梁沁宜 郭世杰 盧奎剛

摘? 要：研究了?；疯F路罐車智能監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，研制了適用于裝運(yùn)介質(zhì)為汽油、煤油、柴油、醇類等?；奉惓鸿F路罐車的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鐵路罐車;?；?智能監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：U294.8+3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）07-0033-02

Abstract： The key technology of intelligent monitoring of dangerous chemicals railway tank car is studied. An intelligent monitoring system suitable for dangerous chemicals such as gasoline， kerosene， diesel oil， alcohol and other dangerous chemicals atmospheric pressure railway tank car is developed， and the related tests are carried out.

Keywords： railway tank car; dangerous chemicals; intelligent monitoring

鐵路罐車承擔(dān)著全國(guó)各地每年數(shù)億噸的油品和化工品運(yùn)輸，運(yùn)輸介質(zhì)大多具有易燃、易爆等危險(xiǎn)特性，運(yùn)營(yíng)過(guò)程的安全性至關(guān)重要。鐵路罐車運(yùn)輸范圍廣、溫度變化大、不可測(cè)因素多，運(yùn)輸過(guò)程中需要進(jìn)行車輛調(diào)度、編組、隔離等作業(yè)，外界環(huán)境和運(yùn)輸管理過(guò)程都會(huì)對(duì)鐵路罐車裝運(yùn)的?；樊a(chǎn)生影響[1]。為了提高?；愤\(yùn)輸?shù)陌踩?，有必要?duì)?；疯F路罐車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，做到安全預(yù)防;并對(duì)車輛運(yùn)輸途中的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便實(shí)時(shí)了解車輛的在途位置，提高運(yùn)營(yíng)管理水平。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合了自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、GPRS/GSM無(wú)線通信技術(shù)、GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)、GIS地理信息管理技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多項(xiàng)信息化技術(shù)，包括車載檢測(cè)裝置和地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分。車載檢測(cè)裝置采用傳感器檢測(cè)罐內(nèi)介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)（壓力、液位、溫度），通過(guò)GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取車輛位置信息，經(jīng)加密處理后通過(guò)GPRS/GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳送到地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供給各終端用戶查詢。用戶也可以按需隨時(shí)給車載檢測(cè)裝置發(fā)送信息，獲取所需的車輛信息。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

結(jié)合鐵路罐車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和?；返倪\(yùn)輸工況，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、供電技術(shù)、電氣防爆技術(shù)和車輛加裝技術(shù)等四個(gè)方面。

2.1 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

為了實(shí)時(shí)獲取罐內(nèi)介質(zhì)的壓力、液位和溫度等參數(shù)，須采用自動(dòng)檢測(cè)傳感器。鐵路罐車用檢測(cè)設(shè)備應(yīng)滿足可靠性高、精度適中、體積小、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。

常見(jiàn)的壓力變送器有電阻式、電容差壓式、壓電式、壓阻式等，經(jīng)對(duì)比，壓阻式變送器因靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、工作溫度范圍寬、小型化等優(yōu)點(diǎn)被選為智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力測(cè)量裝置。通過(guò)對(duì)比電容式、雷達(dá)式、超聲波式、磁致伸縮式、靜壓式和干簧管式液位計(jì)的性能特點(diǎn)和安裝要求，超聲波式液位傳感器可避免在罐內(nèi)增加其他輔助設(shè)置，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)液位的測(cè)量。在分析熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和集成溫度傳感器等接觸式測(cè)溫傳感器以及光學(xué)溫度計(jì)、全輻射高溫計(jì)和紅外輻射溫度計(jì)等非接觸式測(cè)溫傳感器的性能和使用要求等基礎(chǔ)上，DS18B20智能型集成溫度傳感器因靈敏度高、體積小、接口方便、生產(chǎn)成本低、傳輸距離遠(yuǎn)、不需要輔助電路等優(yōu)點(diǎn)[2]，最適合智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫度測(cè)量。

2.2 供電技術(shù)

鐵路罐車無(wú)供電設(shè)施，車載檢測(cè)裝置的運(yùn)行需要一個(gè)可靠穩(wěn)定的電源。由于鐵路罐車運(yùn)輸范圍廣、溫度變化大，電源應(yīng)能滿足鐵路罐車運(yùn)營(yíng)環(huán)境溫度的要求，即-40℃～+50℃。并且，鐵路罐車的最短檢修周期為1年，在此期間，一般無(wú)專人維護(hù)，因而，電源的供電時(shí)間應(yīng)不小于1年。通過(guò)對(duì)原電池、蓄電池以及軸端發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等發(fā)電技術(shù)進(jìn)行綜合對(duì)比，鋰亞硫酰氯電池因具有比能量高[3]、工作電壓高且平穩(wěn)、體積小、重量輕、耐振動(dòng)和沖擊等優(yōu)點(diǎn)，被確定為智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的供電電源。

2.3 電氣防爆技術(shù)

汽油、煤油、柴油、醇類等介質(zhì)均具有易燃、易爆等特性，裝運(yùn)這類介質(zhì)的鐵路罐車電氣設(shè)備應(yīng)滿足防爆要求。參照GB3836.1、GB3836.14、GB3836.15、GB 50058和GB 50074等相關(guān)防爆標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合各電氣設(shè)備在車輛上的安裝位置，車載檢測(cè)裝置中與罐內(nèi)介質(zhì)直接接觸設(shè)備的防爆等級(jí)應(yīng)不低于Ex iaIIAT3Ga，其他設(shè)備的防爆等級(jí)應(yīng)不低于Ex dIIAT3Gb。

2.4 車輛加裝技術(shù)

車載檢測(cè)裝置在車輛上的加裝不僅要確保實(shí)現(xiàn)功能，更重要的是不能影響鐵路罐車的運(yùn)用安全。

車載檢測(cè)裝置的GPS定位通信模塊須安裝在罐體頂部，以保證信號(hào)收發(fā)良好，其他電氣裝置如傳感器、電源等在保證各自功能實(shí)現(xiàn)的前提下，應(yīng)與GPS定位通信模塊集中布置以降低車載檢測(cè)裝置的功耗?？紤]到人孔附近安裝后影響裝卸操作，罐體一位端設(shè)有走板、護(hù)欄等輔助裝置，故罐體二位端頂部為車載檢測(cè)裝置安裝位置的最佳選擇。為便于拆卸、檢修，車載檢測(cè)裝置與罐體之間采用螺栓連接。

3 樣機(jī)試制

通過(guò)對(duì)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行充分研究，試制了樣機(jī)，主要由車載檢測(cè)裝置和地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分組成。

3.1 車載檢測(cè)裝置

車載檢測(cè)裝置主要由檢測(cè)模塊、監(jiān)測(cè)終端、保護(hù)裝置和安裝座等組成，見(jiàn)圖1。

檢測(cè)模塊主要由超聲波式液位計(jì)、壓阻式壓力變送器、集成溫度傳感器和安裝法蘭等組成，能夠滿足液位測(cè)量范圍0～3.5m、壓力測(cè)量范圍-50kPa～200kPa、溫度測(cè)量范圍-50℃～70℃的要求，各傳感器的防爆等級(jí)為Ex iaIIAT3Ga。

監(jiān)測(cè)終端主要由GPS天線、控制器、GSM天線、電源、隔爆殼及固定座等組成。GPS天線獲取車輛的位置信息，控制器對(duì)檢測(cè)到的介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)（壓力、液位、溫度）和車輛位置信息進(jìn)行處理，通過(guò)GSM天線傳送到地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用鋰亞硫酰氯電池給車載檢測(cè)裝置供電，隔爆殼的防爆等級(jí)為Ex dⅡBT3Gb。

3.2 地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括硬件和軟件。

硬件包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、通訊服務(wù)器、硬盤陣列等。結(jié)合既有的成熟技術(shù)，地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)主要有數(shù)據(jù)分析模塊、通信控制模塊、數(shù)據(jù)加解密模塊、應(yīng)急處理模塊、查詢界面等，通過(guò)GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令、接收各項(xiàng)數(shù)據(jù)，界面上可顯示以下內(nèi)容：車輛屬性（車號(hào)、制造廠、制造日期、裝運(yùn)介質(zhì)）、介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)（壓力、液位、溫度）和車輛信息（位置、速度）等內(nèi)容。

4 試驗(yàn)

對(duì)車載檢測(cè)裝置進(jìn)行了氣密性試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、防爆試驗(yàn)、電子性能試驗(yàn)以及與地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通訊測(cè)試等檢測(cè)。結(jié)果表明，車載檢測(cè)裝置與地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊良好，地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面上顯示的車輛位置信息準(zhǔn)確，介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)（壓力、液位、溫度）與安裝在車輛上用于對(duì)比的機(jī)械式儀表讀數(shù)一致，委托專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了防爆試驗(yàn)和電子性能試驗(yàn)，能夠滿足鐵路罐車的裝車要求，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的智能監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

危化品鐵路罐車智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滿足鐵路罐車的運(yùn)用工況，適用于裝運(yùn)介質(zhì)為汽油、煤油、柴油、醇類等常壓鐵路罐車，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)車輛運(yùn)營(yíng)全過(guò)程介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)（壓力、液位、溫度）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及異常情況下報(bào)警，提高了?；愤\(yùn)輸?shù)陌踩?，而且能夠獲取車輛位置信息，起到遠(yuǎn)程跟蹤與監(jiān)控的作用，提高了鐵路罐車的運(yùn)營(yíng)管理水平。隨著鐵路信息化的發(fā)展以及用戶對(duì)?；愤\(yùn)輸監(jiān)管需求的提高，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]海濤.鐵路危險(xiǎn)貨物罐車車載動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2011，33（4）：35-40.

[2]沙占友.智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]王圣平.油田用高溫鋰亞硫酰氯電池的性能分析[J].國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2005，20（3）：67-70.