CN102748587A - 一种管道流体监控装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的管道流体监控装置包括安装在管道上的电控阀门；检测终端阀门与电控阀门之间部分的流体流量的流量测量器；检测电控阀门的内侧和外侧的压强的两个压强传感器；控制器根据预定的策略控制电控阀门。预定策略包括：在流量测量器的检测流量小于第一预定值时，关闭电控阀门；然后根据两个压强传感器的检测信号确定电控阀门的内侧和外侧之间是否存在预定压强差；在判断存在预定压强差时，打开电控阀门；再判断流量测量器的检测流量是否小于预定阈值，在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，关闭电控阀门并报警。管道流体监控装置能够在保持成本较低的情况下，更准确地根据实际流体流量控制管道的通断。还公开一种管道流体监控方法。

Description

一种管道流体监控装置和方法

技术领域

本发明涉及一种流体监控技术，特别是涉及一种管道流体监控装置和管道流体监控方法。

背景技术

在日常生活及工业生产过程中，通常铺设适当的管道，以控制水、石油或其他流体的流动方向。为了方便控制，满足实际生产需要，在管道上通常安装阀门，以控制流体的流动；打开阀门，使流体可以流动，关闭阀门，使流体停止流动。虽然通过阀门可以控制流体的流动，但阀门具有一定的密封性能，且在使用一段时间之后阀门密封性可能因磨损而降低。因此，在阀门密封性能下降的情况下，即使阀门关闭，流体也会通过阀门流动，造成流体的非正常流失。

为了确认或控制流体流量，管道上通常设置有流量控制装置。如在自来水管道中，通常安装水流量控制装置，根据通过管道的水流量，控制管道的通断。水流量控制装置通常设置有水流量测量部分，当阀门打开，水流过水流量测量部分，水流会带动水流量测量部分的叶轮旋转，根据叶轮旋转的速度可以确定通过水流量控制装置的水流量，再根据通流时间，可以测量流出的水的体积，实现对水量的测量；再根据测量获得的数据及预定的策略控制自来水管道的通断（如流出的水的体积达到预定值时，切断水流，等等）。

但是，当阀门的密封性能降低，或者人为原因主动减小水流量时，流过水流量测量装置的水流非常小时，水流的能量不足以驱动水流量测量装置的叶轮旋转时，水流量测量装置就不能对流过的水进行测量，造成对水流量测量的不准确；进而流量控制装置无法根据实际的水流量控制自来水管道的通断，形成水的非正常流失。现有技术中，虽然可以通过提高水流量测量装置的叶轮的制造精度，减小驱动叶轮旋转所需要的能量，降低水流量测量装置的始动流量，但这就使得水流量控制装置的制造成本大幅度增加，不能满足实际需要。中国专利文献CN202149794U（专利号：ZL201120277718.7）公开另一种水流量测量装置，该装置通过集中水流的能量形成射流来降低水流量测量装置的始动流量，但仍然需要一个能量来驱动叶轮旋转，进而无法使流量测量装置的始动流量进一步减小。

因此，如何在保持成本较低的情况下，更准确地根据实际流体流量控制管道的通断，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道流体监控装置，该装置能够在保持成本较低的情况下，更准确地根据实际流体流量控制管道的通断，减小或避免流体的非正常流失。

在提供上述管道流体监控装置的基础上，还提供一种管道流体监控方法。

本发明提供的管道流体监控装置包括电控阀门、流量测量器、控制器和两个压强传感器；所述电控阀门安装在管道上，且位于终端阀门的内侧，用于控制所述管道的通断；所述流量测量器用于检测所述终端阀门与电控阀门之间部分的流体流量；两个所述压强传感器分别用于检测所述电控阀门的内侧和外侧的压强；

所述控制器用于根据流量测量器的检测信号、两个所述压强传感器的检测信号和预定的策略控制所述电控阀门：

所述预定策略包括：在流量测量器的检测流量小于第一预定值时，关闭所述电控阀门；然后根据两个压强传感器的检测信号确定所述电控阀门的内侧和外侧之间是否存在预定压强差；在判断存在预定压强差时，打开电控阀门；再判断流量测量器的检测流量是否小于预定阈值，在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，关闭所述电控阀门。

优选的，所述预定策略还包括：

在流量测量器的检测流量不小于第一预定值，且持续流过所述管道的流体的量达到第二预定值时，关闭所述电控阀门；或者，

在流量测量器的检测流量不小于第一预定值，且流体的持续通流时间达到第三预定值时，关闭所述电控阀门。

优选的，所述第一预定值为零，或者，所述第一预定值和预定阈值相等。

优选的，所述管道流体监控装置还包括报警器，所述报警器与控制器相连；在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，所述控制器向报警器发送报警信号，使报警器报警。

优选的，所述流量测量器为脉冲流量测量计；所述控制器包括中央处理单元和计数单元，所述计数单元用于获取脉冲流量测量计产生的脉冲，所述中央处理单元根据脉冲频率确定通过所述管道的流体流量。

优选的，所述控制器还包括与中央处理器相连的比较单元；两个所述压强传感器均与所述比较单元相连；所述比较单元用于确定所述电控阀门的内侧和外侧之间是否存在预定的压强差。

本发明还提供一种管道流体监控方法，所述管道连接流体源，且安装有终端阀门；在所述终端阀门的内侧的管道部分安装内阀门；该管道流体监控方法包括：

在所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量小于第一预定值时，关闭所述内阀门;

判断所述内阀门的内侧和外侧之间是否存在预定压强差，如果是，则打开所述内阀门；

判断所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量是否小于预定阈值，如果是，则关闭所述内阀门。

优选的，所述打开所述内阀门为通过控制器自动打开所述内阀门；所述关闭所述内阀门为通过控制器自动关闭所述内阀门。

优选的，所述第一预定值为零，或者，所述第一预定值和预定阈值相等。

优选的，在所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量不小于第一预定值，且持续流过管道的流体的量达到第二预定值时，关闭所述内阀门；或者，在所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量不小于第一预定值，且流体的持续通流时间达到第三预定值时，关闭所述内阀门。

本发明提供的管道流体监控装置包括电控阀门、流量测量器、两个压强传感器和控制器；所述电控阀门安装在管道上，且位于终端阀门的内侧，用于控制所述管道的通断，流量测量器用于检测所述终端阀门与电控阀门之间部分的流体流量；两个所述压强传感器分别用于检测所述电控阀门的内侧和外侧的压强。在流量测量器的检测流量小于第一预定值时，有两种情况，第一种情况是，流体未流出，终端阀门可能密封良好，第二种情况是，流体正在流出，终端阀门可能密封不好，进而需要进一步判断。然后关闭所述电控阀门，避免流体通过电控阀门内侧流动到电控阀门的外侧。然后根据两个压强传感器的检测信号确定所述电控阀门的内侧和外侧之间是否存在预定压强差；如果为上述第一种情况，电控阀门外侧管道中的流体保持不动，未产生流失，则电控阀门的内侧和外侧之间压强相等，不存在预定压强差；如果为上述第二种情况，电控阀门的外侧管道中的流体正在或已经流出，此时电控阀门外侧管道中的流体量会减少，导致电控阀门外侧管道中流体的压强减小；同时电控阀门内侧管道中的流体与流体源相通，压强保持不变，进而使得电控阀门的内侧和外侧之间存在预定压强差。这样，根据压强差就可以判断是属于第一种情况，还是属于第二种情况。如果是第二种情况，则又有可能包括两种情形，第一种情形，是电控阀门外侧管道中的流体存在非正常流失，第二种情形是，压强差的存在还可能是由于终端阀门正常打开，流体正常流出引起的，因此还需要进一步判断。进而，在判断存在预定压强差时，打开电控阀门；再判断流量测量器的检测流量是否小于预定阈值；在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，由于该预定阈值小于正常使用时流体的流量值，则可以确定属于第一种情形，此时关闭所述电控阀门；如果流量测量器的检测流量不小于预定阈值，则可以确定属于第二种情形，使电控阀门保持打开状态。利用该管道流体监控装置就可以更准确地根据实际流体流量控制管道的通断。本发明提供的管道流体监控装置，流量测量器和压强传感器均不需要具有很高的精度，进而在保持成本较低的情况下，就可以根据实际流体流量更准确的控制管道的通断。

在进一步的技术方案中，还包括报警器，所述报警器与控制器之间可通过有线方式或无线方式相连，在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，所述控制器向报警器发送报警信号，使报警器报警。这样，在终端阀门密封损坏或有其他原因而导致流体非正常流失时，可以通过报警器示警，以对相应部件进行及时维护。

本发明提供的管道流体监控方法也具有相对应的技术效果。

附图说明

图1是提供的管道流体监控装置的工作原理示意图。

图2是本发明提供的管道流体监控方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于：通过检测一阀门内侧和外侧之间是否存在压强差，再结合流体流量，可以实现对管道状态的准确控制，将流体流量的定量判断转化为是否存在预定压强差和流体流量是否小于预定阈值的定性判断，进而可以克服现有技术中对定量检测的不足，提高判断的准确性。

下面结合附图对本发明提供的技术方案进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应视为对本发明公开技术内容的限制。

应当说明的是：本文件中，所述内侧指在管道延伸方向上，靠近流体源的一侧，所述外侧指在管道延伸方向上，远离流体源的一侧。

请参考图1，该图示出了本发明提供的一种管道流体监控装置的工作原理示意图。

为了描述的方便，图中还示出了管道100和终端阀门110，管道100内端与流体源相通，管道100的靠近外端的部分安装有终端阀门110（终端阀门110的具体位置可以根据实际需要确定）。管道100形成流体的通道，终端阀门110的开闭能够控制管道100内的流体的通断。本发明提供的管道流体监控装置包括电控阀门230、流量测量器220、两个压强传感器241和242，还包括控制器210。电控阀门230安装在管道100上，且位于管道100的终端阀门110的内侧；电控阀门230的开闭也能够控制管道100内的流体的通断；电控阀门230的常态可以为打开状态。流量测量器220用于检测通过管道100中流体流量。本实施例中，流量测量器220安装在终端阀门110和电控阀门230之间，用于检测终端阀门110与电控阀门230之间部分的流体流量。两个压强传感器241、242安装在管道上，且其检测点分别位于电控阀门230的内侧和外侧，进而分别检测电控阀门230的内侧流体压强和外侧流体的压强。控制器210用于根据流量测量器220、两个压强传感器241、242的检测信号和预定的策略控制电控阀门230的开闭。

本实施例中，控制器210的预定策略可以包括：在流量测量器220的检测流量小于第一预定值时，关闭电控阀门230；然后根据两个压强传感器241、242的检测信号确定电控阀门230的内侧和外侧之间是否存在预定压强差；在判断存在预定压强差时，打开电控阀门230；再判断流量测量器220的检测流量是否小于预定阈值，在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，关闭电控阀门230。

上述预定策略的监控原理为：

在流量测量器220的检测流量小于第一预定值时，有两种情况：第一种情况是，流体未流出，第二种情况是，流体正在流出；进而需要进一步判断。

关闭电控阀门230，可以避免流体通过电控阀门230内侧流动到电控阀门230的外侧。此时，再根据两个压强传感器241、242的检测信号确定电控阀门230的内侧和外侧之间是否存在预定压强差。如果为上述第一种情况，电控阀门230外侧管道中的流体保持不动，未产生流失，则电控阀门230的内侧和外侧之间压强相等，不存在预定压强差。如果为上述第二种情况，电控阀门230外侧管道中的流体正在或已经流出，此时电控阀门230外侧管道中的流体量会减少，导致电控阀门230外侧压强减小；同时电控阀门230内侧与流体源相通，压强保持不变，进而使得电控阀门230的内侧和外侧之间存在预定压强差。这样，根据是否存在压强差就可以判断是属于第一种情况，还是属于第二种情况。

如果是第二种情况，则又有两种情形：第一种情形，是电控阀门外侧管道中的流体存在非正常流失，第二种情形是，终端阀门正常打开，流体正常流出，进而还需要进一步判断。

此时，打开电控阀门230，使电控阀门230内侧和外侧部分连通。再判断流量测量器220的检测流量是否小于预定阈值，该预定阈值可以设定小于正常使用时流体的流量值。流量测量器220的检测流量小于预定阈值时，由于该预定阈值小于正常使用时流体的流量值，则可以确定属于第一种情形，此时关闭所述电控阀门，防止流体非正常流失。如果流量测量器220的检测流量不小于预定阈值，则可以确定属于第二种情形，使电控阀门230保持打开状态。

利用上述管道流体监控装置就可以更准确地根据实际流体流量控制管道的通断。本例提供的管道流体监控装置，流量测量器220和压强传感器241、242均不需要具有很高的精度，进而在保持成本较低的情况下，就可以根据实际流体流量更准确的控制管道的通断。

根据上述描述，第一预定值可以根据实际需要设定，可以为零（该值可以是流量测量器220无流量显示），也可以为流量测量器220的始动流量，等等；预定阈值可以和第一预定值相等，也可以不相等。

控制器210也可以以其他策略控制电控阀门230的开闭。如：假设一次持续流过的流体的体积为第二预定值，在使用流体体积不小于该第二预定值时，可以认为不正常使用，产生非正常流失。此时，控制策略可以是：在流量测量器220检测流量不小于第一预定值时，根据流量和时间可以获得流过的流体的体积，在每次（或持续）流过的流体的体积达到第二预定值，通过控制器210使电控阀门230关闭。还可以设定一次持续使用流体的时间长度为第三预定值。控制策略可以是：在流量测量器220检测流量不小于第一预定值时，在每次（或持续）使用流体的时间不小于第三预定值时，可以认为不正常使用，产生非正常流失，通过控制器210使电控阀门230关闭。当然，也可以利用控制器210，以其他策略控制电控阀门230。另外，管道流体监控装置还可以实现流体流量计量功能，等等。

本发明提供的实施例中，还可以包括报警器250，报警器250与控制器210之间可通过有线或无线方式相连。这样，在流量测量器220的检测流量小于预定阈值，说明在终端阀门密封损坏或有其他原因而导致流体非正常流失时，控制器210可以向报警器250发送报警信号，使报警器报警，以提醒相关人员及时维护。当然，也可以在一次持续流过的流体的体积不小于上述第二预定值时，或者，一次持续使用流体的时间长度不小于第三预定值时，使控制器210向报警器250发送报警信号。

本发明实施例提供的管道流体监控装置中，流量测量器220选用脉冲流量测量计；与此相对应，控制器210包括中央处理单元211和计数单元213，计数单元213能够获取脉冲流量测量计产生的脉冲；中央处理单元211能够根据预定的策略及计数单元213获取的脉冲数确定通过管道100中流体流量；比如：根据计数单元213单位时间获取的脉冲数确定流量测量计产生的脉冲的频率，进而再根据该频率确定通过管道中流体的流量。在使用计数单元213的情况下，在每一工作周期，需要对计数单元213进行清零，如可以在流量测量器220的检测流量小于第一预定值时，使计数单元213清零。当然，流量测量器220不限于上述脉冲流量测量计，也可以是其他检测流体流量的装置。

通过适当的设置，也可以使管道流体监控装置具有累加计量功能。比如：在流量测量器220选用脉冲流量测量计的情况下，还可以设置累加计数单元，进而使中央处理单元211根据累加计数单元传送的信号对流体的量进行计量；在流量测量器220选用其他测量计的情况下，也可以通过中央处理单元211根据流量测量器220传送的信号对通过管道的流体的量进行累加计量，等等。

本例中，控制器210还包括比较单元212。且压强传感器241、242均与比较单元212相连；这样，比较单元212能够对电控阀门230的内侧和外侧压强进行比较，确定电控阀门230的内侧和外侧之间是否存在预定的压强差，并将比较结果传送给中央处理单元211。确定电控阀门230的内侧和外侧之间是否存在预定的压强差不限于通过该方式获得，也可以采用其他方式确定，比如：可以将预定的压强差转化为压力差，并利用该压力差驱动预定物体移动，进而根据该预定物体的位置确定电控阀门230的内侧和外侧之间是否存在预定的压强差，或者直接采用压差传感器，直接输出是否存在预定压强差的信号，等等。

为了方便上述各预定值的设定，方便对管道流体监控装置的控制，监控装置还可以包含遥控器260，遥控器260通过无线方式与控制器210连接，进而可以通过远程控制管道流体监控装置；当然，控制器210也可以根据预定的策略向遥控器260发送相应信号，使遥控器260根据控制器210的相应信号进行相应反馈，比如可以将相应控制状态以预定的方式显示在遥控器260上，等等。

本发明还提供一种管道流体监控方法，该方法可以利用上述管道流体监控装置实施，但不限于利用上述管道流体监控装置实施，也可以通过其他部件及部件组合实施。为了描述的方便，便于理解，以下部分的附图标记沿用图1所示各部分的附图标记。

请参考图2，该图示出本发明提供的管道流体监控方法的流程图。

提供的管道流体监控方法中，用于监控的管道与流体源连接，且安装有终端阀门，且在终端阀门内侧安装有内阀门。以下对该监控方法进行描述，由于其监控原理与上述管道流体监控装置的监控原理相同，对于监控原理，不再赘述。

方法包括以下步骤：

步骤S210：判断终端阀门与内阀门之间部分的流体流量是否小于第一预定值；如果是，有两种情况：第一种情况是，流体未流出，第二种情况是，流体正在流出；进而需要进一步判断，则进入步骤S220。可以根据流量测量器220检测结果判断通过管道100的流体流量是否小于第一预定值。

步骤S220：关闭内阀门。

步骤S230：判断所述内阀门的内侧和外侧之间是否存在预定压强差。如果否，则属于第一种情况，则不进行动作。如果是，则属于第二种情况；第二种情况，则又有两种情形：第一种情形，是内阀门外侧管道中的流体存在非正常流失，第二种情形是，终端阀门正常打开，流体正常流出，进而还需要进一步判断，进入步骤S240。

步骤S240：打开内阀门。

步骤S250：判断所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量是否小于预定阈值。如果否，属于第二种情形，则不进行动作，认为流体无流失。如果是，属于第一种情形，则进入步骤S260。

步骤S260：将内阀门关闭，避免流体外流。

另外，在步骤S210中，如果判断通过管道100的流体流量不小于第一预定值时，还可以进入步骤S270。

步骤S270中，判断持续流过管道100的流体的量是否达到第二预定值，或者判断流体的持续通流时间是否达到第三预定值，如果是，则认为满足预定的条件，将内阀门关闭。如果否，则说明流体正常流出，不进行动作。

当然，上述第一预定值可以为零。且第一预定值和预定阈值可以相等，也可以不相等。

本文中应用了具体个例对本发明提供的技术方案进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明提供的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰；这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管道流体监控装置，其特征在于，包括电控阀门、流量测量器、控制器和两个压强传感器；所述电控阀门安装在管道上，且位于终端阀门的内侧，用于控制所述管道的通断；所述流量测量器用于检测所述终端阀门与电控阀门之间部分的流体流量；两个所述压强传感器分别用于检测所述电控阀门的内侧和外侧的压强；

所述控制器用于根据流量测量器的检测信号、两个所述压强传感器的检测信号和预定的策略控制所述电控阀门：

所述预定策略包括：在流量测量器的检测流量小于第一预定值时，关闭所述电控阀门；然后根据两个压强传感器的检测信号确定所述电控阀门的内侧和外侧之间是否存在预定压强差；在判断存在预定压强差时，打开电控阀门；再判断流量测量器的检测流量是否小于预定阈值，在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，关闭所述电控阀门。

2.根据权利要求1所述的管道流体监控装置，其特征在于，所述预定策略还包括：

在流量测量器的检测流量不小于第一预定值，且持续流过所述管道的流体的量达到第二预定值时，关闭所述电控阀门；或者，

在流量测量器的检测流量不小于第一预定值，且流体的持续通流时间达到第三预定值时，关闭所述电控阀门。

3.根据权利要求1所述的管道流体监控装置，其特征在于，所述第一预定值为零，或者，所述第一预定值和预定阈值相等。

4.根据权利要求1所述的管道流体监控装置，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与控制器相连；在流量测量器的检测流量小于预定阈值时，所述控制器向报警器发送报警信号，使报警器报警。

5.根据权利要求1至4任一项述的管道流体监控装置，其特征在于，所述流量测量器为脉冲流量测量计；所述控制器包括中央处理单元和计数单元，所述计数单元用于获取脉冲流量测量计产生的脉冲，所述中央处理单元根据脉冲频率确定通过所述管道的流体流量。

6.根据权利要求5所述的管道流体监控装置，其特征在于，所述控制器还包括与中央处理器相连的比较单元；两个所述压强传感器均与所述比较单元相连；所述比较单元用于确定所述电控阀门的内侧和外侧之间是否存在预定的压强差。

7.一种管道流体监控方法，所述管道连接流体源，且安装有终端阀门；在所述终端阀门的内侧的管道部分安装内阀门，其特征在于，该方法包括：

在所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量小于第一预定值时，关闭所述内阀门;

判断所述内阀门的内侧和外侧之间是否存在预定压强差，如果是，则打开所述内阀门；

判断所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量是否小于预定阈值，如果是，则关闭所述内阀门。

8.根据权利要求7所述的管道流体监控方法，其特征在于，

所述打开所述内阀门为通过控制器自动打开所述内阀门；

所述关闭所述内阀门为通过控制器自动关闭所述内阀门。

9.根据权利要求7所述的管道流体监控方法，其特征在于，所述第一预定值为零，或者，所述第一预定值和预定阈值相等。

10.根据权利要求7、8或9所述的管道流体监控方法，其特征在于，

在所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量不小于第一预定值，且持续流过管道的流体的量达到第二预定值时，关闭所述内阀门；或者，

在所述终端阀门与内阀门之间部分的流体流量不小于第一预定值，且流体的持续通流时间达到第三预定值时，关闭所述内阀门。

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