铝制液氮罐在线式连续温度液位监测装置的制作方法

本实用新型涉及液氮储存设备技术领域，特别是一种铝制液氮罐在线式连续温度液位监测装置。

背景技术：

液氮罐是在深冷环境下保存干细胞等生物组织最常见的装置，然而即使设计优良的液氮罐也不能避免液氮的耗损，因此液氮罐一般设有液位和温度监控装置，特别是用于干细胞储存的液氮罐。

现有的液氮罐，由于液氮的温度过低，缺少相应的低温液位传感器，通常通过检测液氮罐的重量变化来计算液氮罐内的液位，该方式存在计算精度差的缺点。另外，现有的液氮罐不能实现远程管理，且搬运不方便。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种对液氮罐内液位温度测量精度高，液氮缸搬运方便且可远程监控管理的铝制液氮罐在线式连续温度液位监测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种铝制液氮罐在线式连续温度液位监测装置，包括罐体、PLC控制器、低温液位传感器、低温温度传感器、声光报警器、触控显示屏、无线通讯模块、云服务器和罐体拖车；所述罐体包括内罐体和外罐体，所述内罐体和外罐体的夹层之间设有保温层，所述罐体的顶部开口处设有密封盖和锁定解锁密封盖的锁扣；所述罐体设于罐体拖车上，所述罐体内设有垂直于罐体底部的低温液位传感器，所述低温温度传感器设于罐体内，且所述低温温度传感器位于预设定的液氮液面以上；所述PCL控制器、声光报警器、触控显示屏和无线通讯模块设于罐体拖车上，所述低PLC控制器、温液位传感器、低温温度传感器、声光报警器、触控显示屏和无线通讯模块通过电源总线连接电源，所述低温液位传感器、低温温度传感器、声光报警器、触控显示屏和无线通讯模块通过数据总线和控制总线连接PLC控制器。

优选地，所述低温液位传感器包括空心管体、设于空心管体内的多个低温温度传感器以及设于空心管体顶部的数据处理器；所述多个低温温度传感器沿空心管体的轴心方向均匀排列设置，所述多个低温温度传感器的信号输出端与数据处理器对应的信号输入端连接，所述空心管体内相邻两个低温温度传感器之间的距离为1mm-30mm。

优选地，所述低温温度传感器为PT100温度传感器。

优选地，所述声光报警器包括语音播放器以及从上至下依次设置的红色LED指示灯、黄色LED指示灯和绿色LED指示灯。

优选地，所述罐体拖车的四周设有围栏，所述罐体拖车的底面四角设有万向轮，所述万向轮上设有锁紧机构。

本实用新型的有益效果是：

1、在罐体内直接设置液位传感器和温度传感器，从罐体内部检测液位和温度，检测数据更精准；

2、通过PLC控制器、低温液位传感器、低温温度传感器、声光报警器、触控显示屏、无线通讯模块和云服务器实现在线式的实时监控和远程管理；

3、设置配套的罐体拖车，使罐体的移动更方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中罐体的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例中低温液位传感器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的原理框图；

附图标记：10-罐体，11-外罐体，12-内罐体，13-密封盖，14-锁扣，20-PLC控制器，30-低温液位传感器，31-空心管体，32-数据处理器，40-低温温度传感器，50-声光报警器，51-红色LED指示灯，52-黄色LED指示灯，53-红色LED指示灯，54-语音播放器，60-触控显示屏，70-无线通讯模块，80-云服务器，90-罐体拖车。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例

如图1、图2、图4所示，一种铝制液氮罐在线式连续温度液位监测装置，包括罐体10、PLC控制器20、低温液位传感器30、低温温度传感器40、声光报警器50、触控显示屏60、无线通讯模块70、云服务器80和罐体拖车90；所述罐体10包括内罐体11和外罐体12，所述内罐体12和外罐体11的夹层之间设有保温层，所述罐体10的顶部开口处设有密封盖13和锁定解锁密封盖13的锁扣14；所述罐体10设于罐体拖车90上，所述罐体10内设有垂直于罐体10底部的低温液位传感器30，所述低温温度传感器40设于罐体10内，且所述低温温度传感器40位于预设定的液氮液面以上；所述PCL控制器20、声光报警器50、触控显示屏60和无线通讯模块70设于罐体拖车90上，所述低PLC控制器20、温液位传感器30、低温温度传感器40、声光报警器50、触控显示屏60和无线通讯模块70通过电源总线连接电源，所述低温液位传感器30、低温温度传感器40、声光报警器50、触控显示屏60和无线通讯模块70通过数据总线和控制总线连接PLC控制器20。

通过低温液位传感器30监测罐体10内的液氮的液位高度，通过低温传感器40监测罐体10内的温度，低温传感器40主要监测液面以上空气的温度；触摸显示屏60提供与PLC控制器20进行人机交互的界面，可用于设置各项参数和查看罐体10内液氮的各项参数；PLC控制器20内预设有最高液位值(即罐体10注好液氮后的初始液位值)和最低液位值(即罐体10中正常保存样品时的最低液位值)，同时可设定一个中间液位值，如“最低液位值+(最高液位值-最低液位值)*50％”，其中百分比值可根据需要选择，取值区间为20％-80％，以上最高液位值、中间液位值和最低液位值均可通过触摸显示屏60设置，也可通过云服务器80设置后经无线通讯模块70传送至PLC控制器20；当低温液位传感器30监测到罐体10内的液氮的液位在最高液位值和中间液位值之间时，PLC控制器通过声光报警器50提示液位正常，并将液位正常信息通过无线通讯模块70发送至云服务器80；当低温液位传感器30监测到罐体10内的液氮的液位在中间液位值和最低液位值之间时，PLC控制器通过声光报警器50提示液位预警，并将液位预警信息通过无线通讯模块70发送至云服务器80；当低温液位传感器30监测到罐体10内的液氮的液位在最低液位值以下时，PLC控制器通过声光报警器50提示液位报警，并将液位报警信息通过无线通讯模块70发送至云服务器80。

本实用新型通过上述操作达到对铝制液氮罐的在线式连续实时的监控。

在其中一个实施例中，如图3所示，所述低温液位传感器30包括空心管体31、设于空心管体31内的多个低温温度传感器40以及设于空心管体31顶部的数据处理器32；所述多个低温温度传感器40沿空心管体31的轴心方向均匀排列设置，所述多个低温温度传感器40的信号输出端与数据处理器32对应的信号输入端连接，所述空心管体31内相邻两个低温温度传感器40之间的距离为1mm-30mm。

由于罐体10内存储的是液态氮，其温度低至零下196度，现有的常规液位传感器无法适应如此酷寒的环境。因此，本实用新型通过多个低温温度传感器40来完成液位传感，具体的原理如下：

利用低温液体介质在气、液两种状态下的温度变化来检测其液位高度。通过空心管体31内的低温温度传感器40检测低温液体介质在气、液两种状态的临界点两边的温度差异，根据物质气、液转换条件可知，如果为液态，则温度一定低于临界点温度；如果为气态，则温度一定高于临界点温度。所以，根据空心管体31内的低温温度传感器40检测到的温度一定可以判断该低温温度传感器40处于介质的液体环境还是气体环境中，而每一个低温温度传感器40的高度是确定的，且高度数据均存储在PLC控制器20内，各低温温度传感器40的检测数据由数据处理器32集中发送至PLC控制器20。当检测到其中一个低温温度传感器40处于液体环境中，而其上方相邻的低温温度传感器40处于气体环境中时，就可以精确地判断出低温液体的液位高度。当然，根据低温温度传感器40的信号进行液位高度的分析和判断是由PLC控制器10来完成的，在电子集成和程序控制高度发达的今天，这不是困难的事情，PCL控制器20还可根据检测至的液位高度和罐体10内的温度计算出罐体10内的压力。

在本实施例中，由于低温液位传感器30采用的是多个低温温度传感器40的组合，因此，也无需再额外设置专门用于检测罐体10内温度的低温温度传感器40了，只需要选取低温液位传感器30中位于气体环境中的任一低温温度传感器40的数据即可作为罐体10内的温度数据，当然，为了达到更高的精度，可以将所有位于气体环境中的低温温度传感器40的温度数据求平均值作为罐体10内的温度数据。

空心管体31内相邻的两低温温度传感器40间的距离可根据所需精度来选择，所需精度高，则空心管体31内相邻的两低温温度传感器40间的距离小，所述精度低，则空心管体31内相邻的两低温温度传感器40间的距离大。

在其中一个实施例中，所述低温温度传感器40为PT100温度传感器。

PT100温度传感器的温度测量范围可从零下200度至800度，选取合适的PT100温度传感器即可用作本实用新型中的低温温度传感器40。

在其中一个实施例中，所述声光报警器包括语音播放器54以及从上至下依次设置的红色LED指示灯51、黄色LED指示灯52和绿色LED指示灯53。

当PLC控制器20判定液位正常时，可控制绿色LED指示灯53亮；当PLC控制器20判定液位预警时，可控制黄色LED指示灯52亮，并通过语音播放器54播放较为柔和的语音提示；当PLC控制器20判定液位报警时，可控制红色LED指示灯51亮，并通过语音播放器54播放较为急促强劲的语音提示。语音播放器54主要用于提示现场工作人员，可通过触摸显示屏60操作关闭语音提示。

在其中一个实施例中，所述罐体拖车90的四周设有围栏，所述罐体拖车90的底面四角设有万向轮，所述万向轮上设有锁紧机构。

通过在罐体拖车90四周设置围栏对罐体10进行保护，同时在罐体拖车90的底面四角设置万向轮，方便移动罐体10。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。