用于追蹤容器、特別是冶金容器的金屬工業設施及方法與流程

背景技術：

在冶金工業設施中，使用冶金容器來運輸生鐵水、鋼液、液態渣、廢金屬等。例如，多個容器（30個或更多個，取決于煉鋼廠的容量）被用在煉鋼廠中的不同設施部件（例如，轉爐、電爐電弧（electricfurnacearc）等）中。這些容器穿過設施部件之間的不同路徑。設施操作者和起重機駕駛員必須確保正確的容器被安置在正確的設施地點處。從品質的角度考慮（容器中的生鐵/鋼浴液盡可能少地冷卻）并且出于節省能量的原因兩者，應當爭取可能的最大的容器的熱裝（hotcharge）。煉鋼廠中的容器例如在鋼從電爐電弧/轉爐被排空到容器中之前被加熱。此外，不應當在相同的容器中連續運輸具體的鋼種，原因在于小的殘余量能夠化學地影響彼此（例如，具體的不銹鋼種或另外地鋼合金）。

出于該原因，在各種追蹤位置處檢測在操作期間使用的冶金容器。以此方式獲得的信息被轉送到共用控制系統。取決于工廠的大小，這些追蹤位置可以分開很遠：例如，在鋼包作為冶金容器的情形中，這些是轉爐、鋼包爐、卸料坑（dischargepit）、鋼包加熱器等。在渣罐作為冶金容器的情形中，這些是電弧爐和渣坑。在魚雷車作為冶金容器的情形中，這些是鼓風爐、卸料坑等。僅使用有線連接。用于各個追蹤位置到共用的plc（可編程邏輯控制器）的數據連接的長纜線是其結果，并且導致非常高的成本并且也非常易受故障影響。

kr100685049b1公開了一種用于追蹤廢屑槽的裝置，其中rfid應答器布置在所述槽上。連接到評估裝置并與評估裝置通信的rfid讀取器布置在金屬加工設施內側的預定位置處。rfid讀取器檢測布置在槽上的rfid應答器的存在，并將對應的檢測信號傳輸到評估裝置。

us2011/0251712a公開了一種冶金設施，其中rfid應答器布置在設施構件上。連接到評估裝置并與評估裝置通信的rfid讀取器布置在金屬加工設施內側的預定位置處。rfid讀取器檢測布置在構件上的rfid應答器的存在，并將對應的檢測信號傳輸到評估裝置。

ep2141414a1公開了從控制平臺與卡車無線通信的實踐。

技術實現要素：

第一個目的是陳述一種用于以簡化且無誤差的方式追蹤容器的具有多個處理站的金屬工業設施，其解決以上提及的問題。第二個目的涉及用于追蹤容器的簡化方法，其解決以上提及的問題。

通過陳述具有多個處理站的金屬工業設施實現所述第一個目的，容器，具體地冶金容器，至少部分地穿過所述金屬工業設施，其中，所述容器裝配有具有應答器數據的應答器，并且其中，至少一個第一追蹤位置設在所述金屬工業設施中并且包括至少一個第一讀取站，所述第一讀取站用于在所述應答器的輔助下的運動經過所述第一追蹤位置的容器的通信，具體地用于利用所述應答器數據識別運動經過的容器，并且其中，至少一個網關被設在所述金屬工業設施中，并且其中，至少所述第一讀取站出于通信目的無線地連接到所述網關，具體地用于傳輸所述應答器數據。這使得能夠以簡化的方式追蹤所述容器。

通過陳述用于在具有多個處理站的金屬工業設施中追蹤冶金容器的方法實現所述第二個目的，其中所述冶金容器至少部分地穿過所述金屬工業設施，其中，所述冶金容器裝配有具有應答器數據的應答器，并且其中，運動經過第一追蹤位置的所述容器在所述應答器的輔助下與包括至少一個第一讀取站的所述第一追蹤位置通信，具體地利用應答器數據識別運動經過的容器，并且其中，至少所述第一讀取站與設在所述金屬工業設施中的至少一個網關無線地通信，具體地無線地傳輸所述應答器數據。

為了進一步描述和解釋，利用常規表達方式。

本發明公開一種在工廠內使用以追蹤冶金容器的追蹤系統的追蹤位置的無線數據連接。為了追蹤冶金容器，容器通常裝配有應答器。該應答器能夠被牢固地或松脫地連接到容器。追蹤位置位于工廠場所內或另外地工廠場所外的多個地點處。如果具有應答器的容器被導引經過這種追蹤位置，則這由安裝在該處的讀取站檢測到。由于各個追蹤位置可能遠離彼此，因此它們彼此之間經由無線接口連接并且經由中央網關彼此連接。負責組織以此方式形成的網絡的無線節點被稱作中央網關或另外地被稱作接入點。可以例如利用wlan、無線hart、isa100或能夠被用于傳輸數據的任何其它無線標準來實現被用以將各個讀取站連接到中央網關的無線接口。

本發明使得可能在不干擾正在進行的生產的情況下容易地安裝用于追蹤冶金容器的系統。根據本發明，追蹤位置也能夠在極難通達的位置處實現。本發明還通過省略用于數據連接的纜線而產生成本節省，因此快速地分期償還設施成本。本發明有利地導致低維護工作，因為不存在能夠被損壞的纜線。還產生了容器的簡化的狀態監測。

從屬權利要求列出能夠以任何期望的方式彼此結合以便實現其它優點的其它有利措施。

優選地提供第二追蹤位置并且其優選地包括至少一個第二讀取站，第二讀取站用于在應答器的輔助下的運動經過的容器的通信，具體地用于利用應答器數據識別運動經過的容器。在此情形中，至少第一追蹤位置和第二追蹤位置無線地連接到網關并且無線地連接到彼此，因此能夠無線地追蹤容器。各個追蹤位置能夠或者全部聯網到中央網關（接入點），或者例如在無線hart或isa100網絡的情形中能夠以聯網網格（所謂的網狀網格）的形式連接。在網格的情形中，每個追蹤位置均能夠聯網到每個其它追蹤位置。其具有僅使用一個網關就能夠覆蓋非常大的區域的優點，但是如果追蹤位置失效，則也能夠同時提供經由其它節點的替代性路徑。這被用于增加失效安全性。所有追蹤位置或僅孤立的追蹤位置中的任一者也能夠無線地鏈接到彼此，以便追蹤冶金容器。

替代性地或額外地，金屬工業設施具有包括至少一個第二讀取站的第二追蹤位置，第二讀取站用于在應答器的輔助下的運動經過的容器的通信，具體地用于利用應答器數據識別運動經過的容器，其中，至少第一追蹤位置和第二追蹤位置無線地連接到彼此，因此第二追蹤位置經由第一追蹤位置無線地連接到網關，并且因此能夠無線地追蹤容器。

在一個示例性配置中，網關包括用于從讀取站的無線接口傳輸至少應答器數據的無線接口。能夠例如利用wlan、無線hart、isa100或能夠被用于傳輸數據的任何其它無線標準來實現被用以將各個讀取站連接到中央網關的無線接口。中央網關相應地具有能夠被用以為控制系統或用戶控制器提供數據的接口。

在優選配置中，所述讀取站包括用于與所述應答器通信的至少一個天線、讀取器和具有用于將應答器數據無線地傳輸到網關的無線接口的評估系統。該天線可以是例如rfid天線或另外地用于檢測saw應答器的saw天線。讀取器也可以是用于讀取rfid應答器的裝置或另外地是用于讀取saw應答器的裝置。評估系統評估由讀取器獲取的應答器數據并且經由無線接口將所述數據傳輸到中央網關。被安裝在設施中的所有其它讀取站也同樣地這樣做。網關評估信息，例如哪個容器何時在何處，并且將該信息轉送至中央控制系統。

所述讀取站優選地包括用于與所述應答器通信的至少一個天線和具有用于至少將應答器數據無線地傳輸到網關的無線接口的讀取器。同樣在此情形中，評估系統能夠連接在網關下游。也就是說，評估系統未設在讀取站上/中，而是設在中央網關中。在此情形中，評估系統從中央網關取回所有數據、評估所述數據，然后使得所述數據可用于控制系統。也同樣地可以想到不具有評估系統的布置。在此情形中，向控制系統提供原始數據。

所述讀取站優選地具有至少一個傳感器，具體地傾斜度傳感器和/或加速度傳感器，其確定與所述天線相關的傾斜度數據。在此情形中，傳感器例如被設在天線上。評估系統能夠因此使用至少由該傾斜度傳感器和/或加速度傳感器提供的數據記錄作為額外輸入。傾斜度傳感器和/或加速度傳感器優選地被緊固到天線，具體地rfid天線或saw天線。天線的傾斜度因此由傾斜度傳感器和/或加速度傳感器確定。結果能夠被用于確定天線是否已經由于例如運動經過的車輛或起重機而移動。因此可能借助于傾斜度傳感器/加速度傳感器監測正確的天線取向。

讀取站優選地包括用于測量天線的溫度和/或讀取站自身的溫度的溫度傳感器。評估系統因此能夠至少使用來自該溫度傳感器的數據記錄作為額外輸入。這能夠被用于監測天線的溫度或評估電子器件自身的溫度。如果確定已經超過最大可容許溫度，則這可被報告至連接的狀態監測系統或維護管理系統。因此可能監測電子器件中出現的溫度并且可能警告維護人員的成員。

優選地提供至少無線地轉送從第一追蹤位置接收的數據的至少一個中繼站。該中繼站被用以增大無線數據傳輸的范圍。這些中繼站不獲取任何測量數據并且僅將無線傳輸的測量值轉送到下一站。

應答器優選地是rfid應答器。但是，也可能使用其它合適的應答器。

能夠優選地借助于電池向至少一個讀取站供應電能。所述至少一個讀取站還可以包括至少監測電池溫度和/或電池電壓和/或電池電流強度的評估系統。也就是說，各個讀取站優選地由電池供能。在此情形中，讀取站完全是無線的。在此情形中，必須安排定期的電池更換。如果電壓供應呈電池的形式，則因此能夠將評估系統設計為使得其監測電源電壓，例如，相對于電池溫度、電壓、電流強度、剩余容量。如果評估系統確定電池達到臨界狀態，則能夠經由用戶控制器通知操作者。同樣能夠想到的是，評估系統警告連接的狀態監測系統（下文被稱作狀況監測系統）或在維護管理系統中產生維護命令。

額外地或替代性地，所述至少一個讀取站也能夠借助于纜線被供應以電能。額外地或替代性地，所述至少一個讀取站能夠借助于能量采集被供應以電能。具體地，當電池更換是不期望的或者被用作無故障電源的額外安全設備時，情況是這樣。

優選地，借助于從至少一個讀取站傳輸的無線電信號詢問（query）應答器。

所述金屬工業設施優選地是冶金工業設施，具體地是煉鋼廠。能夠在根據本發明的金屬工業設施中執行所述方法。

附圖說明

參照附圖，本發明的其它特征、性質和優點將從以下描述中顯現，附圖中：

圖1示意性地示出根據本發明的設施，

圖2示意性地示出設施中的根據本發明的追蹤位置的第一示例，

圖3示意性地示出設施中的根據本發明的追蹤位置的第二示例，

圖4示意性地示出設施中的根據本發明的追蹤位置的第三示例，

圖5示意性地示出具有追蹤位置的煉鋼廠。

具體實施方式

雖然借助于優選的示例性實施例更具體地詳細說明和描述了本發明，但本發明不受所公開的示例限制。在不脫離如由以下專利權利要求限定的本發明的保護的范圍的情況下，本領域技術人員能夠推斷出這些示例的變型。

本發明涉及在工廠內使用以追蹤冶金容器的追蹤系統的追蹤位置的無線數據連接。

圖1示意性地示出根據本發明的設施。為了追蹤冶金容器，容器1通常裝配有應答器2。該應答器2能夠牢固地或松脫地連接到容器1。所謂的追蹤位置9（圖5）位于工廠內的多個地點處（然而，工廠場所外的地點也是可以想到的）。在此情形中，追蹤位置9（圖5）被理解成意指一定地點，在該地點處，存在于該處（定位位置）的讀取站7詢問用于追蹤的數據。追蹤的目標通常是為了技術用途繪制所觀察到的實際運動的圖。應答器2優選地是rfid應答器，其被加載有應答器數據并且被配合到容器1。這優選地在容器1第一次被啟用之前執行。但是，已經被使用的容器1然后也能夠被容易地裝配有這種應答器2和對應的修改的數據，且因此也能夠用該技術容易地改裝已經被啟用的容器1。如果具有應答器2的容器1被導引經過這種追蹤位置9（圖5），則這由安裝在該處的讀取站7檢測到。由于各個讀取站7會遠離彼此，因此它們彼此之間經由無線接口無線地連接并且經由中央網關6無線地連接到彼此。例如，網關6能夠連接可以基于完全不同的網絡協議的計算機網絡。負責組織網絡的無線節點被稱作中央網關6或另外地被稱作接入點。各個讀取站7能夠或者全部聯網到該中央網關，或者在無線hart或isa100網絡的情形中可以以聯網網格（網狀網格）的形式連接。在網格的情形中，每個讀取站7均能夠聯網到每個其它讀取站7。其具有僅用一個網關6就能夠覆蓋非常大的區域的優點，但是如果讀取站7失效，則能夠同時提供經由其它讀取站7的替代性路徑。這增加了失效安全性。除其它特征之外，圖1示出這種情形。在此，存在讀取站7，其額外地連接到另一讀取站7并連接到網關6。讀取站7也可以僅部分地或另外地完全地彼此無線連接，或另外地僅連接到網關6。因此，出于追蹤冶金容器1的目的，所有讀取站7或僅孤立的讀取站7能夠無線地鏈接到彼此。

為了增加無線數據傳輸的范圍，可能提供所謂的中繼站8。在此情形中，通信技術中的中繼器是用于增大信號的范圍的電信號或另外地光信號放大器或調節器。這些中繼站8不獲取任何測量數據，并且僅將無線傳輸的測量值轉送到下一站。在此情形中，下一站可以是追蹤位置9、網關6或另一個中繼站8。圖1同樣地示出這種中繼站8。

可以例如利用wlan、無線hart、isa100或能夠被用于傳輸數據的任何其它無線標準實現被用以將各個讀取站7連接到（多個）網關6的無線接口。除其它特征之外，其自身也可以連接到網關6。

圖2示出設施中的根據本發明的追蹤位置9（圖5）的第一示例。在本示例中，讀取站7由用于利用應答器2與讀取器4通信的天線3和具有無線接口的評估系統5構成。評估系統5評估由讀取器4獲取的應答器數據并且經由無線接口將所述數據傳送到網關6。被安裝在設施中的所有其它讀取站7同樣地這樣做。中央網關6相應地具有能夠被用于為控制系統或用戶控制器提供數據的接口。

圖3示出設施中的根據本發明的追蹤位置9（圖5）的第二示例。在該情形中，評估系統5使用至少來自傾斜度傳感器或加速度傳感器10的數據作為額外輸入。傾斜度傳感器或加速度傳感器10優選地被緊固到天線3。天線3的傾斜度根據傾斜度傳感器或加速度傳感器10確定。結果能夠被用于確定天線3是否已經由于例如運動經過的車輛或起重機而移動。

評估系統5可以使用至少來自溫度傳感器11、12的數據作為額外輸入。該溫度傳感器11能夠被用于監測天線3的溫度或評估電子器件自身（溫度傳感器12）的溫度。也可僅存在一個溫度傳感器，其監測天線溫度和評估電子器件的溫度。如果然后在網關6中確定最大可容許溫度已被超過，則這能夠被報告到連接的狀況監測系統（狀態監測系統）或維護管理系統。

圖4示出設施中的根據本發明的追蹤位置9（圖5）的第三示例。在此情形中，評估系統5未設在讀取站7上，而是設在中央網關6中。在此情形中，評估系統5從中央網關6取回全部數據，評估所述數據，然后使得所述數據可用于控制系統。同樣地可以想到不具有評估系統5的布置（未示出）。在此情形中，向控制系統提供原始數據（未示出）。

各個讀取站7優選地由電池供能。在此情形中，讀取站7是完全無線的。在此情形中，必須安排定期電池更換。如果該電池更換是不期望的，則可為讀取站7提供有線電源電壓。同樣地可以想到利用能量采集的能量供應。如果電源電壓呈電池的形式，則可以將評估系統5配置為使得其監測電源電壓，例如，相對于電池溫度、電壓和電流強度。如果評估系統5確定電池達到臨界狀態，則能夠經由用戶控制器通知操作者。對于評估系統5同樣地可以想到的是，評估系統5警告連接的狀況監測系統或在維護管理系統中產生維護命令。

評估系統5也能夠監測連接的讀取器4的狀態或其自身的狀態，并且能夠將該狀態報告到狀況監測系統或維護管理系統。

圖5以非常示意性并且非常示例性的方式示出在煉鋼廠中具有追蹤位置9的設施。在此情形中，具有應答器的鋼包（未示出）能夠被用作例如具有應答器2的容器1（圖1）。在此情形中，追蹤位置9能夠被配合到以下站：鋼包內襯站（ladleliningstation）20、橋式起重機（hallcrane）21、真空系統22、鋼包車23、鋼包爐24、鋼包回轉臺25、鋼包預熱器等。在此情形中，能夠應用的應答器數據是鋼包所包含的內容和該鋼包內襯仍具有的服役壽命。例如，測得的溫度也能夠被記錄成應答器數據項。這些應答器數據能夠被用于確定鋼包的當前服役壽命。還能夠確定運轉次數，并且由此能夠確定鋼包內襯的服役壽命。在某些境況下，還可能從網關寫回應答器。此外，所有數據均不需要被分別確定以及在所有追蹤位置處被傳輸。

附圖標記列表

1容器

2應答器

3天線

4讀取器

5評估系統

6網關

7讀取站

8中繼站

9追蹤位置

10加速度/傾斜度傳感器

11,12溫度傳感器

20鋼包內襯站

21生鐵水包

22真空系統

23鋼包車

24鋼包爐

25鋼包回轉臺

26鋼包預熱器。