CN110006485B - 一体流温智能监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利水电工程智能通水温控施工技术领域，提供了一种一体流温智能监控装置。所述装置中的第一连接对丝、介质流量测量装置、介质温度测量装置、第二连接对丝、介质流量控制装置、介质温度控制装置和第三连接对丝依次连接形成一个一体管道，一体智能流温采集控制模块通过所述连接线路与所述介质流量测量装置、介质温度测量装置、介质流量控制装置和介质温度控制装置相连；所述一体流温智能监控装置的两端还设置有过滤装置。利用本装置可实现对管道内介质温度和流量的实时在线监测和控制，可应用于大体积混凝土通水温控施工中用于个性化调整冷却水的温度和流量，也可用于其他需要进行管道内介质流量和温度监控的相关行业领域。

Description

一体流温智能监控装置

技术领域

本发明属于水利水电工程智能通水温控施工技术领域，具体涉及一种一体流温智能监控装置。

背景技术

现有的超声波流量计依原理主要分为两大类：时差法(也叫延时法)和多普勒法。其中时差法超声波流量计(Transit Time Ultrasonic Flowmeter)的工作原理是利用一对超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。这种方法需要超声波穿透流体，因此要求流体不能有含有太多的气泡或杂质使信号强度大幅衰减，适用于测量比较纯净的流体。多普勒超声波流量计(Doppler Ultrasonic Flowmeter)的测量原理是以物理学中的多普勒效应为基础的，根据声学多普勒效应，当声源和观察者之间有相对运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比。因此，多普勒超声波流量计测量的一个必要的条件是：被测流体介质应是含有一定数量能反射声波的固体粒子或气泡等的两相介质。因此，多普勒法适用于杂质或者气泡比较多的流体。

2014年，苏州东剑智能科技有限公司于提出的中国专利申请CN104034375A中公开了一种加入了抗干扰算法，可有效去除因细微气泡或杂质对测量结果造成的影响，可有效提高测量精度。同年，福州昌晖自动化系统有限公司提出的中国专利申请CN204228301U中设置有积分仪主板，可以准确地识别出超声波是否有经过气泡，并对数据进行纠正，从而很好地解决管道中气泡对超声波的影响问题。

2015年，北京控制工程研究所提出了中国专利申请CN105091970A，其公开了一种超声波流量计动态补偿方法，该方法通过引入测量时间动态周期补偿、温度补偿流体密度和多测量段标定拟合等，实现流量测量精度的提高。同年，浪潮(北京)电子信息产业有限公司提出了一种流量大数据的处理方法和系统(CN105258744A)，其通过获取时差法超声波流量计测量的一组在线数据，进行排列，从而消除外界干扰信号带来的误差数据。

2017年，辽宁航宇星物联仪表科技有限公司于提出了一种户用超声波水表自适应方法(CN107607168A)，采用多次测量的平均值作为判断依据，即一种从软件程序上改进计量精度的测量方法。同年，深圳市阿美特科技有限公司提供了一种侧向测流阀控超声水表结构(CN207751537U)，其通过将超声波换能器固定安装在水表管段侧面的方式，有效避免了气泡和沉淀物对超声波传播通道的影响。同样来自深圳的另外一家公司，深圳市前海海洋仪表科技有限公司则提供了一种偏转安装侦测管的超声波水表(CN108572015A)，偏转设置的换能器避开积聚在液面的气泡，从而避免气泡对超声波计量水流量精度的影响，提高计量精度。

此外，现有技术中中国专利CN 102830731 A公开了一种一体化流量和温度控制装置，包括：外壳；在外壳内具有双向电动球阀，其根据控制指令对流量实现大小和方向控制；内插式数字测温装置，实时测量管内流体温度；双向涡轮流量计，通过输出电磁、脉冲或电流信号，实时传输瞬时或累计流量；一体控制电路板，对双向电动球阀进行控制，可实时测量管内流体温度和流量，通过双向电动阀进行控制，但其无法消除流体中杂质对测量数据的影响，测量数据不精确，不稳定，对智能通水的稳定控制产生不利影响，不利于提高大坝的温控防裂和施工水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体流温智能监控装置，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明所采用的技术手段是：一体流温智能监控装置，包括：第一连接对丝、介质流量测量装置、介质温度测量装置、第二连接对丝、介质流量控制装置、介质温度控制装置、第三连接对丝、连接线路、固定装置、一体智能流温采集控制模块、人机交互装置；所述第一连接对丝、介质流量测量装置、介质温度测量装置、第二连接对丝、介质流量控制装置、介质温度控制装置和第三连接对丝依次连接形成一个一体管道，所述一体智能流温采集控制模块和人机交互装置通过固定装置固定于所述一体管道上，并通过所述连接线路与所述介质流量测量装置、介质温度测量装置、介质流量控制装置和介质温度控制装置相连；其特征在于，所述一体流温智能监控装置的两端还设置有过滤装置，用于过滤流经所述一体管道介质中的杂质。

本发明优选实施例中，所述介质流量测量装置为采用涡轮流量计或超声波流量计，实时监测介质的流量。

本发明优选实施例中，所述介质温度测量装置为温度计，所述温度计的探头长度和内插深度与所述一体管道直径相匹配，实时测量介质温度。

本发明优选实施例中，所述介质流量控制装置电磁阀，所述电磁阀对所述一体管道内的介质流量进行开度式调节。

本发明优选实施例中，所述介质温度控制装置为管道快速加热装置。

本发明优选实施例中，所述一体智能流温采集控制模块为采集和控制所述一体管道内的介质温度和流量的集成电路板；所述一体智能流温采集控制模块通过与所述介质流量测量装置、介质温度测量装置、介质流量控制装置和介质温度控制装置的实时数据交互，实现对所述一体管道内介质温度和流量的实时采集和控制，所述一体智能流温采集控制模块同时能与所述人机交互装置进行实时数据交互。

本发明优选实施例中，所述人机交互装置为实现数据展示或输入的操作窗口或数据接口；所述人机交互装置与现场操控人员之间实现数据交互，同时将数据实时上传至云端服务器的数据接口；优选所述人机交互装置为触屏微型电脑或工控机。

本发明优选实施例中，所述第一连接对丝为长对丝，所述第二连接对丝为短对丝，所述长对丝和短对丝的两端设有外螺纹，所述连接对丝的长短及螺纹型式可依据实际需要动态调整。

本发明优选实施例中，所述长对丝的外丝与所述介质流量控制装置一端的内丝连接，所述介质流量控制装置另一端的内丝与所述短对丝一端的外丝连接，所述短对丝另一端的外丝与所述介质温度测量装置一端的内丝连接，所述介质温度测量装置另一端的内丝与所述介质流量测量装置的外丝连接；各所述对丝为管件。

本发明优选实施例中，所述连接线路为实现所述介质流量测量装置、介质温度测量装置、介质流量控制装置、介质温度控制装置进行供电与数据交互的线路。

本发明优选实施例中，所述固定装置固定于所述一体管道任一侧面，所述固定装置将所述一体智能流温采集控制模块和人机交互装置固定于所述一体管道上，采用焊接、铰接或丝扣固定方式。

本发明优选实施例中，还包括：电源管理单元、单片机及外围电路、存储单元和通讯单元，所述一体智能流温采集控制模块与上位机进行通讯，所述一体流温智能监控装置提供485和M-BUS接口。

本发明优选实施例中，还包括显示及操控单元，所述显示单元为显示屏，所述显示屏显示当前各所述装置和单元的状态，通过按键来切换显示模式。

本发明优选实施例中，所述通讯单元为有线或无线通讯单元。

本发明优选实施例中，所述一体管道上设置有观察窗，用于观察介质流量及介质的气泡。

本发明优选实施例中，还提供了一种如上所述的一体流温智能监控装置的温度控制方法，其特征在于：

S1:设置流通介质温度；

S2:关闭介质流量控制装置；

S3:打开介质温度控制装置；

S4:介质温度测量装置测量介质温度；

S5：介质达到预定温度，打开介质流量控制装置；

S6:继续测量，发现介质温度下降，减少介质流量控制装置开度，加大介

质温度控制功率；

S7:如上步骤反复进行调节，达到实时流出介质的目标。

本发明优选实施例中，还提供了一种如上所述的一体流温智能监控装置的流量控制方法，其特征在于：

S1:设定介质流量F；

S2:设定初始介质流量控制装置的开度；

S3:介质流量测量装置测量当前流量F1，如果当前F1>F，减少介质流量

控制装置开度，如果当前F1<F，增加介质流量控制装置的开度；

S4:介质流量测量装置继续测量，如果当前介质流量和设定的介质流量在

容许误差范围，停止调节，否则步骤S3循环进行；

S5:对于不能在限定时间内完成调节的，显示告警信息。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：

(1)本发明中的一体流温智能监控装置通过设置介质流量测量装置和过滤装置，可将介质流体中的杂质充分过滤，提高介质流量测量装置对介质流体流量的测量精度，改进大坝建筑的水平，进一步提高大坝建筑的安全性能。

(2)本发明中的一体流温智能监控装置通过设置超声波流量计，也可提高介质流量测量装置对介质流体流量的测量精度，改进大坝建筑的水平，进一步提高大坝建筑的安全性能。

(3)本发明中的一体流温智能监控装置通过介质温度测量装置，实时测量介质流体的温度。

(4)本发明中一体流温智能监控装置的介质温度测量装置通过设置介质流量控制装置，可更精确的调控介质流体的流量。

附图说明

图1为本发明实施例1中一体流温智能监控装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2中一体流温智能监控装置的半剖示意图。

其中：1、长对丝，2、电磁阀，3、短对丝，4、三通，5、温度计，6、涡轮流量计，7、对丝，8、超声波流量计，9、固定装置，10、智能流温采集控制模块，11、人机交互装置，12、温度控制装置，13、连接线路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供了一种一体流温智能监控装置，如附图1所示，包括：从左至右依次连接的长对丝1、电磁阀2、短对丝3、三通4、和涡轮流量计6，长对丝1右端的外丝与电磁阀2左端的内丝连接，电磁阀2另一端的内丝与短对丝3左端的外丝连接，短对丝3另一端的外丝与三通4左端的内丝连接，三通4右端的内丝与涡轮流量计6左端的外丝连接。

具体地，温度计5插设于三通4中，实时测量流体温度；长对丝1的左端和涡轮流量计6的右端部安装有过滤阀，用于过滤流体中的杂质，防止堵塞。

本实施例中，长对丝1和短对丝3均为双外丝，外丝长度为20mm，长对丝1长度为230mm，短对丝3的长度为100mm；电磁阀2为双内丝，内丝长度为27mm，电磁阀2的两端为八边形，固定安装于固定支架上；三通4为双内丝，内丝长度为15mm，温度计5外径为5.7-5.8mm，三通4接温度计5的孔口内径为6+mm，涡轮流量计6为双外丝，外丝长度为18mm，涡轮流量计6中部为六边形，安装于固定支架上。

本实施例中，一体流温控制装置还包括智能流温采集控制模块10、人机交互装置11、连接线路13、固定装置9和温度控制装置12，所述智能流温采集控制模10和人机交互装置11通过所述固定装置9固定于管道上，并通过连接线路13与流量采集装置、温度采集装置、流量调节装置和温度控制装置相连。

本实施例中，一体流温控制装置还包括电源管理单元、单片机及外围电路、存储单元和通讯单元，所述一体智能流温采集控制模块与上位机进行通讯，所述一体流温智能监控装置提供485和M-BUS接口；一体流温控制装置还包括显示及操控单元，所述显示单元为显示屏，所述显示屏显示当前各所述装置和单元的状态，通过按键来切换显示模式；所述通讯单元为有线或无线通讯单元；所述管道上设置有观察窗，用于观察介质流量及介质的气泡。

实施例2

本实施例提供了一种一体流温智能监控装置，如附图2所示，包括：从左至右依次连接的对丝7、电磁阀2、超声波流量计8，对丝1右端的外丝与电磁阀2左端的内丝连接，电磁阀2另一端的内丝与超声波流量计8左端的外丝连接。

具体地，温度计5插设于超声波流量计8中，实时测量流体温度，超声波流量计8和温度计5为一体结构；超声波流量8计仅设计有探头，不深入管道内部，其检测精度不会受到流体中通过管道的杂质的影响。

本实施例中，对丝7双外丝，双外丝长度为25mm；电磁阀2为双内丝，内丝长度为27mm，电磁阀2的两端为八边形，固定安装于固定支架上；超声波流量计8为双外丝，双外丝长度为25mm，超声波流量计8的探头开口布置在其直管段的侧面；温度计5外径为5.7-5.8mm，超声波流量计8接温度计5的孔口内径为6+mm，温度计开口布置在超声波流量计八面体管道上方；整个流温单元控制装置两端可开模改进为快换接头。

本实施例中，一体流温控制装置还包括智能流温采集控制模块10、人机交互装置11、连接线路13、固定装置9和温度控制装置12，所述智能流温采集控制模10和人机交互装置11通过所述固定装置9固定于管道上，并通过连接线路13与流量采集装置、温度采集装置、流量调节装置和温度控制装置相连。

本实施例中，一体流温控制装置还包括电源管理单元、单片机及外围电路、存储单元和通讯单元，所述一体智能流温采集控制模块与上位机进行通讯，所述一体流温智能监控装置提供485和M-BUS接口；一体流温控制装置还包括显示及操控单元，所述显示单元为显示屏，所述显示屏显示当前各所述装置和单元的状态，通过按键来切换显示模式；所述通讯单元为有线或无线通讯单元；所述管道上设置有观察窗，用于观察介质流量及介质的气泡。

本发明优选实施例中，提供了一种如上所述的一体流温智能监控装置的温度控制方法，步骤如下：

S1:设置流通介质温度；

S2:关闭电磁阀2；

S3:打开介质温度控制装置12；

S4:温度计5测量介质温度；

S5：介质达到预定温度，打开介质流量控制装置；

S6:继续测量，发现介质温度下降，减少电磁阀2开度，加大介质温度控

制装置12功率；

S7:如上步骤反复进行调节，达到实时流出介质的目标。

本发明优选实施例中，还提供了一种如上所述的一体流温智能监控装置的流量控制方法，步骤如下：

S1:设定介质流量F；

S2:设定初始电磁阀2的开度；

S3:介质流量测量装置测量当前流量F1，如果当前F1>F，减少电磁阀2

开度，如果当前F1<F，增加电磁阀2的开度；

S4:介质流量测量装置继续测量，如果当前介质流量和设定的介质流量在

容许误差范围，停止调节，否则步骤S3循环进行；

S5:对于不能在限定时间内完成调节的，显示告警信息。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一体流温智能监控装置，包括：第一连接对丝、介质流量测量装置、介质温度测量装置、第二连接对丝、介质流量控制装置、介质温度控制装置、第三连接对丝、连接线路、固定装置、一体智能流温采集控制模块、人机交互装置；

所述第一连接对丝、介质流量测量装置、介质温度测量装置、第二连接对丝、介质流量控制装置、介质温度控制装置和第三连接对丝依次连接形成一个一体管道，所述一体智能流温采集控制模块和人机交互装置通过固定装置固定于所述一体管道上，并通过所述连接线路与所述介质流量测量装置、介质温度测量装置、介质流量控制装置和介质温度控制装置相连；

其特征在于，所述一体流温智能监控装置的两端还设置有过滤装置，用于过滤流经所述一体管道介质中的杂质；

所述介质流量控制装置电磁阀，所述电磁阀对所述一体管道内的介质流量进行开度式调节；

所述第一连接对丝为长对丝，所述第二连接对丝为短对丝，所述长对丝和短对丝的两端设有外螺纹，所述连接对丝的长短及螺纹型式可依据实际需要动态调整；

所述长对丝的外丝与所述介质流量控制装置一端的内丝连接，所述介质流量控制装置另一端的内丝与所述短对丝一端的外丝连接，所述短对丝另一端的外丝与所述介质温度测量装置一端的内丝连接，所述介质温度测量装置另一端的内丝与所述介质流量测量装置的外丝连接；各所述对丝为管件；

所述连接线路为实现所述介质流量测量装置、介质温度测量装置、介质流量控制装置、介质温度控制装置进行供电与数据交互的线路；

所述固定装置固定于所述一体管道任一侧面，所述固定装置将所述一体智能流温采集控制模块和人机交互装置固定于所述一体管道上，采用焊接、铰接或丝扣固定方式；

还包括：电源管理单元、单片机及外围电路、存储单元和通讯单元，所述一体智能流温采集控制模块与上位机进行通讯，所述一体流温智能监控装置提供485和M-BUS接口；

显示及操控单元，显示单元为显示屏，所述显示屏显示当前各所述装置和单元的状态，通过按键来切换显示模式；

所述一体管道上设置有观察窗，用于观察介质流量及介质的气泡。

2.根据权利要求1所述的一体流温智能监控装置，其特征在于，所述介质流量测量装置为采用涡轮流量计或超声波流量计，实时监测介质的流量。

3.根据权利要求1所述的一体流温智能监控装置，其特征在于，所述介质温度测量装置为温度计，所述温度计的探头长度和内插深度与所述一体管道直径相匹配，实时测量介质温度。

4.根据权利要求1所述的一体流温智能监控装置，其特征在于，所述介质温度控制装置为管道快速加热装置。

5.根据权利要求4所述的一体流温智能监控装置，其特征在于，所述一体智能流温采集控制模块为采集和控制所述一体管道内的介质温度和流量的集成电路板；所述一体智能流温采集控制模块通过与所述介质流量测量装置、介质温度测量装置、介质流量控制装置和介质温度控制装置的实时数据交互，实现对所述一体管道内介质温度和流量的实时采集和控制，所述一体智能流温采集控制模块同时能与所述人机交互装置进行实时数据交互。

6.根据权利要求5所述的一体流温智能监控装置，其特征在于，所述人机交互装置为实现数据展示或输入的操作窗口或数据接口；所述人机交互装置与现场操控人员之间实现数据交互，同时将数据实时上传至云端服务器的数据接口；优选所述人机交互装置为触屏微型电脑或工控机。

7.根据权利要求1所述的一体流温智能监控装置，其特征在于，所述通讯单元为有线或无线通讯单元。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的一体流温智能监控装置的温度控制方法，其特征在于：

S1: 设置流通介质温度；

S2: 关闭介质流量控制装置；

S3: 打开介质温度控制装置；

S4: 介质温度测量装置测量介质温度；

S5：介质达到预定温度，打开介质流量控制装置；

S6: 继续测量，发现介质温度下降，减少介质流量控制装置开度，加大介质温度控制功率；

S7: 如上步骤反复进行调节，达到实时流出介质的目标。

9.一种如权利要求1-7任一项所述的一体流温智能监控装置的流量控制方法，其特征在于：

S1: 设定介质流量F；

S2: 设定初始介质流量控制装置的开度；

S3: 介质流量测量装置测量当前流量F1，如果当前F1>F，减少介质流量控制装置开度，如果当前F1<F，增加介质流量控制装置的开度；

S4: 介质流量测量装置继续测量，如果当前介质流量和设定的介质流量在容许误差范围，停止调节，否则步骤S3循环进行；

S5: 对于不能在限定时间内完成调节的，显示告警信息。

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