罐式集装箱的装载量进行显示；

所述电路模块的控制器、无线通信单元、模数转换单元、显示单元和电池安装在一壳体内，形成仪表盘，所述仪表盘安装在所述罐体外层的外包板上或通过在所述罐式集装箱的框架上配置支架固定。

9.一种用于管理罐式集装箱的监控系统，其特征在于，包括：

罐式集装箱，所述罐式集装箱为权利要求1至8任一项所述的罐式集装箱；

远程监控管理平台，通过无线通信网络与所述罐式集装箱的电路模块连接，以远程监控所述罐式集装箱的装载量；

所述罐式集装箱的重量检测器件探测罐式集装箱的装载货物后所述罐体或所述框架的形变量，所述电路模块通过有限元分析得到所述罐体的形变量与装载量之间的关系，并通过所述关系计算出罐式集装箱装载货物的装载量，再通过无线通信单元将计算出的装载量上传至所述远程监控管理平台。

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