一种冷链物流管道电磁加减速系统及方法与流程

本发明属于冷链物流技术领域，具体涉及一种冷链物流管道电磁加减速系统及方法。

背景技术：

现代化物流技术的飞速发展给人们的生活带来便利的同时，人们的多样化需求也催生着现有物流技术的进步与新型物流技术的诞生，例如冷链物流技术。冷链物流是指冷冻物品在从供应地向接收地的实体流动过程中，将运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等功能有机结合起来。冷链物流比一般常温物流系统的要求更高、更复杂，建设投资也要大很多，是一个庞大的系统工程，其时效性要求冷链各环节具有更高的组织协调性，冷链物流的运作始终是和能耗成本相关联。

目前主流的冷链运输形式包括：空运、海运、铁路、公路等。这些传统的运输方式中，物流运输网络庞大，运输步骤繁杂，需要经过诸多程序，人工劳动强度高、效果差，搬运时有损伤、易出差错，运输环境不稳定，运输过程影响因素众多，容易受交通拥堵和雨雪天气等影响，难以管理和掌控。而管道传输系统的产生已不仅实现了物品传送，更实现了物流管理的优化，使物流运输及管理更加便捷高效。

虽然在气液运输领域，也有以管道作为媒介的，比如现有的城市自来水、暖气、煤气、石油和天然气输送管道、排污管道等。但是这类管道只能运输气液等流体物质，无法适应固体货物的运输需求。

目前对于固体货物的管道物流输送系统大多限于概念、设想的提出，固体货物管道物流系统涉及机械制造、动力传动、自动控制技术、土木工程施工等诸多领域，它的实施有相当的难度，技术、组织、投资方面要求都相当高，实现固体货物管道物流运输有许多问题尚未解决，包括对固体货物的预处理或预加工、连续地向管道投放固体货物、运输动力的配置、运输载体的回收和再利用等。

进一步的，在冷链物流领域，未见有采用管道运输方式的相关报道；而在传统管道运输领域，从未见有用于冷链物流领域的相关应用，对冷链物流管道运输中的中段加减速等问题则更无从涉及。申请人首次提出的一种冷链物流管道运输方式以及一种冷链物流管道电磁加减速系统及方法，旨在利用管道运输的优势，解决冷链物流长期面临的问题。

技术实现要素：

申请人认识到并提出，冷链管道运输系统中，因地质、地形等条件的影响，冷链传输管道会出现中间段弯管、上下坡、换向节点、中转节点等情况，同时由于摩擦等各种阻力的存在，冷链集装器在管道内运动过程中能量一直在损失，动力会逐渐下降，难以适应长路径的管道运输需求。

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种冷链物流管道电磁加减速系统及方法，如，上坡动力不足时需要为集装器加速已获得更大的能量，下坡速度过大时需要减速，以减小集装器与管道的碰撞冲击；在过弯管、换向节点、中转节点前需要适当的减速，以减少冷链集装器与管道间的冲击，过弯管、换向节点、中转节点后，需要加速，以补充弯管、换向节点、中转节点中的能量损失。本发明的冷链物流管道电磁加减速系统及方法，可以使货物运输过程中更加平稳，保障货物的良好品质，同时增加管道运输的传输距离，更易推广应用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种冷链物流管道电磁加减速系统；

冷链集装器运行于冷链传输管道中，所述冷链传输管道配置为所述冷链集装器的引导通道；所述冷链集装器内设冷链货仓，该冷链货仓内装载冷链货物；

所述冷链物流管道电磁加减速系统包括电磁加减速单元，其配置在冷链传输管道中间需加减速的管道段的前方即朝向运行而来的冷链集装器一侧；所述冷链集装器安装有磁铁；

所述电磁加减速单元配置为可选择性地产生与所述冷链集装器磁铁相异或相同的磁极，对运行而来的冷链集装器进行中间电磁加速或减速。

优选地，所述电磁加减速单元包括速度探测器，用于探测冷链集装器的运行速度和方向。

优选地，所述速度探测器至少包括第一探测器和第二探测器，均嵌入设置在所述电磁加减速单元前方的管壁中，不会突出内管壁，两个探测器相距预定距离布置，用于将探测到的冷链集装器到达时间传输给中央控制器，中央控制器根据两个探测器的时间信息，判断冷链集装器的运动方向，同时结合两个探测器的布置距离计算出冷链集装器的运动速度。

优选地，所述电磁加减速单元包括第一环形电磁加减速器；

所述第一环形电磁加减速器包括电磁线圈、电磁控制器；

所述电磁线圈围绕所述冷链传输管道的管壁，其构造为通入不同方向的电流，在所述电磁线圈包裹的管道区域产生不同方向的磁场，通过相反或相同的磁场对冷链集装器进行加速或减速。

优选地，所述冷链传输管道的管壁采用中空设计，包括管道内壁和管道外壁，所述电磁线圈设置在管道内壁和管道外壁之间。

优选地，所述电磁加减速单元包括多个与第一环形电磁加减速器结构相同的环形电磁加减速器，前后间隔设置，对冷链集装器进行分层级加速或减速。

优选地，对于可双向传输的冷链传输管道，中间需加减速的管道段后方即冷链集装器通过该管道段运行而去的一侧，也配置一套所述电磁加减速单元；

优选地，对于单向传输的冷链传输管道，中间需加减速的管道段后方即冷链集装器通过该管道段运行而去的一侧，还配置第三环形电磁加减速器，其结构与第一环形电磁加减速器相同，用于对通过该管道段之后的冷链集装器进行加速。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了如前所述的冷链物流管道电磁加减速系统的加减速方法，包括如下步骤：

(1)冷链集装器通过中间需加减速的管道段之前，探测冷链集装器的速度大小和方向，将信息反馈给中央控制器；

(2)将冷链集装器的速度与预设的所需速度大小范围进行比较；

(3)若，冷链集装器速度大于预设的所需速度的最大值，检测到冷链集装器的到达后向中央控制器发送信号，则中央控制器控制电磁加减速单元产生与冷链集装器磁铁磁极相同的磁极，对冷链集装器进行减速，并将其速度减至过预设的所需速度大小范围内；

(4)若，冷链集装器速度小于预设的所需速度的最小值，检测到冷链集装器的到达后向中央控制器发送信号，则中央控制器控制电磁加减速单元产生与冷链集装器磁铁磁极相异的磁极，对冷链集装器进行加速，并将其速度加至预设的所需速度大小范围内；

(5)冷链集装器通过该管道段。

优选地，在步骤(3)和(4)中，中央处理器依据冷链集装器与预设的所需速度的最大值最小值的差值和/或冷链集装器的质量，计算通过电磁加减速器的电流的大小和方向。

优选地，还包括步骤：

(6)按照步骤(3)和(5)，冷链集装器通过该管道段后，根据冷链集装器通过该管道段损失的能量值，再对冷链集装器进行加速，补充冷链集装器的能量损失，保持传输的动力。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，还提供了一种冷链物流管道系统，包括前述的冷链物流管道电磁加减速系统，冷链集装器，冷链传输管道，驱动装置；

所述冷链集装器在所述驱动装置的驱动下，在所述冷链传输管道中运行。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明在冷链物流领域，开创性地提出了一种冷链物流管道电磁加减速系统，突破了流体管道的限制，实现了冷链货物的管道传输，在特殊管道环境(中间段弯管、上下坡、换向节点、中转节点等)中设置电磁加减速单元，根据检测得到冷链集装器的速度，对冷链集装器进行加速或减速，以使冷链集装器能够平稳的通过特殊环境的管道，同时又不会能量损耗而丧失动力。

2、通过固定管道实现点对点的自动化运输，安全高速、低噪低阻，极大地提升运输效率，有效解决冷链物流最后一公里的问题。

3、点对点的管道传输形式，空间相对封闭，温度湿度等环境因素相对恒定且可控；不会受到交通拥堵、交通事故、恶劣天气的影响，且不存在汽车尾气、航空废气、航运排污等环境问题，总体能耗低。

4、本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，在中间需加减速的管道段的前方，通过一种相对无损的方式进行加减速作业，特别是通过电磁加减速单元和冷链集装器的电磁铁或永磁铁构造，可选择性地产生电磁加减速单元与冷链集装器磁铁相异或相同的磁极，对运行而来的冷链集装器进行中间电磁加速或减速，避免了传统收发段负压减速或喷气反力减速不可避免带来的冲击，本发明无论收发端采用何种驱动方式(电磁、电磁驱动、自行走等)，中间电磁加减速单元在电磁反力加减速方式丝毫不影响中间段冷链集装器的正常运行，又能充分保护冷链货物的运输安全。

5、本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，通过环形电磁加减速器的构造，电磁线圈的匝数根据需求可调整，环形电磁加减速线圈通入不同方向的电流时，线圈两端会产生不同的磁极，当磁极与集装器端部电磁铁磁极相同时，对集装器排斥，即减速；当磁极与集装器端部电磁铁磁极相异时，对集装器吸引，即加速，从而同一个环形电磁加减速器可以兼顾加速和减速功能。

6、本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，一方面，冷链传输管道的管壁采内壁和外壁的中空设计，管道内壁和管道外壁之间均布加强肋板，保证隔热性的同时满足管道的强度，以段为单位的管道与管道之间通过法兰连接；另一方面，将电磁线圈设置在管道内壁和管道外壁之间，无论是管道埋地还是架空都基本不外露，对电磁线圈进行由了有效地保护，而且，在特殊管道段预制时就能方便的进行安装，加快了施工速度。

7、本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，可以根据需求设置多套电磁加减速单元前后间隔设置，对冷链集装器进行分层级加速或减速，以实现冷链集装器速度的更精确控制。

8、本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，对于可双向传输的冷链传输管道，中间需加减速的管道段的前方和后方均配置一套或多套电磁加减速单元，无论冷链集装器从管道段的哪个方向而来，系统都能实现该方向上的加减速，适应能力强，自动化程度高。

9、本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，对于单向传输的冷链传输管道，中间需加减速的管道段前方设置一套完整的电磁加减速单元，后方只需配置其中的一个环形电磁加减速器，就可以实现对通过该管道段之后的冷链集装器进行加速，精简了系统组成，节约了成本。

附图说明

图1是本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的组成示意图；

图2是本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的环形电磁加减速器结构组成轴向示意图；

图3是本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的环形电磁加减速器结构组成周向示意图；

图4是本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的冷链集装器过弯管加减速流程的过弯前减速示意图；

图5是本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的冷链集装器过弯管加减速流程的过中间管道段前加速示意图；

图6是本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的冷链集装器过弯管加减速流程的过弯示意图；

图7是本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的冷链集装器过弯管加减速流程的过弯后加速示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

如图1-7所示，本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，冷链集装器9运行于冷链传输管道7中，所述冷链传输管道7配置为所述冷链集装器9的引导通道；所述冷链集装器9内设冷链货仓，该冷链货仓内装载冷链货物。

所述冷链物流管道电磁加减速系统包括电磁加减速单元，其配置在冷链传输管道7中间需加减速的管道段的前方即朝向运行而来的冷链集装器9一侧；所述冷链集装器9安装有磁铁。

所述电磁加减速单元配置为可选择性地产生与所述冷链集装器9磁铁相异或相同的磁极，对运行而来的冷链集装器9进行中间电磁加速或减速。

本发明在冷链物流领域，开创性地提出了一种冷链物流管道电磁加减速系统，突破了流体管道的限制，实现了冷链货物的管道传输，在特殊管道环境(中间段弯管、上下坡、换向节点、中转节点等)中设置电磁加减速单元，根据检测得到冷链集装器的速度，对冷链集装器进行加速或减速，以使冷链集装器能够平稳的通过特殊环境的管道，同时又不会能量损耗而丧失动力。通过固定管道实现点对点的自动化运输，安全高速、低噪低阻，极大地提升运输效率，有效解决冷链物流最后一公里的问题。点对点的管道传输形式，空间相对封闭，温度湿度等环境因素相对恒定且可控；不会受到交通拥堵、交通事故、恶劣天气的影响，且不存在汽车尾气、航空废气、航运排污等环境问题，总体能耗低。

本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，在中间需加减速的管道段的前方，通过一种相对无损的方式进行加减速作业，特别是通过电磁加减速单元和冷链集装器的电磁铁或永磁铁构造，可选择性地产生电磁加减速单元与冷链集装器磁铁相异或相同的磁极，对运行而来的冷链集装器进行中间电磁加速或减速，避免了传统收发段负压减速或喷气反力减速不可避免带来的冲击，本发明无论收发端采用何种驱动方式(电磁、电磁驱动、自行走等)，中间电磁加减速单元在电磁反力加减速方式丝毫不影响中间段冷链集装器的正常运行，又能充分保护冷链货物的运输安全。

优选地，所述电磁加减速单元包括速度探测器，用于探测冷链集装器9的运行速度和方向，例如通过现有的卫星如gps、北斗定位技术实现。在此还提供一种实施方式。

如图1所述，所述速度探测器至少包括第一探测器1和第二探测器2，均嵌入设置在所述电磁加减速单元前方的管壁中，不会突出内管壁，两个探测器相距预定距离布置，用于将探测到的冷链集装器到达时间传输给中央控制器，中央控制器根据两个探测器的时间信息，判断冷链集装器的运动方向，同时结合两个探测器的布置距离计算出冷链集装器的运动速度，与冷链集装器顺利通过特殊管道环境所需的速度范围进行比较，根据比较结果，判断冷链集装器的加减速的需求，并计算对冷链集装器加减速所需的电流大小和方向，以使冷链集装器经过加减速后满足通过特殊管道环境所需的速度范围；

如图1-3所示，所述电磁加减速单元包括第一环形电磁加减速器3。所述第一环形电磁加减速器3包括电磁线圈301、电磁控制器302、信号线303。所述电磁线圈301围绕所述冷链传输管道7的管壁，其构造为通入不同方向的电流，在所述电磁线圈301包裹的管道区域产生不同方向的磁场，通过相反或相同的磁场对冷链集装器9进行加速或减速。本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，通过环形电磁加减速器的构造，电磁线圈的匝数根据需求可调整，环形电磁加减速线圈通入不同方向的电流时，线圈两端会产生不同的磁极，当磁极与集装器端部电磁铁磁极相同时，对集装器排斥，即减速；当磁极与集装器端部电磁铁磁极相异时，对集装器吸引，即加速，从而同一个环形电磁加减速器可以兼顾加速和减速功能。

优选地，所述冷链传输管道7的管壁采用中空设计，包括管道内壁和管道外壁，所述电磁线圈设置在管道内壁和管道外壁之间。本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，一方面，冷链传输管道的管壁采内壁和外壁的中空设计，管道内壁和管道外壁之间均布加强肋板，保证隔热性的同时满足管道的强度，以段为单位的管道与管道之间通过法兰连接；另一方面，将电磁线圈设置在管道内壁和管道外壁之间，无论是管道埋地还是架空都基本不外露，对电磁线圈进行由了有效地保护，而且，在特殊管道段预制时就能方便的进行安装，加快了施工速度。

如图1所示，所述冷链物流管道电磁加减速系统还包括多组触发器，包括第一触发器8和第二触发器6。触发器设置在环形电磁加减速器的前后端，当检测到冷链集装器时，向中央控制器通过信号线或无线方式发送信号，中央控制器根据加减速需求向环形电磁加减速器发送控制命令。

如图1所示，所述电磁加减速单元包括多个与第一环形电磁加减速器3结构相同的环形电磁加减速器，如图1所示还包括结构相同的第二环形电磁加减速器4，与其前后间隔设置，对冷链集装器9进行分层级加速或减速。本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，可以根据需求设置多套电磁加减速单元前后间隔设置，对冷链集装器进行分层级加速或减速，以实现冷链集装器速度的更精确控制。

优选地，对于可双向传输的冷链传输管道7，中间需加减速的管道段后方即冷链集装器9通过该管道段运行而去的一侧，也配置一套所述电磁加减速单元；本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，对于可双向传输的冷链传输管道，中间需加减速的管道段的前方和后方均配置一套或多套电磁加减速单元，无论冷链集装器从管道段的哪个方向而来，系统都能实现该方向上的加减速，适应能力强，自动化程度高。

优选地，对于单向传输的冷链传输管道7，中间需加减速的管道段后方即冷链集装器9通过该管道段运行而去的一侧，还配置第三环形电磁加减速器5，其结构与第一环形电磁加减速器3相同，用于对通过该管道段之后的冷链集装器进行加速。本发明的冷链物流管道电磁加减速系统，对于单向传输的冷链传输管道，中间需加减速的管道段前方设置一套完整的电磁加减速单元，后方只需配置其中的一个环形电磁加减速器，就可以实现对通过该管道段之后的冷链集装器进行加速，精简了系统组成，节约了成本。

如图4-7所示，本发明的冷链物流管道电磁加减速系统的加减速方法，包括如下步骤：

(1)冷链集装器9通过中间需加减速的管道段之前，探测冷链集装器9的速度大小和方向，将信息反馈给中央控制器。具体地，第一探测器1将探测到的冷链集装器到达时间反馈给中央控制器；第二探测器2将探测到的集装器到达时间反馈给中央控制器。

(2)将冷链集装器9的速度与预设的所需速度大小范围进行比较。具体地，中央控制器根据探测器探测到冷链集装器的先后时间判断冷链集装器的运动方向，根据时间差计算冷链集装器的运动速度，将冷链集装器速度与过弯所需的速度范围进行比较。

(3)若，冷链集装器9速度大于预设的所需速度的最大值，第一触发器8检测到冷链集装器后向中央控制器发送信号，则中央控制器将计算所得的电流大小及方向发送给电流控制器，电流控制器为线圈通入指定大小和方向的电流，产生与冷链集装器端部电磁铁磁极相同的磁极，对冷链集装器进行减速，并将其速度减至过预设的所需速度大小范围内；

(4)若，冷链集装器9速度小于预设的所需速度的最小值，第一触发器8检测到冷链集装器后向中央控制器发送信号，则中央控制器将计算所得的电流大小及方向发送给电流控制器，电流控制器为线圈通入指定大小和方向的电流，产生与冷链集装器端部电磁铁磁极相异的磁极，对冷链集装器进行加速，并将其速度加至预设的所需速度大小范围内；

(5)冷链集装器9通过该管道段。

优选地，还包括步骤：

(6)按照步骤(3)和(5)，冷链集装器9通过该管道段后，根据冷链集装器9通过该管道段损失的能量值，再对冷链集装器9进行加速，补充冷链集装器9的能量损失，保持传输的动力。

由于本发明的冷链集装器需要运行于中间段弯管、上下坡、换向节点、中转节点等特殊管道环境，因此对于冷链集装器也需要针对性的设计，例如柔性集装器，具体的柔性集装器方式可参照本申请人在先提交的中国专利申请《一种冷链物流管道运输柔性集装器》(cn2018113790389或cn2018219098664)，在此将这些专利全文引用于此。

优选地，多台所述冷链集装器9前后依次串联编组运行；所述平移收发器1同时发送或接收多台串联在一起的冷链集装器9，实现冷链集装箱编组发送和接收。具体的互连或串联方式可参照本申请人在先提交的中国专利申请《一种冷链物流管道内互连式运输器》(cn2018110436759或cn2018214637339)，或中国专利申请《一种冷链物流管道运输柔性集装器》(cn2018113790389或cn2018219098664)，在此将这些专利全文引用于此。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。