CN108317290A - 一种阀门控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种阀门控制系统和方法，该系统包括：主控平台、无线网关、通信模块和阀门控制模块；主控平台用于下发对阀门的控制命令；通信模块用于实现主控平台与阀门控制模块之间的通信；其中通信模块与主控平台之间通过无线网关以无线通信方式进行通信；阀门控制模块用于根据控制命令进行阀门控制，并实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息，将该阀门的状态信息以及管道信息反馈给主控平台；并根据阀门的状态信息判断是否暂停用于驱动该阀门的阀门电机的运动；主控平台还用于对阀门的状态信息以及管道信息进行实时显示。通过该实施例方案，实现了阀门的远程控制和全面监控，节省了人力，并提高了阀门控制的智能化。

Description

一种阀门控制系统和方法

技术领域

本发明实施例涉及工业控制技术，尤指一种阀门控制系统和方法。

背景技术

目前工业控制中，对于阀门的控制均是通过现场控制来实现，并且需要在现场配备专门的工作人员，非常浪费人力。另外，目前尚没有对工业现场阀门的实时监控系统，使得相关管理人与能不能及时获取阀门的状态，并且不能及时获取阀门所在管道的各种信息，在阀门或管道出现故障时不能做出及时处理，存在重大安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种阀门控制系统和方法，能够实现阀门的远程控制和全面监控，节省人力，并能够提高阀门控制的智能化。

为了达到本发明实施例目的，本发明实施例提供了一种阀门控制系统，该系统包括：主控平台、无线网关、通信模块和阀门控制模块；

主控平台，用于下发对阀门的控制命令；

通信模块，用于实现主控平台与阀门控制模块之间的通信；其中，通信模块与主控平台之间通过无线网关以无线通信方式进行通信；

阀门控制模块，用于根据控制命令进行阀门控制，并实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息，将该阀门的状态信息以及管道信息反馈给主控平台；并根据阀门的状态信息判断是否暂停用于驱动阀门的阀门电机的运动；

主控平台，还用于对阀门的状态信息以及管道信息进行实时显示。

可选地，主控平台包括：主控单元和人机交互单元；其中，人机交互单元包括：显示单元和输入单元；

主控单元，用于根据预设程序自动发送控制命令，以实现自动控制功能；和/或根据用户的输入指令发送控制命令，以实现手动控制功能；

输入单元，用于采集用户的输入指令；

显示单元，用于显示阀门的状态信息以及管道信息。

可选地，通信模块包括：无线通信单元和第一接口单元；第一接口单元包括：串口单元和/或通用输入/输出GPIO接口单元；

无线通信单元，用于与阀门控制模块进行接口通信，并通过无线网关实现与主控平台之间的无线通信；

串口单元，用于实现与阀门控制模块的串口连接；

GPIO接口单元，用于实现与阀门控制模块的GPIO连接。

可选地，阀门控制模块包括：阀门控制单元、信号采集单元和第二接口单元；

阀门控制单元，用于对控制命令进行解析，并根据解析后的控制命令对阀门实施相应的控制；

信号采集单元，用于实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息；

阀门控制单元，还用于对采集的阀门的状态信息以及管道信息进行处理，并将处理后的阀门的状态信息以及管道信息反馈给主控平台；并根据所述阀门的状态信息判断是否暂停所述阀门电机的运动；

第二接口单元，用于连接主控单元和信号采集单元，并用于连接阀门控制单元和无线通信单元。

可选地，信号采集单元包括：阀门状态采集装置和管道信息采集装置；

阀门状态采集装置，用于采集阀门的状态信息，该状态信息包括：开度信息、开关位置信息和故障信息；开关位置信息包括：开左阀或开右阀；开度信息包括：阀门关闭、阀门打开以及阀门的打开程度；

管道信息采集装置，用于采集管道信息，该管道信息包括：管道流量和管道压力。

可选地，阀门状态采集装置包括：限位开关、红外检测装置和/或电位器检测装置；

管道信息采集装置包括：流量传感器和压力传感器。

可选地，阀门控制模块还包括：电源单元；电源单元，用于为阀门控制单元提供电源。

可选地，电源单元包括：电网电源子单元、太阳能电源子单元和电压转化电路；

电网电源子单元，用于通过市电电网电源为阀门控制单元供电；

太阳能电源子单元，用于通过太阳能发电产生的电源为阀门控制单元供电；

电压转化电路，用于对电网电源子单元或太阳能电源子单元提供的电源进行转化，以获取一个或多个直流电供阀门控制单元的不同元部件使用。

为了达到本发明实施例目的，本发明实施例还公开了一种阀门控制方法，该方法包括：

通过无线通信方式下发对阀门的控制命令；

根据所述控制命令以串口通信方式和/或GPIO直接控制方式实现对所述阀门的控制，并实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息；

对所述阀门的状态信息以及所述管道信息进行实时显示；

其中，状态信息包括：开度信息、开关位置信息和故障信息；开关位置信息包括：开左阀或开右阀；开度信息包括：阀门关闭、阀门打开以及阀门的打开程度；管道信息包括：管道流量和管道压力。

可选地，该方法还包括：

根据预设程序自动发送该控制命令，以实现自动控制功能；和/或根据用户的输入指令发送该控制命令，以实现手动控制功能。

本发明实施例包括：主控平台、无线网关、通信模块和阀门控制模块；主控平台，用于下发对阀门的控制命令；通信模块，用于实现主控平台与阀门控制模块之间的通信；其中，通信模块与主控平台之间通过无线网关以无线通信方式进行通信；阀门控制模块，用于根据控制命令进行阀门控制，并实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息，将该阀门的状态信息以及管道信息反馈给主控平台；并根据阀门的状态信息判断是否暂停用于驱动阀门的阀门电机的运动；主控平台，还用于对阀门的状态信息以及管道信息进行实时显示。通过该实施例方案，实现了阀门的远程控制和全面监控，节省了人力，并提高了阀门控制的智能化。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例技术方案的限制。

图1为本发明实施例的阀门控制系统组成框图；

图2为本发明实施例的主控平台组成框图；

图3为本发明实施例的通信模块组成框图；

图4为本发明实施例的阀门控制模块组成框图；

图5为本发明实施例的阀门控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

为了达到本发明实施例目的，本发明实施例提供了一种阀门控制系统，如图1所示，该系统可以包括：主控平台1、、无线网关2、通信模块3和阀门控制模块4；

主控平台1，用于下发对阀门的控制命令。

通信模块3，用于实现主控平台与阀门控制模块之间的通信；其中，通信模块3与主控平台1之间通过无线网关2以无线通信方式进行通信；

阀门控制模块4，用于根据控制命令进行阀门控制，并实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息，将该阀门的状态信息以及管道信息反馈给主控平台1；并根据阀门的状态信息判断是否暂停用于驱动阀门的阀门电机的运动；

主控平台1，还用于对阀门的状态信息以及管道信息进行实时显示。

在本发明实施例中，该主控平台1可以是预先设置的用于阀门控制的专有控制平台，也可以是与其他受控设备共用的控制平台。

在本发明实施例中，通信模块3可以是能够实现远程无线通信功能的远程无线通信模块，可以使得主控平台1设置在距离控制现场较远的地方，例如主控制室，并可以实现与其他受控设备的统一控制，节省了人力物力，实现了工控现场的统一控制和管理。另外，主控平台1实现远程控制可以进一步提高控制人员的安全保障。

可选地，如图2所示，主控平台1可以包括：主控单元11和人机交互单元12；其中，人机交互单元12可以包括：显示单元121和输入单元122；

主控单元11，用于根据预设程序自动发送控制命令，以实现自动控制功能；和/或根据用户的输入指令发送控制命令，以实现手动控制功能；该控制命令可以包括：阀门开关状态的切换命令；

输入单元122，用于采集用户的输入指令；

显示单元121，用于显示阀门的状态信息以及管道信息。

主控单元11内可以预先存储设计好的控制程序，并根据该控制程序对阀门进行自动控制与监控，实现阀门控制的自动化。另外，通过输入单元122可以实现用户对阀门(如球阀)的手动控制，并可以实现对相关参数的修改，提高了控制效率。

在本发明实施例中，输入单元122可以包括但不限于触摸屏、输入键盘、控制把手等，对于输入单元122的具体实现形式不做限制。例如，输入单元122可以是对阀门的开关状态进行切换的一个或多个按键。

在本发明实施例中，为了实现对阀门状态以及管道状态的实时监控，还可以设置显示单元121，通过该显示单元可以将采集的阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息(也可以包括其他管道的管道信息)显示出来，以便于相关控制人员或管理人员对各个阀门及管道的当前状态一目了然，从而便于对各个阀门及管道的管理，并且可以在阀门及管道出现状况时能及时采取处理措施，消除安全隐患。

可选地，如图3所示，通信模块3可以包括：无线通信单元31和第一接口单元32；第一接口单元32包括：串口单元321和/或GPIO(通用输入/输出)接口单元322；

无线通信单元31，用于与阀门控制模块4进行接口通信，并通过无线网关2实现与主控平台1之间的无线通信；

串口单元321，用于实现与阀门控制模块4的串口连接；

GPIO接口单元322，用于实现与阀门控制模块4的GPIO连接。

在本发明实施例中，通信模块3中的无线通信单元31主要进行与阀门控制模块4的接口通信(即通过接口实现通信)和与无线网关2的无线通信等功能。当主控平台1下发开阀命令时，主控平台1通过无线网关2与无线通信单元31进行无线通信，无线通信单元31接收到命令后再与阀门控制模块4进行接口通信，将命令发送给阀门控制模块4的阀门控制单元41，阀门控制单元41执行命令进行开阀动作，并将阀门开关状态等信息通过串口单元321或GPIO接口单元322上报给无线通信单元31，无线通信单元31再通过无线网关2将阀门的状态信息以及管道的信息上报给主控平台1。

可选地，无线通信单元31可以包括以下一种或多种：LoRa通信单元、NB-IoT通信单元以及Sigfox通信单元。其中，LoRa是一种基于扩频技术的超远距离低功耗广域物联网通信方式，能够实现远程无线通信功能；NB-IoT是一种基于蜂窝的窄带物联网通信方式；Sigfox是一种基于超窄带技术的低功耗广域物联网通信方式。

在本发明实施例中，无线通信单元31可以采用目前存在的任意的2G、3G以及4G通信技术中的一种或多种，对于其具体通信技术不做限制，任何能够实现本发明实施例的无线控制方案的通信技术均在本发明实施例的保护范围之内。

可选地，如图4所示，阀门控制模块4可以包括：阀门控制单元41、信号采集单元42和第二接口单元43；

阀门控制单元41，用于对控制命令进行解析，并根据解析后的控制命令对阀门实施相应的控制；

信号采集单元42，用于实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息；

阀门控制单元41，还用于对采集的阀门的状态信息以及管道信息进行处理，并将处理后的阀门的状态信息以及管道信息反馈给主控平台1；并根据所述阀门的状态信息判断是否暂停所述阀门电机的运动；

第二接口单元43，用于连接主控单元41和信号采集单元42，并用于连接阀门控制单元41和无线通信单元31。

在本发明实施例中，阀门控制单元41接收到无线通信单元31通过串口通信和/或通过GPIO直接通信发送的控制指令后，可以对包含控制命令的数据包进行解析，获取具体的命令信息，并根据该命令信息对阀门实施相应的控制；例如，打开阀门或关闭阀门。

在本发明实施例中，阀门控制单元41可以实现阀门开关状态的切换控制、阀门的状态信息检测、管道流量检测、管道压力检测、电池电量检测(如后续所述的太阳能电源子单元，可以为太阳能电池)以及与通信模块3的接口通信。

可选地，信号采集单元42可以包括：阀门状态采集装置421和管道信息采集装置422；

阀门状态采集装置421，用于采集阀门的状态信息，该状态信息可以包括：开度信息、开关位置信息和故障信息；开关位置信息可以包括：开左阀或开右阀；开度信息可以包括：阀门关闭、阀门打开以及阀门的打开程度；

管道信息采集装置422，用于采集管道信息，该管道信息可以包括：管道流量和管道压力。

可选地，阀门状态采集装置421可以包括：限位开关、红外检测装置和/或电位器检测装置。

在本发明实施例中，一、采用限位开关(如行程开关)对阀门的开关状态进行检测时，可以在阀门的三种开关状态(即开左阀、开右阀、关闭)的对应位置分别放置三个行程开关，当阀门旋转到任意一个开关状态对应的位置时，对应位置的行程开关会发生动作，从而检测出阀门的开关状态。二、采用红外检测装置(利用红外原理)对阀门的开关状态进行检测时，在阀门的三种开关状态的对应位置可以放置三组红外对管，当阀门旋转到任意一个开关状态对应的位置时，对应位置的红外信号会发生变化，从而检测出当前阀门位置。三、采用电位器检测装置(利用电位器原理)对阀门的开度进行检测时，在阀门的对应位置安装一个电位器，并将电位器的两个端点分别接入到控制电路中，通过采集电位器的电阻信号，来判断阀门的开度，从而更加精确的检测出阀门的开关状态及开度信息。

在本发明实施例中，通过红外检测装置进行检测相对于通过限位开关进行检测可以包含以下优点：1、限位开关是通过物理动作来实现位置检测的，其动作次数有限，容易损坏，而红外对管是通过红外线进行检测，不易损坏；2、要实现限位开关的位置检测需要在阀门转动的时候触发限位开关动作，这样会额外的消耗电能，而红外对管只需要在阀门转动到对应位置时将对管隔开，从而节省了电能。

在本发明实施例中，通过电位器检测装置进行检测相对于通过其他两种检测方法的优点是电位器检测装置可以检测出阀门的具体开度，可以控制水的流量和流速，而另外两种方法只能检测阀门的三种状态，无法完成水流的控制。

可选地，管道信息采集装置422可以包括：流量传感器和压力传感器。

在本发明实施例中，流量传感器(或流量计)用于采集管道的流量信息；压力传感器(或压力计)用于采集管道的压力信息。

在本发明实施例中，对于流量传感器和压力传感器的具体型号、类型、数量以及安装方式均不作限制，可以根据不同的应用场景自行定义。

可选地，阀门控制模块4还可以包括：电源单元44；电源单元44用于为阀门控制单元41提供电源。

可选地，电源单元44包括：电网电源子单元441、太阳能电源子单元442和电压转化电路443；

电网电源子单元441，用于通过市电电网电源为阀门控制单元供电；

太阳能电源子单元442，用于通过太阳能发电产生的电源为阀门控制单元供电；

电压转化电路443，用于对电网电源子单元或太阳能电源子单元提供的电源进行转化，以获取一个或多个直流电供阀门控制单元的不同元部件使用。

在本发明实施例中，为了防止市电电源断电造成控制失效，并且为了实现能源环保，可以在配备电网电源子单元441的同时配置有太阳能电源子单元442。太阳能电源子单元442可以通过太阳能产生电能，并进行存储，以便在市电断电时通过储备的电能为系统供电。可选地，该太阳能电源子单元442可以是太阳能电池。

在本发明实施例中，电压转化电路443可以将电网电源子单元441或太阳能电源子单元442提供的电源转化为12V、5V或3V等多种直流电源，以满足阀门控制单元41的不同芯片或元部件的电源需求。

为了达到本发明实施例目的，本发明实施例还公开了一种阀门控制方法，需要说明的是，上述系统实施例中的任何实施例均可以适用于该方法实施例，在此不再赘述。如图5所示，该方法可以包括S11-S13：

S11、通过无线通信方式下发对阀门的控制命令；

S12、根据控制命令以串口通信方式实现对阀门的控制，并实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息；

S13、对阀门的状态信息以及管道信息进行实时显示；

其中，状态信息包括：开度信息、开关位置信息和故障信息；开关位置信息包括：开左阀或开右阀；开度信息包括：阀门关闭、阀门打开以及阀门的打开程度；管道信息包括：管道流量和管道压力。

在本发明实施例中，需要说明的是，对于该阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息的实时采集以及显示可以与下发控制指令同时进行，也可以不同时进行，两者之间没有先后顺序之分。

可选地，该方法还包括：

根据预设程序自动发送该控制命令，以实现自动控制功能；和/或根据用户的输入指令发送该控制命令，以实现手动控制功能。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的阀门控制方法。

本发明实施例包括：主控平台、无线网关、通信模块和阀门控制模块；主控平台，用于下发对阀门的控制命令；通信模块，用于实现主控平台与阀门控制模块之间的通信；其中，通信模块与主控平台之间通过无线网关以无线通信方式进行通信；阀门控制模块，用于根据控制命令进行阀门控制，并实时采集阀门的状态信息以及阀门所在管道的管道信息，将该阀门的状态信息以及管道信息反馈给主控平台；并根据阀门的状态信息判断是否暂停用于驱动阀门的阀门电机的运动；主控平台，还用于对阀门的状态信息以及管道信息进行实时显示。通过该实施例方案，实现了阀门的远程控制和全面监控，节省了人力，并提高了阀门控制的智能化。

虽然本发明实施例所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明实施例。任何本发明实施例所属领域内的技术人员，在不脱离本发明实施例所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种阀门控制系统，其特征在于，所述系统包括：主控平台、无线网关、通信模块和阀门控制模块；

所述主控平台，用于下发对阀门的控制命令；

所述通信模块，用于实现所述主控平台与所述阀门控制模块之间的通信；其中，所述通信模块与所述主控平台之间通过所述无线网关以无线通信方式进行通信；

所述阀门控制模块，用于根据所述控制命令进行阀门控制，并实时采集所述阀门的状态信息以及所述阀门所在管道的管道信息，将所述阀门的状态信息以及所述管道信息反馈给所述主控平台；并根据所述阀门的状态信息判断是否暂停用于驱动所述阀门的阀门电机的运动；

所述主控平台，还用于对所述阀门的状态信息以及所述管道信息进行实时显示。

2.根据权利要求1所述的阀门控制系统，其特征在于，所述主控平台包括：主控单元和人机交互单元；其中，所述人机交互单元包括：显示单元和输入单元；

所述主控单元，用于根据预设程序自动发送所述控制命令，以实现自动控制功能；和/或根据用户的输入指令发送所述控制命令，以实现手动控制功能；

所述输入单元，用于采集所述用户的输入指令；

所述显示单元，用于显示所述阀门的状态信息以及所述管道信息。

3.根据权利要求1所述的阀门控制系统，其特征在于，所述通信模块包括：无线通信单元和第一接口单元；所述第一接口单元包括：串口单元和/或通用输入/输出GPIO接口单元；

所述无线通信单元，用于与所述阀门控制模块进行接口通信，并通过所述无线网关实现与所述主控平台之间的无线通信；

所述串口单元，用于实现与所述阀门控制模块的串口连接；

所述GPIO接口单元，用于实现与所述阀门控制模块的GPIO连接。

4.根据权利要求3所述的阀门控制系统，其特征在于，所述阀门控制模块包括：阀门控制单元、信号采集单元和第二接口单元；

所述阀门控制单元，用于对所述控制命令进行解析，并根据解析后的所述控制命令对所述阀门实施相应的控制；

所述信号采集单元，用于实时采集所述阀门的状态信息以及所述阀门所在管道的管道信息；

所述阀门控制单元，还用于对采集的所述阀门的状态信息以及所述管道信息进行处理，并将处理后的所述阀门的状态信息以及所述管道信息反馈给所述主控平台；并根据所述阀门的状态信息判断是否暂停所述阀门电机的运动；

所述第二接口单元，用于连接所述主控单元和所述信号采集单元，并用于连接所述阀门控制单元和所述无线通信单元。

5.根据权利要求4所述的阀门控制系统，其特征在于，所述信号采集单元包括：阀门状态采集装置和管道信息采集装置；

所述阀门状态采集装置，用于采集所述阀门的状态信息，所述状态信息包括：开度信息、开关位置信息和故障信息；所述开关位置信息包括：开左阀或开右阀；所述开度信息包括：阀门关闭、阀门打开以及阀门的打开程度；

所述管道信息采集装置，用于采集所述管道信息，所述管道信息包括：管道流量和管道压力。

6.根据权利要求5所述的阀门控制系统，其特征在于，

所述阀门状态采集装置包括：限位开关、红外检测装置和/或电位器检测装置；

所述管道信息采集装置包括：流量传感器和压力传感器。

7.根据权利要求4所述的阀门控制系统，其特征在于，所述阀门控制模块还包括：电源单元；所述电源单元，用于为所述阀门控制单元提供电源。

8.根据权利要求7所述的阀门控制系统，其特征在于，所述电源单元包括：电网电源子单元、太阳能电源子单元和电压转化电路；

所述电网电源子单元，用于通过市电电网电源为所述阀门控制单元供电；

所述太阳能电源子单元，用于通过太阳能发电产生的电源为所述阀门控制单元供电；

所述电压转化电路，用于对所述电网电源子单元或所述太阳能电源子单元提供的电源进行转化，以获取一个或多个直流电供所述阀门控制单元的不同元部件使用。

9.一种阀门控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过无线通信方式下发对阀门的控制命令；

根据所述控制命令以串口通信方式和/或GPIO直接控制方式实现对所述阀门的控制，并实时采集所述阀门的状态信息以及所述阀门所在管道的管道信息；

对所述阀门的状态信息以及所述管道信息进行实时显示；

其中，所述状态信息包括：开度信息、开关位置信息和故障信息；所述开关位置信息包括：开左阀或开右阀；所述开度信息包括：阀门关闭、阀门打开以及阀门的打开程度；所述管道信息包括：管道流量和管道压力。

10.根据权利要求9所述的阀门控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据预设程序自动发送所述控制命令，以实现自动控制功能；和/或根据用户的输入指令发送所述控制命令，以实现手动控制功能。