CN103890468A - 电池供电的控制阀及其操作 - Google Patents

Abstract

本公开描述了一种方法以及其他方面。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令。所述方法还可包括接收第一时间段。所述方法还可包括在所述第一时间段对所述阀门施加能量。所述方法还可包括将所述阀门的第一状态与所述指令中的状态进行比较。所述方法还可包括通过延长所述第一时间段来确定第二时间段。所述方法还可包括在所述第二时间段对所述阀门施加能量。所述方法还可包括确定所述阀门的第二状态与所述指令中的状态匹配。

Description

电池供电的控制阀及其操作

背景

阀门常常用于控制流体和/或气体的流量。由于阀门可能位于遥远且/或危险的区域中，控制阀门十分重要。

发明内容

在一些方面，本公开描述了一种方法。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令。所述方法还可包括接收第一时间段。所述方法还可包括在第一时间段对阀门施加能量。所述方法还可包括将阀门的第一状态与指令中的状态进行比较。所述方法还可包括通过延长第一时间段来确定第二时间段。所述方法还可包括在第二时间段对阀门施加能量。所述方法还可包括确定阀门的第二状态与指令中的状态匹配。

接收用于致动的指令可包括接收用于打开阀门的指令和/或接收用于关闭阀门的指令。接收用于致动的指令可包括通过无线通信来接收指令。接收第一时间段可包括获取与致动阀门使其进入指令中的状态相关联的默认时间段。默认时间段可能是约10ms或约30ms。第一时间段可能是先前用于致动阀门使其进入指令中的状态的时间段。对阀门施加能量可包括对电磁自锁阀的线圈施加电流。对阀门施加能量可包括用来自电池的能量为电容器充电并使用电容器来对阀门施加电流。

将阀门的第一状态与指令中的状态进行比较可包括确定阀门的第一状态与指令中的状态并不匹配。将阀门的第一状态与指令中的状态进行比较可包括确定与阀门相邻的区域中的压力，至少部分基于所述压力来确定阀门的第一状态，以及确定阀门的第一状态与指令中的状态并不匹配。确定第二时间段可包括将第一时间段延长固定的时间段或将第一时间段延长一定百分比。确定阀门的第二状态与指令中的状态匹配可包括用第二时间段来覆写第一时间段。

在一些方面，本公开描述了一种方法。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令。所述方法还可包括接收第一时间段。所述方法还可包括在第一时间段对阀门施加能量。所述方法还可包括确定与阀门相邻的区域中的压力。所述方法还可包括基于所述压力与阈值之间的比较来确定阀门的第一状态。所述方法还可包括将阀门的第一状态与指令中的状态进行比较。所述方法还可包括通过延长第一时间段来确定第二时间段。所述方法还可包括在第二时间段对阀门施加能量。所述方法还可包括确定阀门的第二状态与指令中的状态匹配。

在一些方面，本公开描述了一种方法。所述方法可包括由通信装置接收用于打开阀门的指令。所述方法还可包括确定第一时间段。所述方法还可包括在第一时间段对阀门施加能量。所述方法还可包括确定阀门是打开的。所述方法还可包括接收用于关闭阀门的指令。所述方法还可包括确定第二时间段。所述方法还可包括在第二时间段对阀门施加能量。所述方法还可包括确定阀门是关闭的。第一时间段可能不等于第二时间段。

在一些方面，本公开描述了一种系统。所述系统可包括从远程单元接收用于致动阀门的指令的通信装置、处理单元、电池、电容器、压力传感器和存储器。所述存储器可储存指令，当指令由处理单元执行时，使处理单元：接收第一时间段；操作电池和电容器以在第一时间段对阀门施加能量；基于阈值与来自被布置在与阀门相邻的出气口中的压力传感器的压力测量值之间的比较来确定阀门的第一状态；确定阀门的第一状态与指令中的状态并不匹配；通过延长第一时间段来确定第二时间段；操作电池和电容器以在第二时间段对阀门施加能量；以及确定阀门的第二状态与指令中的状态匹配。

在一些方面，本公开描述了一种方法。所述方法可包括由无线通信装置接收用于致动阀门的指令。所述方法还可包括接收时间段。所述方法还可包括在所述时间段对阀门施加来自电池的能量。接收指令可包括经由射频通信来接收指令。施加来自电池的能量可包括用来自电池的能量为电容器充电；以及使用电容器来对电磁自锁阀的线圈施加电流。施加来自电池的能量可包括操作泵来将电容器上的电压提升至用于操作电磁自锁阀的电压。

在一些方面，本公开描述了一种系统。所述系统可包括从远程单元接收用于致动阀门的指令的无线通信装置、处理单元、电池、电容器和存储器。所述存储器可储存指令，当指令由处理单元执行时，使处理单元：接收时间段；以及操作电池和电容器以在所述时间段对阀门施加能量。

在一些方面，本公开描述了一种方法。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令。所述方法还可包括接收第一时间段。所述方法还可包括在第一时间段对阀门施加能量。所述方法还可包括确定阀门的第一状态与指令中的状态匹配。所述方法还可包括增加阀门的致动次数。所述方法还可包括将阀门的致动次数与阈值进行比较。所述方法还可包括当阀门的致动次数等于阈值时用第二时间段覆写第一时间段。

覆写第一时间段可包括基于默认时间段来确定第二时间段，通过缩短第一时间段来确定第二时间段，通过将第一时间段缩短固定的时间段来确定第二时间段，或通过将第一时间段缩短一定百分比来确定第二时间段。所述方法还可包括当致动次数等于阈值时重置阀门的致动次数。

附图说明

通过参考下面的描述并结合附图，本公开的前述和其它目的、方面、特征和优点将变得更加明显且更好理解，其中：

图1是用于操作电池供电的控制阀的示例性系统的方块图；

图2是可用于图1的系统的示例性计算装置的框图；以及

图3-7是用于操作电池供电的控制阀的示例性方法的流程图。

从下文结合附图阐明的详细描述可以明显看出本公开的特征和优点，其中相同的参考字符始终标识对应的元件。在附图中，相同的参考数字一般表示相同的、功能相似的，和/或结构类似的元件。

具体实施方式

阀门可用于控制流体和/或气体的流量（在本文中也称作“流量阀”）。流量阀可使用弹簧来维持默认位置。默认位置可以是打开或关闭的。通过弹簧保持在默认打开位置的流量阀可被称作常开流量阀。通过弹簧保持在默认关闭位置的流量阀可被称作常闭流量阀。在一些实施方案中，气压可用于操作气动致动器，所述气动致动器可提供影响流量阀的位置的力。例如，通过对气动致动器施加压力，所述致动器可以克服弹簧的力使流量阀移动到新位置。若压力去除，则流量阀的弹簧可能会使流量阀返回默认位置。

根据施加给致动器的气体的压力，流量阀可能是打开或关闭的。可以操作（例如，打开和/或关闭）控制阀使其在气流的压力下与致动器连接或断开。操作控制阀所需的能量可根据环境条件，诸如，温度和/或湿度来变化。所需的能量可根据其他因素来变化，诸如控制阀的设计、控制阀的腐蚀程度，和/或来自气体源的气体压力。

施加大量能量以在极端条件下操作控制阀可以确保一致的成功操作，但这样的支出可能造成浪费。此外，如果所述控制阀使用这种高能级能量，控制阀可能需要到大电源的有线连接。由于应用可能在遥远和/或危险的位置，有线连接对环境条件的敏感性可能会影响系统的可靠性。

现在参考图1，显示并描述了用于操作电池供电的控制阀的系统100。总体来看，气体源105可连接到进气口110。压力调节器115可调节从气体源105通过进气口110流动到控制阀120的气体的压力。控制阀120可以是连接到通气口125和出气口130的三向阀。当控制阀120关闭时，控制阀120可将进气口110连接到通气口125。当控制阀120打开时，控制阀120可将进气口110连接到出气口130，出气口130可将气流引导到流量阀135。

控制阀120可连接到控制单元140，其可包括电池142、电容器144、泵146、DC/DC转换器147、处理单元148，以及通信装置150。通信装置150可从一个或多个远程装置接收用于致动控制阀120（例如，打开或关闭阀门）的指令。所述指令可包括控制阀120的期望状态。

处理单元148可以确定用于为控制阀120供电以致动控制阀120使其进入期望状态的时间段。处理单元148可操作电池142和/或泵146使其为电容器144充电。在一些实施方案中，处理单元148、电池142，和/或泵146可使电容器144维持在充满电的状态。使用储存在电容器144上的能量，处理单元148可操作DC/DC转换器147使其在所述时间段为控制阀120供电。

压力传感器155可被布置在与控制阀120相邻的出气口160中。压力传感器155可测量出口160中的气流。处理单元148可使用来自压力传感器155的数据来确定控制阀120的状态。例如，若数据指示出气口160中的压力超过了阈值，则控制阀120打开（例如，气体从进气口110流动到出气口160）。若数据降至阈值以下，则控制阀120关闭（例如，没有气体流入出气口160，且出气口160可连接到在大气压下的区域）。

若控制阀120不在指令所包括的期望状态下，则处理单元148可延长为控制阀120供电的时间段。供电单元148可操作DC/DC转换器147以在延长的时间段为控制阀120供电。处理单元148可基于来自压力传感器155的更新数据来确定控制阀120的状态。供电单元148可继续延长为控制阀120供电的时间段，直到控制阀被致动到指令所包括的期望状态为止。

更为详细地说，在操作中，当系统100被安装和/或重置（例如，从系统故障恢复）时，处理单元148可初始化为控制阀120供电以打开控制阀120的时间段（在本文中也称作“打开时间段”）。处理单元148可初始化为控制阀120供电以关闭控制阀120的时间段（在本文中也称作“关闭时间段”）。在一些实施方案中，处理单元148可将打开和关闭时间段初始化成默认值。在一些实施方案中，打开时间段的默认值可能不同于关闭时间段的默认值。处理单元148可从由用户操作以远程控制系统100的远程单元接收默认值。处理单元148可从存储器（例如，控制单元140中的缓冲器，处理单元148的高速缓冲存储器）中获取默认值。

通信装置150可从远程单元（图未示）接收指令，所述远程单元可由用户操作以远程控制系统100。在一些实施方案中，通信装置150可使用无线通信来接收指令。例如，装置150可经由射频通信来接收指令。通信装置150可将指令发送给处理单元148。

处理单元148可基于指令来确定控制阀120的期望状态。例如，处理单元148可在被保留用于控制阀120的期望状态的位分析指令。设定成一（1）的位可能对应于用于打开控制阀120的指令，且设定成零（0）的位元可能对应于用于关闭控制阀120的指令，或反之亦然。在一些实施方案中，处理单元148可确定指令是用于打开控制阀120的指令。在一些实施方案中，处理单元148可确定指令是用于打开控制阀120的指令。尽管操作和/或实施方案可就用于打开控制阀120的指令在本文中描述，但是在本文中以任一组合描述的步骤中的任一步骤可应用于用于关闭控制阀120的指令。

处理单元148可确定打开时间段。处理单元148可从存储器中获取打开时间段。处理单元148可确定在打开时间段为控制阀120供电所需的能量的量。处理单元148可至少部分基于打开时间段和/或电容器144的至少一个参数来确定能量的量。例如，处理单元148可基于电容器144的电容、电容器144的操作电压、电容器144的任何其他参数，或其任一组合来确定能量的量。

处理单元148可操作电池142和/或泵146以为电容器144充电。在一些实施方案中，处理单元148可操作电池142和/或泵，以使电容器144维持在充满电的状态。在一些实施方案中，泵146可为电容器144充电，使其电压高于电池142（例如，5.3V）。DC/DC转换器147可将电容器144上的电压转换成用于操作控制阀120的电压（例如，12V）。

在一些实施方案中，处理单元148可操作DC/DC转换器147，以为控制阀120供电。DC/DC转换器147可对控制阀120施加储存在电容器144上的能量。在一些实施方案中，控制阀120可以是自锁电磁阀。DC/DC转换器147可对电磁阀的线圈施加电流。DC/DC转换器147可在打开时间段施加电流。响应于所述电流，电磁阀的磁体可能会闭锁，且使阀门保持在一种状态（例如，打开）。

若电流导致控制阀120打开，则气体可能会从进气口110通过控制阀120流入出气口160。当气体进入出气口160时，出气口160中的压力可能会在稳定之前快速增大和/或波动。在一些实施方案中，当压力稳定下来（在本文中也称作“稳定时间段”），处理单元148可能允许一定时间段流逝。示例性的稳定时间段可包括15秒、20秒，和240秒，但是也可使用其他值。

压力传感器170可确定出气口160中的压力。压力传感器170可将压力发送给处理单元148。处理单元148可将出气口150中的压力与压力阈值进行比较。若出气口150中的压力降至压力阈值以下，则处理单元148可确定控制阀120是关闭的。若出气口150中的压力等于或超过压力阈值，则处理单元148可确定控制阀120是打开的。

若处理单元148确定控制阀120是关闭的，则处理单元148可延长打开时间段。处理单元148可将打开时间段延长一定时间段、一定百分比，或用于延长时间段的任何其他度量（在本文中也称作“打开增量”）。例如，处理单元148可将打开时间段延长30ms，但是也可使用其他值。在另一个例子中，处理单元148可将打开时间段延长默认打开时间段的长度。在一些实施方案中，处理单元148可确定延长的打开时间段超过用于对控制阀120施加电力的最大时间段。处理单元148可将打开时间段维持在最大时间段。在一些实施方案中，处理单元148可用延长的和/或最大的打开时间段来覆写已储存的先前的打开时间段。

处理单元148可操作电池142和/或泵146以将电容器144充电到充满电的状态。处理单元148可操作DC/DC转换器147以在延长的时间段为控制阀120供电。在DC/DC转换器147和电容器144为控制阀120供电之后，处理单元148可确定控制阀120的状态。若控制阀120仍是关闭的，则处理单元148可继续延长为控制阀120供电的时间段，直到控制阀120打开为止。

在一些实施方案中，处理单元148可储存打开控制阀120的不成功尝试的次数。在每次不成功尝试之后，处理单元148可使不成功尝试的次数增加。当控制阀120打开时，处理单元148可将打开控制阀120的不成功尝试的次数重置成零（0）。当控制阀120未打开时，处理单元148可将不成功尝试的次数与阈值（在本文中也称作“尝试阈值”）进行比较。若不成功尝试的次数等于阈值，则处理单元148可允许在为控制阀120供电之前流逝一定时间段（在本文中也称作“等待时间段”）。因此，系统100可以考量在进一步消耗电池142的能量为控制阀120供电之前等待临时条件，诸如，不利温度或大风平息。在一些实施方案中，在等待时间段过去之后，处理单元148可将不成功尝试的次数重置成零（0）。

任何值可用于尝试阈值和/或等待时间段。在一些实施方案中，尝试阈值可以是15。在一些实施方案中，尝试阈值可以是5、10或20，但是也可使用其他值。在一些实施方案中，等待时间段可以是600秒。在一些实施方案中，等待时间段可以在约0秒到约60,000秒之间，但是也可使用其他范围的值。

在一些实施方案中，处理单元148可储存在当前储存的打开时间段上连续成功致动的次数。当使用从存储器中获取到的打开时间段无法打开控制阀120（例如，所述时间段需要延长）时，处理单元148可将连续成功致动的次数重置成零（0）。在一些实施方案中，当使用获取到的打开时间段成功地打开控制阀120时，处理单元148可能会增加连续成功致动的次数。例如，处理单元148可能会使次数增加。

在阈值次数的连续成功致动之后，处理单元148可能会尝试缩短打开时间段。因此，系统100考量电池使用的管理。例如，在不利条件下，控制阀120可能会在系统100在最大时间段为控制阀120供电之后打开。可以将最大时间段储存起来，且处理单元148可在每次将要打开控制阀时继续获取最大时间段。然而，由于不利条件可能已经减弱，较短的时间段可能就足以打开控制阀120。缩短打开时间段可能会避免每一次致动继续消耗最大能量。

在一些实施方案中，处理单元148可将连续成功致动的次数与阈值（在本文中也称作“连续致动阈值”）进行比较。在一些实施方案中，阈值可能是二十四（24）次连续成功致动，但是也可使用其他值。

当连续成功致动的次数等于阈值时，处理单元148可缩短打开时间段。在一些实施方案中，处理单元148可将打开时间段缩短固定的时间段（例如，10ms、30ms）。在一些实施方案中，处理单元148可将打开时间段缩短任一百分比。例如，百分比可以是10%。因此，当打开时间段为100ms时，处理单元148可将所述时间段缩短10ms。当打开时间段为160ms时，处理单元148可将打开/关闭时间段缩短16ms。控制单元150可在缩短的打开时间段为控制阀120供电。若缩短的打开时间段并不能打开控制阀120，则处理单元148将会根据本文所述步骤中的任一步骤来延长所述时间段。

在一些实施方案中，处理单元148可通过将打开时间段重置成默认值来缩短打开时间段。例如，处理单元148可从存储器中获取默认值，并将打开时间段设定为默认值。在一些实施方案中，打开时间段的默认值可以是30ms。控制单元150可在默认的打开时间段为控制阀120供电。若默认的打开时间段并不能打开控制阀120，则处理单元148将会根据本文所述步骤中的任一步骤来延长所述时间段。

在一些实施方案中，处理单元148可储存打开阀门120的连续成功致动的次数和关闭阀门120的连续成功致动的次数。因此，处理单元148可分开记录打开时间段的成功结果和关闭时间段的成功结果。在一些实施方案中，当打开阀门120的连续成功致动次数等于第一阈值时，处理单元148可缩短打开时间段。关闭时间段可能会保持不变。同样地，当关闭阀门120的连续成功致动的次数等于第二阈值时，处理单元148可能会缩短关闭时间段。打开时间段可能会保持不变。

在一些实施方案中，处理单元148可储存连续成功致动的总数。总数可包括打开阀门120的连续成功致动的次数和关闭阀门120的连续成功致动的次数。当总数等于第三阈值时，处理单元148可根据本文所述步骤中的任一步骤，减少打开时间段和关闭时间段。

在一些实施方案中，为了关闭控制阀120，控制单元150对控制阀120中的电磁阀施加相对于用于打开阀门120所施加的电流的反向电流。

在一些实施方案中，在运行中，通信装置150可从远程单元接收重叠指令。最近接收的指令可覆写先前的指令。例如，通信装置150可接收用于打开控制阀120的指令。在控制单元140完成供电以打开阀门120之前的任何时间，通信装置150可接收用于关闭阀门120的指令。在一些实施方案中，通信装置150可在电池140为电容器144充电时接收后面的指令。在一些实施方案中，通信装置150可在电容器144为控制阀120供电时接收后面的指令。

在一些实施方案中，在接收到用于关闭阀门120的指令后，处理单元148可停止执行用于打开阀门120的指令（例如，停止为电容器144充电，停止为阀门120供电）。处理单元148可将来自压力传感器155的数据与压力阈值进行比较，以确定控制阀120的状态。若控制阀120仍是关闭的，则处理单元148可结束处理两条指令，因为控制阀120的状态与最近接收的指令的期望状态匹配。电容器144可维持其上储存的任何能量，从而保存电池142消耗掉的能量。

若控制阀120已经打开，则处理单元148可基于关闭时间段操作电池142和/或泵146来为电容器144充电。

在一些实施方案中，处理单元148可在接收到用于致动阀门120的指令后确定控制阀120的状态。处理单元148可使用来自压力传感器155的数据来确定阀门120的当前状态。若当前状态与指令中的期望状态匹配，则处理单元148可结束指令的处理。在一些实施方案中，通信装置150可发送指示控制阀120的当前状态的消息给远程单元。若状态并不匹配，则处理单元148可根据本文所述步骤的任一组合，获取与期望状态对应的时间段，并为控制阀120供电。

在一些实施方案中，处理单元148可确定控制阀120可能会被卡住(stuck)。控制单元150可在打开时间段为控制阀120供电预定的次数（例如，3次，5次）。在一些实施方案中，当控制阀120被卡住时，处理单元148可以以对数的方式延长打开时间段。在一些实施方案中，若控制单元150尝试预定阈值次数的打开控制阀120的不成功致动，则控制单元150可发送错误信号给远程单元。来自远程单元的员工可安排工人来修理区域中的阀门120。

由于环境因素和其他因素的影响，系统100可能会遇到震动。这种震动可能会破坏控制阀120，并改变其状态（例如，震动可能会使之前关闭的阀门打开）。在一些实施方案中，处理单元148可监测阀门120的状态。例如，处理单元148可每两个小时将来自压力传感器155的数据与压力阈值进行比较，但是也可使用其他时间段。若阀门120的状态与最近接收的指令中的期望状态并不匹配，则控制单元150可为控制阀120供电使其回到期望状态。

在一些实施方案中，控制单元150可在启动后储存用于操作控制阀120的参数。当控制单元150被安装在另一个系统上，从系统故障中恢复，在电池更换之后继续运行，或在任何其他情况下时，控制单元150可获取这些参数。在一些实施方案中，控制阀120的启动状态可以是“打开”。处理单元148使用来自压力传感器155的压力来确定控制阀的状态。若控制阀120不是打开的，则控制单元150根据本文所述步骤中的任一步骤为控制阀供电使其打开。在一些实施方案中，系统100的用户可配置启动参数。

在一些实施方案中，处理单元148可在失效保护条件下储存用于操作控制阀120的参数。例如，若通信装置150与远程单元失去联系（例如，射频通信失败），则处理单元148可根据所述参数来运行。例如，远程单元可周期性地发送测试信号给通信装置150，以验证通信是可能的。远程单元可每十五（15）分钟发送测试信号，但是也可使用任何其他时间段。若通信装置150在预定的时间段（例如，45分钟）内还未接收到和/或处理测试信号，则处理单元148可根据所述参数来操作控制阀120。例如，控制阀125在失效保护条件下的状态可能是“关闭”。若控制阀120是打开的，则控制单元150可操作以关闭阀门120。

在一些实施方案中，通信装置150可发送关于系统100的信息给远程单元。装置150可在周期性基础上（例如，每三个小时）发送信息。示例性信息可包括电池的状态（例如，电池电量过低，电池中的剩余能量）、控制阀120的状态，和/或压力传感器155的状态（例如，运行，与处理单元148通信），和/或关于系统100的任何其他组件的信息。示例性信息可包括尝试致动控制阀120的总数，远程单元可使用其来估计电池寿命。示例性信息可包括控制阀120的致动总数，远程单元可使用其来估计控制阀120的剩余寿命。

本文所述的任一时间段可由系统100的用户来配置。在一些实施方案中，系统100包括时间段（例如，默认的打开和关闭时间段、打开和关闭减量、最大打开和关闭时间段、稳定时间段、等待时间段）的默认值。系统100可允许用户改变所述值中的任一者。在一些实施方案中，所述值中的一些可能不会改变。例如，最大的打开或关闭时间段可通过电容器144的参数来确定；因此，用户可能不会延长最大的打开或关闭时间段。

在一些实施方案中，打开和关闭时间段可以用毫秒表示，但是也可使用其他时间单位。默认的打开时间段可以是约30ms。在一些实施方案中，系统100的用户可配置默认的打开时间段。默认的打开时间段可设定在约1ms到约50ms之间，但是也可使用其他范围的值。在一些实施方案中，用户可配置最大打开时间段。例如，最大打开时间段可被设定成200ms，但是也可使用其他值。

在一些实施方案中，用户可配置打开增量。在一些实施方案中，打开增量可被设定成默认的打开时间段，但是也可使用其他时间段。因此，处理单元148所使用的任何打开时间段可以是默认值的倍数。例如，若默认的打开时间段被设定成30ms，则用于施加能量以打开控制阀120的可能的打开时间段可包括60ms、90ms、120ms、150ms，和/或180ms。

在一些实施方案中，默认的关闭时间段可以是约10ms。在一些实施方案中，系统100的用户可配置默认的关闭时间段。默认的关闭时间段可设定在约1ms到约50ms之间，但是也可使用其他范围的值。在一些实施方案中，用户可配置最大关闭时间段。例如，最大关闭时间段可被设定成200ms，但是也可使用其他值。

在一些实施方案中，用户可配置关闭增量。在一些实施方案中，关闭增量可被设定成默认的关闭时间段，但是也可使用其他时间段。因此，处理单元148所使用的任何关闭时间段可以是默认的关闭时间段的倍数。例如，若默认的打开时间段被设定成10ms，则用于施加能量以关闭控制阀120的可能的关闭时间段可包括20ms、30ms、40ms、50ms，和/或60ms。

在一些实施方案中，用户可配置等待时间段。等待时间段可以是约600秒，但是也可使用其他值。在一些实施方案中，用户可配置稳定时间段。用户可将稳定时间段配置在约15秒到约240秒之间，但是也可使用其他范围的值。在一些实施方案中，稳定时间段可以是约20秒。

在一些实施方案中，压力阈值可以用磅每平方英寸（例如，psi）来表示。压力阈值可以是45psi。在一些实施方案中，压力阈值可以在约0psi到约200psi之间。压力阈值可以用任何其他单位来表示，如本领域的普通技术人员将会理解的（例如，巴、帕斯卡、托、大气压）。压力阈值可由系统100的用户来配置。

在一些实施方案中，电池142可具有低操作电流。操作电流可能过低，以至于不能致动控制阀120。在一些实施方案中，电池142可与电容器144和/或DC/DC转换器147一起使用。通过将能量从电池转移到电容器144并使用DC/DC转换器147经由电容器144来为控制阀120供电，系统100可使用具有低操作电流的电池运行。

在一些实施方案中，本文所述的任一功能可以用软件、硬件、固件，或其任一组合来实施。

在一些实施方案中，空气压缩器可代替气体源105。

在一些实施方案中，进气口110可包括配备有压力接头的管道。管道可承受约125psig的气压。

在一些实施方案中，压力调节器115可以在高达约125psig的压力下接收气流。压力调节器115可以在不同的压力下输出气流。例如，压力调节器115可以在105psig下输出气流。

在一些实施方案中，气体过滤器（图未示）可被布置成接近压力调节器114。气体过滤器可过滤高达约50μm的颗粒，但是也可使用被设计成过滤不同尺寸的颗粒的过滤器（例如，3-100μm）。

在一些实施方案中，控制阀120可汲取小于13W，但是也可使用汲取其他瓦数等级的阀门120（例如，5W、20W）。

在一些实施方案中，控制阀120可在24V下运行，但是也可使用在其他电压下运行的值。控制阀120可以是防爆的（例如，XP）。控制阀120可以是通用的阀门。在一些实施方案中，控制阀120可包括双线或三线电磁阀。在一些实施方案中，控制阀120可在I区危险区域中使用。控制阀120可与天然气相容。

示例性控制阀120包括：由位于美国康涅狄格州新不列颠的彼得·保罗·电子株式会社(Peter Paul Electronics Co.,Inc.)制造的20系列磁性自锁阀；由位于印度古吉拉特邦的Rotex自动化公司(Rotex Automation Ltd.)制造的30125-2.2-2R-B5+12V-DC-16-LC磁性自锁阀；由位于美国康涅狄格州韦斯特布鲁克的李公司（Lee Company）制造的LHLA系列；和由位于明尼苏达州普利茅斯的Pneumadyne公司(Pneumadyne,Inc.)制造的S10MML系列。

在一些实施方案中，电容器144可在操作电压下供应13W至少50ms。示例性电容器包括：由位于韩国京畿龙仁市的Nesscap公司(Nesscap Co.,Ltd.)制造的1.5-2.5F,5V电容器；由位于密苏里州圣路易斯的库柏博仕（Cooper Bussmann）制造的0.5-3.0F,5V电容器；由位于澳大利亚兰谷的Cap-XX公司(Cap-XX Ltd.)制造的HS208电容器。

在一些实施方案中，压力传感器155可补偿温度。压力传感器155可以是1%精度的传感器，但是也可使用具有其他灵敏度的传感器（例如，2%）。在一些实施方案中，压力传感器155可经由无线通信与处理单元148和/或通信装置150通信。例如，压力传感器155可经由射频通信传送关于出气口130中的压力的数据。示例性压力传感器可包括由位于弗吉尼亚州汉普顿的Measurement Specialities制造的Model4425压力传感器。

在一些实施方案中，通信装置150可包括射频卡。在一些实施方案中，处理单元148可包括MSP430F4619处理器。在一些实施方案中，电池142可包括一个或多个电池组。例如，电池142可包括单个“D”单元电池。电池142可包括两个（2）“D”单元电池。电池142可包括四个（4）“D”单元电池。在一些实施方案中，电池可能是不可充电的。在一些实施方案中，电池142可以是3.6V的电池。在一些实施方案中，电池142可供应能量以操作控制阀120、压力传感器155或二者。在一些实施方案中，系统100中所使用的电池142可至少操作控制阀12010年，无需更换。在一些实施方案中，系统100中所使用的电池142可至少操作控制阀12010年以上，无需更换。

本文所述的系统、软件和方法可在一个或多个计算机程序中有利实施，所述计算机程序可在包括耦合成从数据存储系统接收数据和指令并传送数据和指令给数据存储系统的至少一个可编程处理器、至少一个输入装置和至少一个输出装置的可编程系统上执行。如果需要的话，每一个计算机程序可以用高级过程语言或面向对象的编程语言，或者汇编或机器语言实现。在任一种情况下，所述语言可以是编译或解释语言。适合的处理器包括，举例而言，通用微处理器和专用微处理器。

一般而言，处理器将从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。一般而言，计算机将包括用于储存数据文件的一个或多个大容量存储装置，这种装置包括磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘、磁光盘和光盘。适于有形地体现计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，包括，举例而言，半导体存储装置，诸如EPROM、EEPROM和闪存器；磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；和CD-ROM盘。上述任一者可以用ASIC（专用集成电路）来补充或并入ASIC（专用集成电路）。

图2显示这种类型的计算机的例子，图中示出了适合于实施或执行本文所述的设备或方法的可编程处理系统（系统）211的方块图。系统211包括由处理器(CPU)总线225耦合的处理器220、随机存取存储器(RAM)221、程序存储器222（例如，可写只读存储器（ROM），诸如闪速ROM）、硬盘驱动器控制器223，和输入/输出(I/O)控制器224。系统211可在例如ROM中编程，或可通过从另一来源（例如，从软盘、CD-ROM或另一计算机）加载程序来编程（以及重新编程）。

硬盘驱动器控制器223被耦合到适于储存可执行计算机程序，包括实施本发明方法的程序和包含存储内容的数据的硬盘230。I/O控制器224通过I/O总线226耦合到I/O接口227。I/O接口227通过通信链路，诸如串行链路、局域网、无线链路，和并行链路来接收和传送模拟或数字形式的数据。

本文中所述的不同实施方案的元素可以组合以形成上文没有具体阐述的其他实施方案。本文中没有具体描述的其他实施方案也在下面的权利要求的范围内。

现在参考图3，显示并描述了用于操作电池供电的控制阀的示例性方法的流程图300。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令（步骤301）。控制单元140可从远程单元接收指令。控制单元150的通信装置150可接收指令。通信装置150可以无线方式接收指令。在一些实施方案中，通信装置150可经由射频通信接收指令。用于致动阀门的指令可以是用于打开控制阀（120）的指令。所述指令可以是用于关闭控制阀（120）的指令。尽管所述方法的步骤在本文中关于用于打开阀门的指令来描述，但是对用于关闭阀门的指令可执行类似的步骤，如本领域普通技术人员所了解的。

所述方法可包括接收第一时间段（步骤305）。在一些实施方案中，处理单元148可从远程单元接收第一时间段。在一些实施方案中，处理单元148可通过从存储器中获取时间段来接收时间段。第一时间段可以是用于为控制阀120供电以打开阀门的时间段。在一些实施方案中，第一时间段可以是默认值（例如，30ms）。在一些实施方案中，第一时间段可以是在先前成功尝试打开控制阀120中使用的时间段。

所述方法可包括在第一时间段对阀门施加能量（步骤310）。在一些实施方案中，处理单元148确定将施加给控制阀120以打开阀门的能量的量。能量的量可能基于第一时间段、电容器144的电容、控制阀120可运行的电压，和/或任何其他因素的任一组合。电池142可用于使用至少确定的能量的量为电容器144充电。电容器144可以被充电，使得电容器144可在第一时间段为控制阀120充电。在一些实施方案中，当电容器144达到控制阀120的操作阈值时，处理单元148可操作DC/DC转换器147以在第一时间段为控制阀120供电。

所述方法可包括将阀门的第一状态与指令中的状态进行比较。在一些实施方案中，处理单元148可允许在确定控制阀120的状态之前预定时间段流逝（例如，20秒）。压力传感器155可被布置在与控制阀120相邻的出气口160中。传感器155可测量流经出气口160的气体的压力。

在一些实施方案中，处理单元148可将压力与阈值（例如，45psi）进行比较。当压力超过阈值时，处理单元148可确定控制阀120是打开的。当阈值超过压力时，处理单元148可确定控制阀120是关闭的。处理单元148可将控制阀120的状态与接收到的指令中的期望状态进行比较。若状态并不匹配，则处理单元148可确定可进行致动控制阀120的另一次尝试。

所述方法可包括通过延长第一时间段来确定第二时间段（步骤315）。在一些实施方案中，处理单元148可将第一时间段延长预定时间段（例如，10ms、30ms）。所述预定时间段可能等于打开时间段的默认值。在一些实施方案中，处理单元148可将第一时间段延长预定百分比（例如，10ms）。在一些实施方案中，处理单元148可以用对数延长第一时间段。

所述方法可包括在第二时间段对阀门施加能量（步骤320）。所述能量可根据本文所述步骤中的任何步骤的任一组合来施加。

所述方法可包括确定阀门的第二状态与指令中的状态匹配（步骤325）。在控制单元150在第二时间段为阀门120供电之后，控制阀120的状态可通过本文所述步骤的任一组合来确定。在一些实施方案中，处理单元148可将阀门120的状态与接收到的指令中的期望状态进行比较。当状态匹配时，处理单元148可确定使用第二时间段成功地致动了控制阀120（例如，打开阀门120）。处理单元148可储存第二时间段。处理单元148可用第二时间段覆写存储器中的第一时间段。因此，当控制单元150接下来接收用于打开阀门120的指令时，处理单元148可获取第二时间段，且控制单元150可在第二时间段为控制阀120供电。

现在参考图4，显示并描述了用于操作电池供电的控制阀的示例性方法的另一个流程图400。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令（步骤401），接收第一时间段（步骤405），和/或在第一时间段对阀门施加能量（步骤410）。步骤401、405和410可根据参考图3来描述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

所述方法可包括确定与阀门相邻的区域中的压力（步骤415）。压力传感器155可被布置在与控制阀120相邻的出气口160中。传感器155可测量通过阀门120流入出口160的气体的压力。在一些实施方案中，在控制单元150为控制阀120供电后的预定时间段（例如，本文所述的稳定时间段）过去之后，处理单元148可处理来自传感器155的压力。

所述方法可包括基于压力与阈值之间的比较来确定阀门的第一状态（步骤420）。处理单元148可将来自传感器155的压力与阈值（例如，本文所述的压力阈值）进行比较。若压力超过阈值，则处理单元148可确定气体正通过打开的控制阀120流入出气口160。若阈值超过压力，则处理单元148可确定关闭的控制阀120大大妨碍气流进入出口160。

所述方法可包括将阀门的第一状态与指令中的状态进行比较（步骤425），通过延长第一时间段来确定第二时间段（步骤430），在第二时间段对阀门施加能量（步骤435），和确定阀门的第二状态与指令中的状态匹配（步骤440）。步骤425、430、435和440可根据参考图3来描述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

现在参考图5，显示并描述了用于操作电池供电的控制阀的示例性方法的另一个流程图500。所述方法可包括接收用于打开阀门的指令（步骤501）。步骤501可根据参考图3或4来描述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

所述方法可包括确定第一时间段（步骤505）。第一时间段可能与打开控制阀120和/或尝试打开阀门120相关联。在一些实施方案中，第一时间段可以是默认值（例如，30ms）。在一些例子中，在系统100启动和/或恢复后，处理单元148可将第一时间段初始化成默认值。在一些例子中，在用于打开阀门120的连续成功致动的次数达到阈值之后，如本文中所述，处理单元148可将第一时间段初始化成默认值。在一些实施方案中，第一时间段可以是之前成功打开控制阀120的时间段。在一些实施方案中，处理单元148可从存储器中获取第一时间段。

所述方法可包括在第一时间段对阀门施加能量（步骤510）。步骤510可根据参考图3或4来描述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

所述方法可包括确定阀门是打开的（步骤515）。压力传感器155可被布置在与控制阀120相邻的出气口160中。传感器155可测量通过阀门120流入出口160的气体的压力。在一些实施方案中，在控制单元150在第一时间段对阀门120施加能量后的预定时间段（例如，本文所述的稳定时间段）过去之后，处理单元148可处理来自传感器155的压力。处理单元148可将来自传感器155的压力与阈值（例如，本文所述的压力阈值）进行比较。当压力超过阈值时，处理单元148可确定控制阀120是打开的，且气体正通过阀门120流入出气口160。

所述方法可包括接收用于关闭阀门的指令（步骤520）。步骤520可根据参考图3或4所描述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

所述方法可包括确定第二时间段（步骤525）。第二时间段可能与关闭控制阀120和/或尝试关闭阀门120相关联。第二时间段可能与第一时间段不同。第二时间段可与第一时间段分开储存。在一些实施方案中，第二时间段可能是默认值（例如，10ms）。第二时间段的默认值可能与第一时间段的默认值不同。

在一些例子中，在系统100启动和/或恢复后，处理单元148可将第二时间段初始化成默认值。在一些例子中，在用于关闭阀门120的连续成功致动的次数达到阈值之后，如本文中所述，处理单元148可将第二时间段初始化成默认值。在一些实施方案中，第二时间段可以是之前用于成功关闭控制阀120的时间段。在一些实施方案中，处理单元148可从存储器中获取第二时间段。

所述方法可包括在第二时间段对阀门施加能量（步骤530）。步骤530可根据参考图3或4所描述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

所述方法可包括确定阀门是关闭的（步骤535）。在一些实施方案中，在控制单元150在第二时间段对阀门120施加能量后的预定时间段（例如，本文所述的稳定时间段）过去之后，处理单元148可处理来自传感器155的压力。处理单元148可将来自传感器155的压力与阈值（例如，本文所述的压力阈值）进行比较。当阈值超过压力时，处理单元148可确定控制阀120是关闭的，且没有气体流入出气口160。

现在参考图6，显示并描述了用于操作电池供电的控制阀的示例性方法的另一个流程图600。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令（步骤601）。控制单元140可从远程单元接收指令。控制单元140的通信装置150可接收指令。通信装置150可以是无线通信装置150。例如，装置150可接收和/或传送射频信号。在一些实施方案中，指令可包括控制阀120的期望状态。例如，指令可以是用于打开控制阀120的指令或用于关闭控制阀120的指令。

所述方法可包括接收时间段（步骤605）。所述时间段可能与指令所包括的控制阀120的期望状态相关联。例如，若通信装置150接收到用于打开阀门120的指令，则所述时间段可以是用于为控制阀120供电以尝试打开阀门120的时间段。在一些实施方案中，所述时间段可以是默认值，如本文中所述。在一些实施方案中，所述时间段可以是之前成功尝试打开控制阀120所用的时间段，如本文中所述。在一些实施方案中，处理单元148可从存储器中获取所述时间段。

所述方法可包括在所述时间段对阀门施加来自电池的能量（步骤610）。步骤610可根据参考图3-5所述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

现在参考图7，显示并描述了用于操作电池供电的控制阀的示例性方法的另一个流程图700。所述方法可包括接收用于致动阀门的指令（步骤701），接收第一时间段（步骤705），在第一时间段对阀门施加能量（步骤710），以及确定阀门的第一状态与指令中的状态匹配（步骤715）。步骤701、705、710，和715可根据参考图3-6所述的步骤或本文所述的任何其他步骤来执行。

所述方法可包括增加阀门的致动次数（步骤720）。阀门的致动次数可以是打开控制阀120的成功连续致动的次数。所述次数可以是关闭控制阀120的成功连续致动的次数。在一些实施方案中，所述次数可以是成功致动的总数。处理单元148可在每次尝试致动控制阀120成功时增加致动次数。

所述方法可包括将阀门的致动次数与阈值进行比较（步骤725），并且当阀门的致动次数等于阈值时用第二时间段来覆写第一时间段（步骤730）。阈值可以是二十四（24）次致动，但是也可使用任一值。第二时间段可以是默认值（例如，对于打开时间段，30ms，对于关闭时间段，10ms）。在一些实施方案中，处理单元148可通过缩短第一时间段来确定第二时间段。处理单元148可将第一时间段缩短预定时间段（例如，10ms、30ms）。在一些实施方案中，处理单元148可将第一时间段缩短预定百分比（例如，5%、10%）。处理单元148可覆写存储器中的第一时间段。

虽然已经描述了所述方法和系统的各种实施例，但是这些实施例是示例性的，且并不限制所述方法或系统的范围。相关领域的技术人员可以在不背离所述方法和系统的最宽范围的情况下改变所述方法和系统的形式和细节。因此，本文中所述的方法和系统的范围不应受限于任一示例性实施方案且应根据所附权利要求及其等同物来定义。

Claims (30)

1.一种方法，包括：

由通信装置接收用于致动阀门的指令；

由处理单元接收第一时间段；

由所述处理单元在所述第一时间段对所述阀门施加能量；

由所述处理单元将所述阀门的第一状态与所述指令中的状态进行比较；

由所述处理单元通过延长所述第一时间段来确定第二时间段；

由所述处理单元在所述第二时间段对所述阀门施加能量；以及

由所述处理单元确定所述阀门的第二状态与所述指令中的状态匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其中接收用于致动的指令还包括：

接收用于打开所述阀门的指令。

3.根据权利要求1所述的方法，其中接收用于致动的指令还包括：

接收用于关闭所述阀门的指令。

4.根据权利要求1所述的方法，其中接收用于致动的指令还包括：

通过无线通信来接收所述指令。

5.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述第一时间段还包括：

获取与致动所述阀门使其进入所述指令中的状态相关联的默认的时间段。

6.根据权利要求5所述的方法，其中接收所述默认的时间段还包括：

获取约10ms的时间段。

7.根据权利要求5所述的方法，其中接收所述默认的时间段还包括：

获取约30ms的时间段。

8.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述第一时间段还包括：

获取之前用于致动所述阀门使其进入所述指令中的状态的时间段。

9.根据权利要求1所述的方法，其中对所述阀门施加能量还包括：

对电磁自锁阀的线圈施加电流。

10.根据权利要求1所述的方法，其中对所述阀门施加能量还包括：

使用来自不可充电的电池的能量为电容器充电；以及

使用来自所述电容器的能量对所述阀门施加电流。

11.根据权利要求1所述的方法，其中将所述阀门的第一状态与所述指令中的状态进行比较还包括：

确定所述阀门的第一状态与所述指令中的状态并不匹配。

12.根据权利要求1所述的方法，其中将所述阀门的第一状态与所述指令中的状态进行比较还包括：

由压力传感器确定与所述阀门相邻的区域中的压力；

由所述处理单元至少部分基于所述压力来确定所述阀门的第一状态；以及

由所述处理单元确定所述阀门的第一状态与所述指令中的状态并不匹配。

13.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二时间段还包括：

将所述第一时间段延长固定时间段。

14.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二时间段还包括：

将所述第一时间段延长一定百分比。

15.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述阀门的第二状态与所述指令中的状态匹配还包括：

用所述第二时间段来覆写所述第一时间段。

16.一种方法，包括：

由通信装置接收用于致动阀门的指令；

由处理单元接收第一时间段；

由所述处理单元在所述第一时间段对所述阀门施加能量；

由压力传感器确定与所述阀门相邻的区域中的压力；

由所述处理单元基于所述压力与阈值之间的比较来确定所述阀门的第一状态；

由所述处理单元将所述阀门的第一状态与所述指令中的状态进行比较；

由所述处理单元通过延长所述第一时间段来确定第二时间段；

由所述处理单元在所述第二时间段对所述阀门施加能量；以及

由所述处理单元确定所述阀门的第二状态与所述指令中的状态匹配。

17.一种方法，包括：

由通信装置接收用于打开阀门的指令；

由处理单元确定第一时间段；

由所述处理单元在所述第一时间段对所述阀门施加能量；

由所述处理单元确定所述阀门是打开的；

由所述通信装置接收用于关闭所述阀门的指令；

由所述处理单元确定第二时间段；

由所述处理单元在所述第二时间段对所述阀门施加能量；以及

由所述处理单元确定所述阀门是关闭的。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一时间段不等于所述第二时间段。

19.一种系统，包括：

通信装置，其从远程单元接收用于致动阀门的指令；

处理单元；

电池；

电容器；

压力传感器；和

存储器，所述存储器储存指令，当所述指令由所述处理单元执行时，使所述处理单元：

接收第一时间段；

操作所述电池和所述电容器以在所述第一时间段对阀门施加能量；

基于阈值与来自被布置在与所述阀门相邻的出气口中的压力传感器的压力测量值之间的比较来确定所述阀门的第一状态；

确定所述阀门的第一状态与所述指令中的状态并不匹配；

通过延长所述第一时间段来确定第二时间段；

操作所述电池和所述电容器以在所述第二时间段对所述阀门施加能量；以及

确定所述阀门的第二状态与所述指令中的状态匹配。

20.一种方法，包括：

由无线通信装置接收用于致动阀门的指令；

由处理单元接收时间段；

由所述处理单元在所述时间段对所述阀门施加来自电池的能量。

21.根据权利要求20所述的方法，其中接收所述指令还包括：

经由射频通信来接收所述指令。

22.根据权利要求20所述的方法，其中施加来自所述电池的能量还包括：

使用来自所述电池的能量为电容器充电；以及

使用所述电容器对电磁自锁阀的线圈施加电流。

23.根据权利要求22所述的方法，其中施加来自所述电池的能量还包括：

操作DC/DC转换器来将所述电容器上的电压转换成用于操作所述电磁自锁阀的电压。

24.一种系统，包括：

无线通信装置，其从远程单元接收用于致动阀门的指令；

处理单元；

电池；

电容器；以及

存储器，所述存储器储存指令，当所述指令由所述处理单元执行时，使所述处理单元：

接收时间段；以及

操作所述电池和所述电容器以在所述时间段对阀门施加能量。

25.一种方法，包括：

由通信装置接收用于致动阀门的指令；

由处理单元接收第一时间段；

由所述处理单元在所述第一时间段对所述阀门施加能量；

由所述处理单元确定所述阀门的第一状态与所述指令中的状态匹配；

由所述处理单元增加所述阀门的致动次数；

由所述处理单元将所述阀门的致动次数与阈值进行比较；

当所述阀门的致动次数等于所述阈值时，由所述处理单元用第二时间段覆写所述第一时间段。

26.根据权利要求25所述的方法，其中覆写所述第一时间段还包括：

基于默认的时间段来确定所述第二时间段。

27.根据权利要求25所述的方法，其中覆写所述第一时间段还包括：

通过缩短所述第一时间段来确定所述第二时间段。

28.根据权利要求25所述的方法，其中覆写所述第一时间段还包括：

通过将所述第一时间段缩短固定的时间段来确定所述第二时间段。

29.根据权利要求25所述的方法，其中覆写所述第一时间段还包括：

通过将所述第一时间段缩短一定百分比来确定所述第二时间段。

30.根据权利要求25所述的方法，还包括：

当所述致动次数等于所述阈值时，由所述处理单元重置所述阀门的致动次数。

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