本发明公开了一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统，包括：分别与阀控器连接的机器人控制单元、系统控制单元、传感通讯单元和监视报警单元；其中，机器人控制单元包括自动清洗模式和手动清洗模式，机器人行走控制和伸展收缩控制；系统控制单元包括摄像照明、清洗泵、液压泵、空压机泵、真空泵、压滤机泵的启停控制和脐带缆卷放器的卷放缆控制；传感通讯单元包括摄像头、编码器、可燃气体浓度检测传感器、氧气浓度检测传感器、液位传感器、压力传感器和电动阀；监视报警单元包括一体式工控机、监视器和报警器。本发明与现有技术相比：控制方便、智能化程度高、系统可靠性高，实现了储油罐机器人清洗作业的安全、高效、节能和环保。
1.一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统，其特征在于，包括：
监视报警单元、阀控器、机器人控制单元、系统控制单元和传感通讯单元；其中，所述监视报警单元包括：一体式工控机、监视器和报警器，所述一体式工控机与监视器通信连接，所述一体式工控机与所述阀控器通信连接；
所述阀控器设有开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，其中，
所述开关量输入模块分别设有清洗泵启停信号输入接口、真空泵启停信号输入接口、液压泵启停信号输入接口、压滤机泵启停信号输入接口、摄像照明开关信号输入接口、空压机泵启停信号输入接口、电动阀反馈信号输入接口、自动和手动清洗模式控制信号输入接口、机器人行走控制信号输入接口、机器人伸展收缩控制信号输入接口和卷放器卷放控制信号输入接口；
所述开关量输出模块分别设有清洗泵信号输出控制端、真空泵信号输出控制端、液压泵输出控制端、压滤机泵输出控制端、空压机泵输出控制端、摄像照明输出控制端、报警输出控制端和电磁换向阀输出控制端，所述报警输出控制端与所述监视报警单元的报警器电气连接；
所述模拟量输入模块分别设有机器人转向信号输入接口、机器人速度信号输入接口、卷放缆速度信号输入接口、编码信号输入接口、液位信号输入接口、压力信号输入接口、氧气浓度信号输入接口和可燃气体浓度信号输入接口；
所述模拟量输出模块分别设有第一电磁比例换向阀输出控制端、第二电磁比例换向阀输出控制端和第三电磁比例换向阀输出控制端；
所述机器人控制单元包括：自动和手动清洗模式控制信号输入端、机器人行走控制信号输入端、机器人伸展收缩控制信号输入端、机器人转向信号输入端、机器人速度信号输入端，所述自动和手动清洗模式控制信号输入端、机器人行走控制信号输入端、机器人伸展收缩控制信号输入端、机器人转向信号输入端、机器人速度信号输入端分别与所述阀控器的开关量输入模块的自动和手动清洗模式控制信号输入接口、机器人行走控制信号输入接口、机器人伸展收缩控制信号输入接口、机器人转向信号输入接口和机器人速度信号输入接口一一对应连接；
所述系统控制单元包括：摄像照明信号输入端、清洗泵信号输入端、液压泵信号输入端、空压机泵信号输入端、真空泵信号输入控制端、压滤机泵信号输入端、脐带缆卷放器的卷放缆控制信号输入端和卷放缆速度信号输入端，所述摄像照明信号输入端、清洗泵信号输入端、液压泵信号输入端、空压机泵信号输入端、真空泵信号输入控制端、压滤机泵信号输入端、脐带缆卷放器的卷放缆控制信号输入端和卷放缆速度信号输入端分别与所述阀控器的开关量输入模块的摄像照明开关信号输入接口、清洗泵启停信号输入接口、液压泵启停信号输入接口、空压机泵启停信号输入接口、真空泵启停信号输入接口、压滤机泵启停信号输入接口、卷放器卷放控制信号输入接口和卷放缆速度信号输入接口一一对应连接；
所述传感通讯单元包括：编码器、液位传感器、压力传感器、氧气浓度检测传感器、可燃气体浓度检测传感器、摄像头和电动阀，所述编码器、液位传感器、压力传感器、氧气浓度检测传感器、可燃气体浓度检测传感器分别经安全栅与所述阀控器的模拟量输入模块的编码信号输入接口、液位信号输入接口、压力信号输入接口、氧气浓度信号输入接口和可燃气体浓度信号输入接口一一对应连接；所述摄像头与所述监视报警单元的监视器通信连接；所述电动阀与所述阀控器的开关量输入模块的电动阀反馈信号输入接口连接；
所述阀控器的开关量输出模块的电磁换向阀输出控制端以及所述模拟量输出模块的第一电磁比例换向阀输出控制端、第二电磁比例换向阀输出控制端和第三电磁比例换向阀输出控制端上均连接有安全栅。
2.根据权利要求1所述的一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统，其特征在于，所述监视报警单元的一体式工控机上连接有键盘；
所述阀控器的开关量输出模块的清洗泵信号输出控制端、真空泵信号输出控制端、液压泵输出控制端、压滤机泵输出控制端、空压机泵输出控制端、摄像照明输出控制端上分别设有开关。
3.根据权利要求1所述的一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统，其特征在于，还包括：控制台，由控制柜、水平设在所述控制柜上端的操作台以及竖直设在所述控制柜上端并处于所述操作台后端的显示柜构成；
所述监视报警单元的一体式工控机和监视器分别设在所述控制台的显示柜中；
所述监视报警单元的报警器、所述一体式工控机的键盘和与阀控器连接的各开关均设在所述控制台的操作台上；
4.根据权利要求1所述的一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统，其特征在于，所述监视报警单元的一体式工控机通过串口RS-232经MODBUS协议与所述阀控器通信连接。
一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及储油罐自动清洗控制领域，特别是涉及一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统。
背景技术
[0002] 利用储油罐存储是战略石油储备的主要方式。在成品油储油罐长时间的储运中，成品油中的少量沙粒、泥土、重金属盐类等杂质因密度差，会和水一起沉降积累在储油罐底部，形成又黑又稠的胶状物质，即储油罐底泥。杂质和水分会降低成品油的品质，影响油品计算的精确度；加速储油罐腐蚀，严重时会引起底板穿孔，造成漏油事故；产生静电并积聚，造成静电事故。此外，油品升级以及换装不同油品时，罐内残存油品和新装入油品不能相混，储油罐发生渗漏或其他损坏，需要进行检查或动火修理时，都需要对储油罐进行清洗，同时根据国家规储油罐也必须定期进行清洗检修。储油罐清洗技术先后经历了人工清洗和机械清洗阶段，随着人们对储油罐清洗作业安全、效率、成本、环保要求的不断提高，储油罐清洗机器人技术作为一种无需人员进罐的清洗技术得到了国内外越来越多的关注。由于机器人作业需要实时监测作业环境并操作许多系统设备，为了清洗的安全、高效、节能和环保，如何对储油罐清洗机器人监控是需要解决的问题。
发明内容
[0003] 基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种基于阀控器的储油罐清洗机器人监控系统，能对清洗储油罐的机器人进行检测与控制，保证清洗机器人作业的安全，并提高清洗效率。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统，包括：
[0005] 监视报警单元、阀控器、机器人控制单元、系统控制单元和传感通讯单元；其中，[0006] 所述监视报警单元包括：一体式工控机、监视器和报警器，所述一体式工控机与监视器通信连接，所述一体式工控机与所述阀控器通信连接；
[0007] 所述阀控器设有开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，其中，
[0008] 所述开关量输入模块分别设有清洗泵启停信号输入接口、真空泵启停信号输入接口、液压泵启停信号输入接口、压滤机泵启停信号输入接口、摄像照明开关信号输入接口、空压机泵启停信号输入接口、电动阀反馈信号输入接口、自动和手动清洗模式控制信号输入接口、机器人行走控制信号输入接口、机器人伸展收缩控制信号输入接口和卷放器卷放控制信号输入接口；
[0009] 所述开关量输出模块分别设有清洗泵信号输出控制端、真空泵信号输出控制端、液压泵输出控制端、压滤机泵输出控制端、空压机泵输出控制端、摄像照明输出控制端、报警输出控制端和电磁换向阀输出控制端，所述报警输出控制端与所述监视报警单元的报警器电气连接；
[0010] 所述模拟量输入模块分别设有机器人转向信号输入接口、机器人速度信号输入接口、卷放缆速度信号输入接口、编码信号输入接口、液位信号输入接口、压力信号输入接口、氧气浓度信号输入接口和可燃气体浓度信号输入接口；
[0011] 所述模拟量输出模块分别设有第一电磁比例换向阀输出控制端、第二电磁比例换向阀输出控制端和第三电磁比例换向阀输出控制端；
[0012] 所述机器人控制单元包括：自动和手动清洗模式控制信号输入端、机器人行走控制信号输入端、机器人伸展收缩控制信号输入端、机器人转向信号输入端和机器人速度信号输入端，所述自动和手动清洗模式控制信号输入端、机器人行走控制信号输入端、机器人伸展收缩控制信号输入端、机器人转向信号输入端和机器人速度信号输入端分别与所述阀控器的开关量输入模块的自动和手动清洗模式控制信号输入接口、机器人行走控制信号输入接口、机器人伸展收缩控制信号输入接口、机器人转向信号输入接口和机器人速度信号输入接口一一对应连接；
[0013] 所述系统控制单元包括：摄像照明信号输入端、清洗泵信号输入端、液压泵信号输入端、空压机泵信号输入端、真空泵信号输入控制端、压滤机泵信号输入端、脐带缆卷放器的卷放缆控制信号输入端和卷放缆速度信号输入端，所述摄像照明信号输入端、清洗泵信号输入端、液压泵信号输入端、空压机泵信号输入端、真空泵信号输入控制端、压滤机泵信号输入端、脐带缆卷放器的卷放缆控制信号输入端和卷放缆速度信号输入端分别与所述阀控器的开关量输入模块的摄像照明开关信号输入接口、清洗泵启停信号输入接口、液压泵启停信号输入接口、空压机泵启停信号输入接口、真空泵启停信号输入接口、压滤机泵启停信号输入接口、卷放器卷放控制信号输入接口和卷放缆速度信号输入接口一一对应连接；
[0014] 所述传感通讯单元包括：编码器、液位传感器、压力传感器、氧气浓度检测传感器、可燃气体浓度检测传感器、摄像头和电动阀，所述编码器、液位传感器、压力传感器、氧气浓度检测传感器、可燃气体浓度检测传感器分别经安全栅与所述阀控器的模拟量输入模块的编码信号输入接口、液位信号输入接口、压力信号输入接口、氧气浓度信号输入接口和可燃气体浓度信号输入接口一一对应连接；所述摄像头与所述监视报警单元的监视器通信连接；所述电动阀与所述阀控器的开关量输入模块的电动阀反馈信号输入接口连接。
[0015] 本发明的有益效果为：通过阀控器将监视报警单元、机器人控制单元、系统控制单元和传感通讯单元有机连接成控制清洗机器人进行清洗的监控系统，该系统能对清洗机器人的运行进行监控，能对清洗的储油罐内状态进行监测，通过清洗的安全性和清洗效率。
附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0017] 图1为本发明实施例提供的监控系统的各部分连接示意图；
[0018] 图2为本发明实施例提供的控制台的示意图；
[0019] 图3为本发明实施例提供的监控系统的应用设置状态示意图；
[0020] 图2中各标号对应部件为：1-监视器；2-一体式工控机；3-控制台面板；4-键盘；5-开关；6-控制柜；7-报警器；
[0021] 图3中各标号对应的部件为：31-监控系统；32-清洗机器人；33-气体检测传感器；34-污水回收装置；35-动力装置；36-给水装置；37-气体置换装置；38-储油罐；39-1区；310-
2区。
具体实施方式
[0022] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0023] 如图1所示，本发明实施例提供一种基于阀控器的储油罐清洗机器人的监控系统，用于机器人清洗储油罐的清洗系统中，包括：
[0024] 监视报警单元、阀控器、机器人控制单元、系统控制单元和传感通讯单元；其中，所述监视报警单元包括：一体式工控机、监视器和报警器，所述一体式工控机与监视器通信连接，监视报警单元的一体式工控机通过串口RS-232经MODBUS协议与所述阀控器通信连接；
[0025] 所述阀控器设有开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，其中，所述开关量输入模块分别设有清洗泵启停信号输入接口、真空泵启停信号输入接口、液压泵启停信号输入接口、压滤机泵启停信号输入接口、摄像照明开关信号输入接口、空压机泵启停信号输入接口、电动阀反馈信号输入接口、自动和手动清洗模式控制信号输入接口、机器人行走控制信号输入接口、机器人伸展收缩控制信号输入接口和卷放器卷放控制信号输入接口；
[0026] 所述开关量输出模块分别设有清洗泵信号输出控制端、真空泵信号输出控制端、液压泵输出控制端、压滤机泵输出控制端、空压机泵输出控制端、摄像照明输出控制端、报警输出控制端和电磁换向阀输出控制端，所述报警输出控制端与所述监视报警单元的报警器电气连接；
[0027] 所述模拟量输入模块分别设有机器人转向信号输入接口、机器人速度信号输入接口、卷放缆速度信号输入接口、编码信号输入接口、液位信号输入接口、压力信号输入接口、氧气浓度信号输入接口和可燃气体浓度信号输入接口；
[0028] 所述模拟量输出模块分别设有第一电磁比例换向阀输出控制端、第二电磁比例换向阀输出控制端和第三电磁比例换向阀输出控制端；
[0029] 所述机器人控制单元包括：自动和手动清洗模式控制信号输入端、机器人行走控制信号输入端、机器人伸展收缩控制信号输入端、机器人转向信号输入端、机器人速度信号输入端，所述自动和手动清洗模式控制信号输入端、机器人行走控制信号输入端、机器人伸展收缩控制信号输入端、机器人转向信号输入端和机器人速度信号输入端分别与所述阀控器的开关量输入模块的自动和手动清洗模式控制信号输入接口、机器人行走控制信号输入接口、机器人伸展收缩控制信号输入接口、机器人转向信号输入接口、机器人速度信号输入接口一一对应连接；
[0030] 所述系统控制单元包括：摄像照明信号输入端、清洗泵信号输入端、液压泵信号输入端、空压机泵信号输入端、真空泵信号输入控制端、压滤机泵信号输入端、脐带缆卷放器的卷放缆控制信号输入端和卷放缆速度信号输入端，所述摄像照明信号输入端、清洗泵信号输入端、液压泵信号输入端、空压机泵信号输入端、真空泵信号输入控制端、压滤机泵信号输入端、脐带缆卷放器的卷放缆控制信号输入端和卷放缆速度信号输入端分别与所述阀控器的开关量输入模块的摄像照明开关信号输入接口、清洗泵启停信号输入接口、液压泵启停信号输入接口、空压机泵启停信号输入接口、真空泵启停信号输入接口、压滤机泵启停信号输入接口、卷放器卷放控制信号输入接口和卷放缆速度信号输入接口一一对应连接；
[0031] 所述传感通讯单元包括：编码器、液位传感器、压力传感器、氧气浓度检测传感器、可燃气体浓度检测传感器、摄像头和电动阀，所述编码器、液位传感器、压力传感器、氧气浓度检测传感器、可燃气体浓度检测传感器分别经安全栅与所述阀控器的模拟量输入模块的编码信号输入接口、液位信号输入接口、压力信号输入接口、氧气浓度信号输入接口和可燃气体浓度信号输入接口一一对应连接；所述摄像头与所述监视报警单元的监视器通信连接；所述电动阀与所述阀控器的开关量输入模块的电动阀反馈信号输入接口连接。
[0032] 上述监控系统中，各单元作用如下：监视报警单元：对机器人作业环境及位姿进行实时监控，并能及时报警处理；
[0033] 阀控器：作为机器人监控系统控制器，根据输入信号进行运算，输出信号进行相应动作；
[0034] 机器人控制单元：控制机器人运动、伸展收缩、及调节机器人动作参数；
[0035] 系统控制单元：控制系统配套设备开关、启停和动作；
[0036] 传感通讯单元：实时采集机器人及系统设备作业过程中的信息，并传送给阀控器。
[0037] 上述监控系统中，所述阀控器的开关量输出模块的电磁换向阀输出控制端以及所述模拟量输出模块的第一电磁比例换向阀输出控制端、第二电磁比例换向阀输出控制端和第三电磁比例换向阀输出控制端上均连接有安全栅。
[0038] 上述监控系统中，所述监视报警单元的一体式工控机上连接有键盘；
[0039] 所述阀控器的开关量输出模块的清洗泵信号输出控制端、真空泵信号输出控制端、液压泵输出控制端、压滤机泵输出控制端、空压机泵输出控制端、摄像照明输出控制端上分别设有开关。
[0040] 上述监控系统还包括：控制台，由控制柜、水平设在所述控制柜上端的控制台面板以及竖直设在所述控制柜上端并处于所述操作台后端的显示面板构成；
[0041] 所述监视报警单元的一体式工控机和监视器分别设在所述控制台的显示面板中；
[0042] 所述监视报警单元的报警器、所述一体式工控机的键盘和与阀控器连接的各开关均设在所述控制台的控制台面板上；
[0043] 所述阀控器设在所述控制台的控制柜内。
[0044] 通过设置控制台，使得该监控系统中的阀控器，一体式工控机和监视器均集成在一个控制台中，报警器、操作开关、键盘安装于在控制台面板上，电磁阀集成在液压泵站的阀块上。另外，摄像头及LED灯安装在清洗机器人上，可燃气体浓度检测传感器、氧气浓度检测传感器放置于所清洗的储油罐内中心，其余传感器按类别安装使用在对应设备上。为保证作业安全，该监控系统中使用的电气设备均采用防爆型电气设备。
[0045] 上述监控系统中，阀控器与24V电源连接，由24V电源供电。
[0046] 下面结合具体实施例对本发明的监控系统作进一步说明。
[0047] 本实施例的一种基于阀控器的储油罐清洗机器人监控系统，包括：机器人控制单元、系统控制单元、传感通讯单元和监视报警单元；机器人控制单元包括自动清洗模式和手动清洗模式，机器人行走控制和伸展收缩控制；系统控制单元包括摄像照明、清洗泵、液压泵、空压机泵、真空泵、压滤机泵的启停控制和脐带缆卷放器的卷放缆控制；传感通讯单元包括摄像头、编码器、可燃气体浓度检测传感器、氧气浓度检测传感器、液位传感器、压力传感器和电动阀；监视报警单元包括一体式工控机、监视器和报警器。
[0048] 上述系统中的机器人控制单元包括自动清洗模式和手动清洗模式，机器人行走控制和伸展收缩控制；自动清洗模式通过预先设定参数使机器人在罐内按规划路径完成定点清洗，手动清洗模式通过工人手动操作完成机器人在罐内的清洗作业；机器人行走控制采用双液压马达驱动，差速转向的原理，通过阀控器控制第一电磁比例换向阀控制机器人左液压马达，第二电磁比例换向阀控制机器人右液压马达；机器人伸展收缩控制采用液压油缸驱动连杆机构原理，通过电磁换向阀控制第一液压油缸和第二液压油缸同时伸缩。通过操作台面板上的前进后退、转向开关实现机器人的转向，通过速度旋钮控制机器人的速度；机器人前进时，左右液压马达正转；机器人后退时，左右液压马达反转；机器人左转时，左液压马达反转，右液压马达正转；机器人右转时，左液压马达正转，右液压马达反转。
[0049] 上述系统中的系统控制单元包括摄像照明、清洗泵、液压泵、空压机泵、真空泵、压滤机泵的启停控制和脐带缆卷放器的卷放缆控制；阀控器对摄像照明、清洗泵、液压泵、空压机泵、真空泵、压滤机泵进行起保停控制；上述设备可以通过实体开关控制，当监控系统报警时，阀控器会关闭上述设备，此时锁死上述设备直到报警解除；阀控器通过第三电磁比例换向阀控制脐带缆卷放器液压马达，进而调节脐带缆的卷放和速度。卷放器可以在手动清洗模式下进行单独控制，也可以在自动清洗模式下自动匹配机器人运动控制。
[0050] 上述系统中的传感通讯单元包括摄像头、编码器、可燃气体浓度检测传感器、氧气浓度检测传感器、液位传感器、压力传感器和电动阀；摄像头配带LED灯用来观测机器人周围环境，编码器用来检测机器人左右液压马达和脐带缆卷放器液压马达的转速，可燃气体浓度检测传感器用来检测罐内可燃气体浓度，氧气浓度检测传感器用来检测罐内氧气浓度，液位传感器用来检测清洗水箱和污水罐的液位，压力传感器用来检测液压系统和给水系统的压力，电动阀反馈的信号用来检测泵处于的状态。
[0051] 上述系统中的监视警单元包括一体式工控机、监视器和报警器；一体式工控机通过串口RS-232、MODBUS协议与阀控器进行通讯，将阀控器采集的液压马达、可燃气体浓度、氧气浓度、电动阀反馈信号、水箱液位、污水罐液位、液压系统和给水系统工作压力信号进行实时显示与存储；监视器用来实时反映摄像头所发送的视频信息；报警器接受阀控器的控制，当出现危险情况时会即刻报警提示。
[0052] 上述系统中的监控系统中的阀控器，一体式工控机和监视器均集成在一个控制台中，报警器、操作开关、键盘安装于在控制台面板上，电磁阀集成在液压泵站的阀块上；摄像头及LED灯安装在机器人上，可燃气体浓度检测传感器、氧气浓度检测传感器放置于罐内中心，其余传感器按类别安装使用在对应设备上；系统中使用的电气设备均为防爆型电气设备。
[0053] 本发明的监控系统设在储油罐机器人清洗系统内的方式如图3所示，控制清洗机器人及各装置对储油罐进行清洗。
[0054] 本发明的监控系统与现有技术相比：控制方便、智能化程度高、系统可靠性高，实现了储油罐机器人清洗作业的安全、高效、节能和环保。
[0055] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
