CN107861533A - 多功能阀门压力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能减压阀压力控制系统，包括多功能减压阀，通讯网络和控制中心。多功能减压阀包括减压阀，和设置于减压阀上的传感器组、通讯模块、控制模块、控制执行模块和电源模块；通讯网络是基于蜂窝的窄带物联网；控制中心设有控制单元和数据管理系统；控制单元用于数据收发和远程控制多功能减压阀；数据管理系统用于对水流参数分析、监控和调节；数据管理系统设有预设参数，可根据预设参数对阀门压力自动调节。本系统能将阀门的水流参数适时采集、上传数据管理系统，对数据进行监控、分析，控制中心可根据管网水流压力动态和用水需求设定预设参数，对管网水压进行调节，使水压满足用户需求，又能将水压控制在较低范围内，降低爆管危险。

Description

多功能阀门压力控制系统

技术领域

本发明涉及一种基于多功能减压阀的压力控制系统。

背景技术

随着全球城市化发展，自2007年以来，世界超过50％人口居住在城市，增涨的用水需求由于气候变化引起的干旱日益严重。而水力浪费成为影响人类用水安全的一项重要因素，全球每年由供水管网漏损的自来水水量超过320亿m³，全球供水企业每年因此产生的总成本保守估计为140亿美元，在一些低收入国家，漏损水量占供水量的50%-60%。

水力管网爆裂是水损的一大原因，城镇供水管网爆管频发，以一个一百万到一百五十万用户的管网为例，一年的爆管次数可能会在500-1000次左右。影响水管爆管的原因有多种，与管网瞬态压力变化有关，瞬态压力是指由于水力组件动作和相互间的影响，管网压力波难以衰减、往复窜动，在管道中产生扰动、叠加、负压、对撞，影响输水效率，增加爆管几率。用户集中用水变化、泵机的突然启动均能对管网瞬态压力变化产生影响。

发生爆管时通常采取更换老旧管材，有效检漏，DMA计量分区的传统做法。随着对水力研究的深入，压力管理能够减少爆管逐步得到广泛认识，来自11 个国家的 112 个研究案例表明主管道平均压力降低1%，则爆管率平均降低1.4%。

对水力管网压力有效管理，实现压力自动调节，降低平均压力和使压力分布均匀可有效降低瞬态压力，减少爆管几率。采用多功能阀门系统，对阀门数据进行采集、监控、远程控制、自动调节，是解决压力管理的一种有效手段。

申请号为201710206528.8的发明创造公开了一种智能水阀及基于智能水阀的系统，该发明创造公开了一种集控制、采集、发电、传输于一体的多功能阀门，并通过窄带物联网传输，将数据数据传输到云平台，并通过数据终端对阀门进行控制。但该专利并没有对阀门数据进行实时监控，没有对压力变化进行瞬时控制，在瞬态压力变化异常、没能有效对压力进行自动调节以降低爆管率。

发明内容

本发明提供一种多功能阀门压力控制系统，能对阀门参数进行监控、分析、对压力自动控制，解决管网易发生爆管问题。

本发明采取的技术方案是：

多功能减压阀压力控制系统，包括至少一个多功能减压阀，通讯网络和控制中心；

所述多功能减压阀包括减压阀，和设置于减压阀上的传感器组、通讯模块、控制模块、控制执行模块、通讯模块和电源模块；传感器组包括至少一个传感器，用于获取所述减压阀处水的相关参数；所述控制模块，用于获取所述传感器组测得的所述相关参数，通过所述通讯模块传送至外界，并通过所述通讯模块接收外界传送的控制指令；所述控制执行模块，用于根据所述控制模块传送的控制指令对所述减压阀执行相应操作；所述通讯模块通过窄带物联网传输数据；所述电源模块包括水流发电装置或太阳能发电装置，用于利用水阀开关处的水流或太阳能发电为其他模块供电；

所述通讯网络，是基于蜂窝的窄带物联网，用于在控制中心与减压阀通讯模块之间传输数据；

所述控制中心设有控制单元和数据管理系统；控制单元用于数据收发和远程控制多功能减压阀；所述数据管理系统用于对水流参数分析、监控和调节；所述数据管理系统设有预设参数，可根据预设参数对阀门压力自动调节。

进一步地，所述传感器组设有压力传感器；

进一步地，所述传感器组还设有温度传感器、流量传感器、水质传感器的至少一个；所述温度传感器，用于检测所述减压阀处水的温度数据；所述流量传感器，用于检测减压阀处水的流量数据；所述水质传感器用于检测减压阀处的水质数据。

进一步地，所述电源模块包括水流发电机或太阳能发电机、蓄电池、整流器和调压装置。

进一步地，所述电源模块还包括滤波装置，用于过滤电流上的干扰。

进一步地，所述数据管理系统设有数据接收部分、数据分析部分、数据设定部分、数据处理部分；数据接收部分用于接收从多功能阀门上传输的数据；数据分析部分用于分析接收到的阀门参数，与预设参数进行比对；

数据设定部分用于设定管线预设参数；数据处理部分用于调节阀门参数，将调节后参数通过控制单元传送给阀门，对阀门压力进行控制。

进一步地，所述数据管理系统设有数据报警单元，可对减压阀发生的爆管危险发出警报。

进一步地，所述控制中心设有短信报警模块。

进一步地，所述控制中心还设有数据显示终端。

进一步地，所述系统入口处设有总阀，用于控制进入系统的水流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用多功能减压阀，减压阀上设有传感器、电源模块、控制模块、通讯模块，能将阀门的水流参数适时采集、上传数据管理系统，通过数据管理系统对数据进行监控、分析，控制中心设有控制单元，可根据管网水流压力动态和用水需求设定预设参数，对管网水压进行调节，使水压满足用户需求，又能将水压控制在较低范围内，降低爆管危险。系统设有报警功能，在发生渗漏、爆管等故障时，能通过控制中心报警和短信报警方式，向值班人员和负责人发送信息，及时处理故障。

附图说明

图1为多功能阀门压力控制系统图；

图2为多功能减压阀结构图；

图3为控制中心结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

如图1、2所示，本发明提供了一种基于多功能减压阀的水压控制系统，包括多功能减压阀1，控制中心2，控制中心2与系统内的每个阀门通过窄带物联网进行通讯。多功能阀门上设有控制模块11、通讯模块12、传感器组13、电源模块14、控制执行模块15。控制中心2设有数据管理系统21和控制单元22。

控制模块11，用于获取传感器组13测得的所述相关参数，通过通讯模块12传送至控制中心，并通过通讯模块12接收外界传送的控制指令。

控制执行模块15用于根据控制模块11传送的控制指令对阀门开关执行相应操作。如根据控制模块发来的指令，执行水阀开关的开启、关闭及调整水阀开关的开启量等任务。

控制模块和控制执行机构均采用目前市场成熟的现有控制器和执行器，例如控制模块为DSM智能阀门控制器，控制执行机构为DKJ或DKZ电动执行机构。

通讯模块12可通过2G/3G/4G无线网络实现阀门开关与外界通讯网络的连接，与服务器实现数据传输。所述的通讯模块是基于蜂窝的窄带物联网通讯系统。

传感器组13设有水压传感器131，根据需要也可以设置水流传感器132和温度传感器133。水压传感器131用于测量阀门处的水压；水流传感器132用于测量阀门处水流大小；温度传感器133用于测量阀门处的水温。压力是本系统控制的要点，因此压力参数十分重要，多功能阀门中必须设有水压传感器。压力与水流息息相关，控制水流对压力控制有直接影响；温度对压力也有一定影响。因此，为使压力控制更为精准，通常也需要同时安装水流传感器和温度传感器。

电源模块14用于向控制模块11、通讯模块12、传感器模块13、控制执行模块15供电。电源模块14通过水流发电机或太阳能发电机发电，整流器将交流电变为直流电存储于蓄电池中供电；电源模块12还设有调压装置，将电压调到用电模块适合的电压，为保证电流稳定，还设有滤波器排除干扰。为保证数据通讯的稳定和持续，数据通讯模块12、传感器模块13自带电池，在电源模块12供电出现故障时，仍然可以将数据发送给控制中心2。

如图3所示，所述控制中心设有数据管理系统21、控制单元22、数据显示终端23、报警装置24，数据管理系统21包括数据接收部分211、数据分析部分212、参数设定部分213、数据处理部分214。控制单元22上设有通讯模块（未显示），控制单元22接收到多功能阀门采集的参数，通过数据接收部分211传输至数据管理系统21。参数设定部分213用于设定预设参数，预设参数可人工设定，也可以对历史数据进行模拟处理，形成每时段压力模型。数据分析部分212与参数设定部分213中预设数据或数据模型进行比对，发现某时段超出预设数据或数据模型规定的极限范围时（例如预设参数的10%），由参数处理部分214自动调节压力值到正常范围内，并通过控制单元22向多功能减压阀发出减压指令，对压力进行自动调节.在午夜等水量使用谷底时，将管线压力降低到满足使用的最低值。在建立数据模型时，可根据历史用水每日变化数据建立日用水压力变化模型，在用水谷底时调节阀门压力到低值，用水高峰时则调节压力到高值，当检测到用水压力超出日常压力模型的10%，自动调节压力到正常范围内，并发出报警，让值班人员人工监控现场情况，及时处理现场问题。数据管理系统可以根据需要定制或自主开发，也可以采用现有成熟水网管理数据库系统，例如GDInfo供水管线信息管理系统、WaterCAD管理系统。

控制单元22与多功能减压阀上的控制模块11配套使用，接收到数据管理系统21发出的数据调节信号后，控制单元22通过通讯模块向多功能阀门发出参数调节指令，对压力、水流等参数进行调节。

数据显示终端23向值班人员提供人机交互界面，通过数据显示终端23可以观察多功能减压阀系统中阀门状态，并通过显示终端界面设置相关参数，对阀门进行操作。

报警装置24用于报警，当数据分析部分212检测到某个阀门水压、水流发生急剧变化或超过预设极限值时，提示发生爆管、渗漏等管线问题，自动关闭阀门，并通过报警装置24发出警报。控制单元22可发送短信提醒信号，当检测到管线发生爆管、渗漏等问题时，控制中心向移动通信服务商发送信号，由移动通信服务商对特定人员发送短信提醒，特定人员是水力管理部门的负责人，短信提醒号码可以在数据管系统21中设置。

在上述的多功能减压阀系统的入口处设有系统管网总阀，用于控制系统中水流，系统中发生渗漏、爆管故障时，可以通过对总阀调节以控制系统中水流和水压。总阀处还设有减压罐，用于调节系统中水压。

上述实施方式是对发明进一步解释和说明，不能作为对本发明的限制。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.多功能减压阀压力控制系统，其特征在于：包括至少一个多功能减压阀，通讯网络和控制中心；

所述多功能减压阀包括减压阀，和设置于减压阀上的传感器组、通讯模块、控制模块、控制执行模块和电源模块；传感器组包括至少一个传感器，用于获取所述减压阀处水的相关参数；所述控制模块，用于获取所述传感器组测得的所述相关参数，通过所述通讯模块传送至外界，并通过所述通讯模块接收外界传送的控制指令；所述控制执行模块，用于根据所述控制模块传送的控制指令对所述减压阀执行相应操作；所述通讯模块通过窄带物联网传输数据；所述电源模块包括水流发电装置或太阳能发电装置，用于利用水阀开关处的水流或太阳能发电为其他模块供电；

所述通讯网络，是基于蜂窝的窄带物联网，用于在控制中心与多功能减压阀通讯模块之间传输数据；

所述控制中心设有控制单元和数据管理系统；控制单元用于数据收发和远程控制多功能减压阀；所述数据管理系统用于对水流参数分析、监控和调节；所述数据管理系统设有预设参数，可根据预设参数对阀门压力自动调节。

2.根据权利要求1所述多功能减压阀管理系统，其特征在于所述传感器组设有压力传感器。

3.根据权利要求2所述多功能减压阀管理系统，特征在于所述传感器组还设有温度传感器、流量传感器、水质传感器的至少一个；

所述温度传感器，用于检测所述减压阀处水的温度数据；

所述流量传感器，用于检测减压阀处水的流量数据；

所述水质传感器用于检测减压阀处的水质数据。

4.根据权利要求1所述多功能减压阀管理系统，其特征在于所述电源模块包括水流发电机或太阳能发电机、蓄电池、整流器和调压装置。

5.根据权利要求4所述多功能减压阀管理系统，其特征在于所述电源模块还包括滤波装置，用于过滤电流上的干扰。

6.根据权利要求1多功能减压阀管理系统，其特征在于数据管理系统设有数据接收部分、数据分析部分、数据设定部分、数据处理部分；

数据接收部分用于接收从多功能阀门上传输的数据；

数据分析部分用于分析接收到的阀门参数；

数据设定部分用于设定管线预设参数；

数据处理部分用于调节阀门参数，将调节后参数通过控制单元传送给阀门，对阀门压力进行控制。

7.根据权利要求6多功能减压阀管理系统，其特征在于所述数据管理系统设有数据报警单元，可对减压阀发生的爆管危险发出警报。

8.根据权利要求6所述多功能减压阀管理系统，其特征在于控制中心设有短信报警模块。

9.根据权利要求6多功能减压阀管理系统，其特征在于所述控制中心还设有数据显示终端。

10.根据权利要求1-9任一所述多功能减压阀管理系统，其特征在于所述系统入口处设有总阀，用于控制进入系统的水流和水压。