CN111022732A - 基于物联网的阀门智能管控系统 - Google Patents

基于物联网的阀门智能管控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的阀门智能管控系统，包括若干个阀门、系统服务器和移动终端，所述阀门包括控制单元和通信单元，控制单元分别连接有报警模块、第一驱动模块和第二驱动模块，通信单元分别连接有阀门状态检测单元和锁具状态检测单元，通信单元与系统服务器相连接，移动终端分别连接系统服务器与控制单元。本发明具有可以同时监测并控制阀门及阀门锁具的状态，使管理人员全面掌握阀门及锁具的状态信息、无需改变现有阀门的结构，直接在现有阀门的基础上加装锁具，有效降低了阀门总成本的优点。

Description

基于物联网的阀门智能管控系统
技术领域
本发明涉及一种阀门管控系统，特别是一种基于物联网的阀门智能管控系统。
背景技术
在水利水电行业中，需要用到成百上千个各种形式的阀门，阀门是用来开闭管路、控制流向的管路附件，阀门与管路直接连接安装，传统阀门存在状态无法监测，当阀门出现异常无法及时获得提醒，需要人工统计、人工开关，当阀门数量较多时容易出错，一些较大型的阀门的开关普遍通过阀门手轮来控制，阀门手轮需要工作人员手动转动，在一些重要的安装场合需要利用锁具将阀门锁定，防止闲杂人等通过转动阀门手轮误将阀门启闭，造成不必要的财力损失，甚至产生安全事故。
在朝着自动化方向发展的道路上，阀门电装已经是较为普遍的一项技术，通过控制系统可以在远程控制阀门的启闭，但对于上锁具的阀门，电装的阀门仍然不可避免地需要在现场对阀门先进行开闭锁的操作，阀门锁无外乎传统的采用钥匙开锁的机械锁和目前发展火热的电子锁，机械锁的优点在于价格便宜，而且开锁方式稳定，但对于一些阀门数量众多的水利水电企业来说，经常出现的情景是，运维操作人员背着工具袋，袋里装着一堆沉重的链条锁、金属挂锁和安全标志牌，在地下厂房里操作时，逐一登记金属挂锁的钥匙编号，并在操作结束后立即小心翼翼的将这些钥匙一一放回到“二类钥匙柜”中，锁具开关的便捷性低，费时费力。而电子锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品，目前在门锁上应用较多，是以芯片为核心，通过编程来实现的，虽然克服了机械式密码锁密码量少、使用便捷性差的缺点，但是无论对于指纹密码锁还是数字密码锁而言，均需要专业的处理芯片和传感器的协同配合实现开关要求，其成本之高并不适用于抽水蓄能电站等具有成百上千阀门的适用场合。
因此，如何构建一个可以对上有锁具的阀门进行智能管控，能控制阀门及锁具的状态，且同时控制阀门的制造成本不过于高是目前阀门控制系统亟需解决的一大难题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于物联网的阀门智能管控系统。它具有可以同时监测并控制阀门及阀门锁具的状态，使管理人员全面掌握阀门及锁具的状态信息、无需改变现有阀门的结构，直接在现有阀门的基础上加装锁具，有效降低了阀门总成本的优点。
本发明的技术方案：基于物联网的阀门智能管控系统，包括若干个阀门、系统服务器和移动终端，所述阀门包括控制单元和通信单元，控制单元分别连接有报警模块、第一驱动模块和第二驱动模块，通信单元分别连接有阀门状态检测单元和锁具状态检测单元，通信单元与系统服务器相连接，移动终端分别连接系统服务器与控制单元。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述阀门包括阀体、阀杆及手轮，手轮连接有锁具，所述锁具包括与阀体连接并布置在手轮正上方的安装平台，安装平台上设有旋转驱动电机，旋转驱动电机向下连接有转盘，转盘的下表面设有若干根沿圆周均匀分布的伸缩杆，伸缩杆连接有伸缩驱动电机，所述锁具还包括若干个均匀分布在手轮外边缘的锁孔环，若干根伸缩杆对应插入锁孔环内。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述旋转驱动电机为第一驱动模块。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述伸缩驱动电机为第二驱动模块。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述安装平台上设有供电模块，供电模块与控制单元相连接。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述转盘上表面的中心处设有向上延伸的转轴，转轴经联轴器与旋转驱动电机的输出轴相连接。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述伸缩杆与锁孔环的数量相等，均为3-6个。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述锁孔环与手轮的外边缘焊接连接，并保持连接后锁孔环的孔眼中心线在竖直方向上。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述系统服务器包括数据库单元，移动终端连接数据库单元。
前述的基于物联网的阀门智能管控系统中，所述通信单元与系统服务器之间通过TCP长连接方式进行通信。
与现有技术相比，本发明的系统主要包括若干个阀门、系统服务器和移动终端，其中阀门包括控制和通信两大单元，控制单元分别连接有报警模块、第一驱动模块和第二驱动模块，以便在移动终端的指令下对阀门以及阀门锁具进行启闭动作，通信单元分别连接有阀门状态检测单元和锁具状态检测单元，可以分别将检测到的阀门及锁具的状态传送至系统服务器，系统服务器将状态数据保存并实时更新供移动终端访问，最终实现同时监测并控制阀门及阀门锁具的状态，使管理人员全面掌握阀门及锁具的状态信息的有益效果。
进一步地，本发明对水利水电企业中的传统手轮式阀门进行了锁具的加装，锁具包括与阀体连接并布置在手轮正上方的安装平台，安装平台的加装不改变现有传统阀门的结构，安装平台上设有旋转驱动电机，旋转驱动电机向下连接有转盘，旋转驱动电机可驱动转盘旋转，转盘的下表面设有若干根沿圆周均匀分布的伸缩杆，伸缩杆连接有伸缩驱动电机，伸缩驱动电机可对伸缩杆的长度进行调整，锁具还包括若干个均匀分布在手轮外边缘的锁孔环，若干根伸缩杆对应插入锁孔环内，当需要阀门启闭动作时，可由移动终端下达指令，由控制单元控制旋转驱动电机正转或反转，在伸缩杆与手轮外边缘锁孔环的配合下完成阀门启闭，而伸缩杆与锁孔环配合还起到锁具的作用，当操作人员需要手动调整阀门启闭或对阀门进行检查维修时，可由移动终端下达指令，由控制单元控制伸缩驱动电机动作，伸缩杆收缩脱离手轮外边缘锁孔环，现场操作人员可手动控制阀门，本发明的锁具起到一锁两用的效果，既可以锁定阀门手轮使阀门处于安全的运行环境又可以对阀门的启闭进行控制。至此，本发明的锁具仍为机械式锁具，阀门的总体成本相对较低，适用于抽水蓄能电站等具有成百上千阀门的适用场合。
另外，在手轮外边缘固定锁孔环的方式，当锁具开锁后，由于手轮上方有转盘，不易直接对手轮进行操作，锁孔环还起到把手的作用，使得操作人员手动操作手轮时更为轻松、便捷；伸缩杆与锁孔环的数量相等，均为3-6个，保证阀门在启闭状态切换时，手轮受力均衡。
综上，本发明具有可以同时监测并控制阀门及阀门锁具的状态，使管理人员全面掌握阀门及锁具的状态信息、无需改变现有阀门的结构，直接在现有阀门的基础上加装锁具，有效降低了阀门总成本的优点。
附图说明
图1是本发明的管控系统架构框图；
图2是本发明阀门的机械结构示意图；
图3是锁孔环在手轮上的安装位置示意图；
图4是转盘的结构示意图。
附图标记：1-阀门，2-系统服务器，3-移动终端，4-锁具，11-控制单元，12-通信单元，21-数据库单元，41-安装平台，42-转盘，43-伸缩杆，44-锁孔环，101-阀体，102-手轮，111-报警模块，112-第一驱动模块，113-第二驱动模块，114-供电模块，121-阀门状态检测单元，122-锁具状态检测单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：基于物联网的阀门智能管控系统，系统架构如图1所示，包括若干个阀门1、系统服务器2和移动终端3，所述阀门1包括控制单元11和通信单元12，控制单元11分别连接有报警模块111、第一驱动模块112和第二驱动模块113，通信单元12分别连接有阀门状态检测单元121和锁具状态检测单元122，通信单元12与系统服务器2相连接，移动终端3分别连接系统服务器2与控制单元11。
所述阀门1结构如图2-图4所示，包括阀体101、阀杆及手轮102，手轮102连接有锁具4，所述锁具4包括与阀体101连接并布置在手轮102正上方的安装平台41，安装平台41上设有旋转驱动电机，旋转驱动电机向下连接有转盘42，转盘42的下表面设有若干根沿圆周均匀分布的伸缩杆43，伸缩杆43连接有伸缩驱动电机，所述锁具4还包括若干个均匀分布在手轮102外边缘的锁孔环44，若干根伸缩杆43对应插入锁孔环44内。
所述旋转驱动电机为第一驱动模块112。
所述伸缩驱动电机为第二驱动模块113。
所述安装平台41上设有供电模块114，供电模块114与控制单元11相连接。
所述转盘42上表面的中心处设有向上延伸的转轴，转轴经联轴器与旋转驱动电机的输出轴相连接。
所述伸缩杆43与锁孔环44的数量相等，均为3-6个。
所述锁孔环44与手轮102的外边缘焊接连接，并保持连接后锁孔环44的孔眼中心线在竖直方向上。
所述系统服务器2包括数据库单元21，移动终端3连接数据库单元21。
所述通信单元12与系统服务器2之间通过TCP长连接方式进行通信。
所述移动终端3为手机APP。
管控系统总原理：由阀门状态检测单元121和锁具状态检测单元122实时监测阀门1及锁具4的状态，将检测到的阀门1及锁具4的状态传送至系统服务器2，有系统服务器2的数据库单元21实时储存并更新，管理人员通过手机APP访问数据库单元21，获取阀门1及锁具4的状态，当需要改变阀门1或锁具4状态时，在手机APP上下达指令，控制单元11根据指令分别控制第一驱动模块112或第二驱动模块113动作，实现阀门1或锁具4状态的调整，若未在手机APP上下达指令，阀门1或锁具4状态发生改变的，由控制单元11控制报警模块111发出警报。
阀门1启闭控制原理：当需要阀门1启闭动作时，首先由阀门状态检测单元121将检测到的阀门1状态传送至系统服务器2，管理人员通过手机APP访问系统服务器2的数据库单元21，并在手机APP上下达指令，由控制单元11控制旋转驱动电机正转或反转，在伸缩杆43与手轮102外边缘锁孔环44的配合下完成阀门1启闭。
锁具4开锁与闭锁原理：当操作人员需要手动调整阀门1启闭或对阀门1进行检查维修时，需要锁具4的开闭锁动作，首先由锁具状态检测单元122将检测到的锁具4状态传送至系统服务器2，管理人员通过手机APP访问系统服务器2的数据库单元21，并在手机APP上下达指令，由控制单元11控制伸缩驱动电机动作，伸缩杆43收缩脱离手轮102外边缘的锁孔环44，完成开锁，现场操作人员可手动控制阀门1并对阀门1进行维修或保养，闭锁动作与开锁相反。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：包括若干个阀门(1)、系统服务器(2)和移动终端(3)，所述阀门(1)包括控制单元(11)和通信单元(12)，控制单元(11)分别连接有报警模块(111)、第一驱动模块(112)和第二驱动模块(113)，通信单元(12)分别连接有阀门状态检测单元(121)和锁具状态检测单元(122)，通信单元(12)与系统服务器(2)相连接，移动终端(3)分别连接系统服务器(2)与控制单元(11)。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述阀门(1)包括阀体(101)、阀杆及手轮(102)，手轮(102)连接有锁具(4)，所述锁具(4)包括与阀体(101)连接并布置在手轮(102)正上方的安装平台(41)，安装平台(41)上设有旋转驱动电机，旋转驱动电机向下连接有转盘(42)，转盘(42)的下表面设有若干根沿圆周均匀分布的伸缩杆(43)，伸缩杆(43)连接有伸缩驱动电机，所述锁具(4)还包括若干个均匀分布在手轮(102)外边缘的锁孔环(44)，若干根伸缩杆(43)对应插入锁孔环(44)内。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述旋转驱动电机为第一驱动模块(112)。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述伸缩驱动电机为第二驱动模块(113)。
5.根据权利要求2所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述安装平台(41)上设有供电模块(114)，供电模块(114)与控制单元(11)相连接。
6.根据权利要求2所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述转盘(42)上表面的中心处设有向上延伸的转轴，转轴经联轴器与旋转驱动电机的输出轴相连接。
7.根据权利要求2所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述伸缩杆(43)与锁孔环(44)的数量相等，均为3-6个。
8.根据权利要求2所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述锁孔环(44)与手轮(102)的外边缘焊接连接，并保持连接后锁孔环(44)的孔眼中心线在竖直方向上。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述系统服务器(2)包括数据库单元(21)，移动终端(3)连接数据库单元(21)。
10.根据权利要求1所述的基于物联网的阀门智能管控系统，其特征在于：所述通信单元(12)与系统服务器(2)之间通过TCP长连接方式进行通信。
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