CN112303485A - 一种基于云应用的无人值守工业气体供气装置 - Google Patents

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杜剑民
王键
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Abstract

本发明公开了一种基于云应用的无人值守工业气体供气装置，包括气源，气源通过供气管道连接有多个储气罐，多个储气罐通过供气管道及汇流排连接用气终端，气源与储气罐之间设置有止回阀，多个储气罐的出气口处均设置有弹性阀门，弹性阀门能根据所述储气罐中的罐体压力控制储气罐的出气口的启闭，汇流排的出气端的通过比例压力控制阀与供气管道连通，还包括压力变送器及云处理平台，云处理平台包括接收模块、存储模块、分析模块、处理模块和传输模块。本发明的技术方案可以实现管道中气体的连续自动供气，无需人工干预，节省了人力成本，且供气压力稳定，可以根据预先设定的供气管道压力值进行智能供气，自动化程度高。

Description

一种基于云应用的无人值守工业气体供气装置
技术领域
本发明涉及智能供气装置技术领域，尤其涉及基于云应用的无人值守工业气体供气装置。
背景技术
现有的工业气体的供气装置一般是使用储气瓶通过汇流排直接进行供气，在供气的过程中需要用到多种阀门以及压力和流量监测装置用于对供气管道中的气体进行监控以实现稳定供气，而且在供气设备多需要有人工监控并进行相应流程的操作，无法实现自动控制；而部分可实现自动控制的供气系统多依赖数量和种类繁多的阀门，当其中一个阀门发生故障则整个控制系统就会出现较大的误差；而且阀门种类和数量过多造成供气管道中气体压力的累计误差大，气体压力的稳定性差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于云应用的无人值守工业气体供气装置，包括气源，气源通过供气管道连接有多个储气罐，多个所述储气罐通过供气管道及汇流排连接用气终端，所述气源与所述储气罐之间设置有止回阀，多个所述储气罐的出气口处均设置有弹性阀门，所述弹性阀门能根据所述储气罐中的罐体压力控制所述储气罐的出气口的启闭，所述弹性阀门中还设置有用于监测所述弹性阀门启闭的位置传感器；所述汇流排的出气端的通过比例压力控制阀与所述供气管道连通；还包括压力变送器，所述压力变送器设置在所述比例压力控制阀与所述用气终端的供气管道上，用于监测该处供气管道中的气体压力；还包括纯化装置，所述纯化装置设置在供气管道上，所述纯化装置包括平行设置的两个纯化器，两个所述纯化器的进气端均设置有进气阀门，两个所述纯化器的出气端均设置有出气阀门；还包括云处理平台，所述云处理平台包括接收模块、存储模块、分析模块、处理模块和传输模块，所述接收模块用于接收通过所述传输模块传输的指令与信号，并将指令与信号传输给所述分析模块，所述分析模块分析指令与信号后将操作命令发送给处理模块，所述处理模块通过所述传输模块控制对应的终端作出指令；所述存储模块中预先设置有所述压力变送器的压力阈值，所述压力变送器及所述位置传感器通过所述传输模块与所述接收模块通信连接，所述比例压力控制阀及所述止回阀通过所述传输模块与所述处理模块通信连接。
作为本发明技术方案的一个可选方案，所述弹性阀门包括横向基座和纵向基座，所述横向基座和所述纵向基座内分别开有横向管道和纵向管道，所述横向管道与所述储气罐出气口处的供气管道贯通连接，所述纵向管道与所述汇流排进气口处的供气管道贯通连接，所述横向管道内设置有活塞片，所述活塞片通过弹性元件卡设在所述横向管道内，所述活塞片根据所述横向管道内气体压力的变化沿所述横向管道移动进而实现所述横向管道和所述纵向管道的连通及阻断。
作为本发明技术方案的一个可选方案，所述弹性阀门还包括固定盘，所述固定盘固定设置在所述横向管道内，所述固定盘通过复位弹簧与所述活塞片连接，所述活塞片朝向所述固定盘的一侧固定连接有导向杆，所述固定盘对应位置上开设有导向杆通孔，所述固定盘上还开设有若干通气孔。
作为本发明技术方案的一个可选方案，还包括声光报警装置，所述声光报警装置与所述处理模块电性连接，所述声光报警装置能够在所述压力变送器监测到的供气管道中压力持续低于所述存储模块中预先设置的压力阈值进行警报。
作为本发明技术方案的一个可选方案，所述传输模块包括基于ZigBee的无线通信以及基于3G/4G/5G的无线通信模式，所述接收模块为433M无线接收模块。
作为本发明技术方案的一个可选方案，还包括移动终端，所述移动终端通过所述传输模块获取所述云处理平台的监测和分析数据，进而实现对该供气装置的远程监控。
本发明的有益效果是：
本发明的技术方案通过使用供气管道依次连接气源、储气罐和汇流排等主要供气设备，多个储气罐除可以进行初步的储气外还可以对气源供给的气体进行初步的减压，减小汇流排的减压压力；纯化装置可以去除气体中可能残存的杂质气体及颗粒物，进一步提升气体的纯度，满足客户对气体的不同纯度要求。通过云处理平台进行控制的方式可以实现管道中气体的连续自动供气，无需人工干预，节省了人力成本，且供气压力稳定，可以根据预先设定的供气管道压力值进行智能供气，自动化程度高。另外本发明中弹性阀门的开启和闭合仅根据对应储气罐中气体压力的变化实现，这种控制方式摒弃了传统的压力传感器及电磁阀组合控制的方式，仅使用传统的机械件通过巧妙的设计即可实现。在满足需求的情况下，对弹性阀门的开启和闭合的控制更加安全可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的控制原理图。
图3为本发明实施例中弹性阀门闭合状态剖面示意图。
图4为本发明实施例中弹性阀门开启状态剖面示意图。
图5为本发明实施例中弹性阀门的内部结构示意图。
附图标记：
100-供气管道；110-气源；120-储气罐；130-汇流排；140-止回阀；150-弹性阀门；151-位置传感器；152-横向基座；153-纵向基座；154-横向管道；155-纵向管道；156-活塞片；157-固定盘；1571-导向杆通孔；1572-通气孔；158-复位弹簧；159-导向杆；160-比例压力控制阀；170-压力变送器；180-纯化装置；181-纯化器；200-用气终端；300-云处理平台；310-接收模块；320-存储模块；330-分析模块；340-处理模块；350-传输模块；400-声光报警装置；500-移动终端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、水平、竖直……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中介媒体相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，本发明公开了一种基于云应用的无人值守工业气体供气装置，包括气源110，气源110通过供气管道100连接有多个储气罐120，多个储气罐120通过供气管道及汇流排130连接用气终端200，气源110与储气罐120之间设置有止回阀140，多个储气罐120的出气口处均设置有弹性阀门150，弹性阀门150能根据储气罐120中的罐体压力控制储气罐120的出气口的启闭，弹性阀门150中还设置有用于监测弹性阀门150启闭的位置传感器151；汇流排130的出气端的通过比例压力控制阀160与供气管道100连通；还包括压力变送器170，压力变送器170设置在比例压力控制阀160与用气终端200的供气管道100上，用于监测该处供气管道100中的气体压力；还包括纯化装置180，纯化装置设置在供气管道上，纯化装置180包括平行设置的两个纯化器181，两个纯化器的进气端均设置有进气阀门，两个纯化器的出气端均设置有出气阀门，纯化装置180可以去除气体中可能残存的杂质气体及颗粒物，进一步提升气体的纯度，满足客户对气体的不同纯度要求。在实际使用的过程中，本领域技术人员可以根据对气体的具体要求，对两个并排的纯化器使用替换式再生或者复式再生等不同的再生工艺。
还包括云处理平台300，云处理平台300包括接收模块310、存储模块320、分析模块330、处理模块340和传输模块350，接收模块310用于接收通过传输模块350传输的指令与信号，并将指令与信号传输给分析模块330，分析模块330分析指令与信号后将操作命令发送给处理模块340，处理模块340通过传输模块350控制对应的终端作出指令；存储模块320中预先设置有压力变送器170的压力阈值，压力变送器170及位置传感器151通过传输模块350与接收模块310通信连接，比例压力控制阀160及止回阀140通过传输模块350与处理模块340通信连接，其中，传输模块350包括基于ZigBee的无线通信以及基于3G/4G/5G的无线通信模式，接收模块310为433M无线接收模块。
在本方案中，工业气体首先从气源110中通过供气管道进入储气罐120中进行储存及初步的缓冲，储气罐120中的气体压力值较大时，说明储气罐120中已经存储了相当量的工业气体，此时弹性阀门150开启，储气罐120中的气体经由汇流排170以及比例压力控制阀160到达用气终端。设置在比例压力控制阀160处的压力变送器170获取的所在处供气管道100中的工业气体压力值，并将这一物理量转化成4～20mA的模拟量，并通过传输模块350将这一模拟量传输给云处理平台300，云处理平台300的接收模块310将接收到的模拟量传输给分析模块330，分析模块330根据预先设置在存储模块320中的压力变送器170的压力阈值判断接收到的压力值是否满足需要，分析模块330将数据分析结果作出判断，并将最终指令反馈给处理模块340，此时若采集到的压力值不在预设的压力阈值范围内，则处理模块340通过传输模块350控制比例压力控制阀160的开启幅度，使得供向用气终端200的工业气体压力符合需求。这种情况下可以实现自动监控及调整流向用气终端200的气体压力，在不使用人力的情况下即可供气管道中的智能供气。
另外，本方案中的云处理平台300还与设置在弹性阀门150中位置传感器151电性连接，位置传感器151用于监测弹性阀门150的启闭，当分析模块330分析到弹性阀门150闭合时，也即此时储气罐120中的气体由于压力小不再流向汇流排130中，说明此时储气罐120中的工业气体量已经较小了，此时处理模块340通过传输模块350开启止回阀140，气源110对储气罐120进行充气，当储气罐120中的气体压力足够大时，弹性阀门150再次打开，进入下一个供气循环。
综合以上可以看出，本方案的控制方式可以实现管道中气体的连续自动供气，无需人工干预，节省了人力成本，且供气压力稳定，可以根据预先设定的供气管道压力值进行智能供气，自动化程度高。
如图3至图5所示，弹性阀门150的设置只要能够实现根据储气罐120中气体压力进行实现对应储气罐120出气口处供气管道的启闭即可在，在实际使用的过程中一般是通过设置在储气罐120中的压力传感器和设置在储气罐出气口处供气管道中的电磁阀实现的。在本方案中，弹性阀门150包括横向基座152和纵向基座153，横向基座152和纵向基座153内分别开有横向管道154和纵向管道155，横向管道154与储气罐120出气口处的供气管道100贯通连接，纵向管道155与汇流排130进气口处的供气管道100贯通连接，横向管道154内设置有活塞片156，活塞片156通过弹性元件卡设在横向管道154内，活塞片156根据横向管道内气体压力的变化沿横向管道154移动进而实现横向管道154和纵向管道155的连通及阻断。
在这种方案中，弹性元件在横向管道154中的气体压力发生变化时带动活塞片156在横向管道154中移动，当横向管道154中气体压力较大时，活塞片朝向远离储气罐120的一侧移动，横向管道154和纵向管道155连通，此时储气罐120中的气体流向汇流排中，当储气罐120中的气体压力值较小时，横向管道中的气体压力值也较小，此时弹性元件带动活塞片156朝向储气罐120所在侧移动，直至阻断横向管道154与纵向管道155的连通，储气罐120停止向汇流排130中的供气。在这种方案中，可以将位置传感器151设置在活塞片156上，即可监控弹性阀门150的启闭情况，进而可以在弹性阀门150闭合时向该弹性阀门150对应的储气罐120中充气。
弹性阀门150的开启和闭合仅根据对应储气罐120中气体压力对活塞片156的位置影响实现，这种控制方式摒弃了传统的压力传感器及电磁阀组合控制的方式，仅使用传统的机械件通过巧妙的设计即可实现。在满足需求的情况下，对弹性阀门150的开启和闭合的控制更加安全可靠。作为其中的一种优选的方法，弹性阀门150还包括固定盘157，固定盘157固定设置在横向管道154内，固定盘157通过复位弹簧158与活塞片156连接，活塞片156朝向固定盘157的一侧固定连接有导向杆159，固定盘157对应位置上开设有导向杆通孔1571，固定盘157上还开设有若干通气孔1572。当横向管道154中的气体压力较大时，通过通气孔1572的气体推动活塞片156朝向远离储气罐一端的一侧移动，此时横向管道154和纵向管道155连通，活塞片156持续移动，直至移动到弹性阀门的内壁处，此时储气罐120中的气体持续流向130中。当储气罐120的气体较少时，复位弹簧158逐渐收缩复位，当横向管道154中的压力值足够小时，活塞片156逐渐将横向管道154和纵向管道155阻断，此时储气罐120停止向汇流排130供气。导向杆159和导向杆通孔1571的配合可以保证活塞片156在移动过程中的不会发生扭转和偏移，保证了活塞片156的密封效果。
另外，该供气装置中还包括声光报警装置400，声光报警装置400与处理模块340电性连接，声光报警装置400能够在压力变送器170监测到的供气管道100中压力持续低于存储模块320中预先设置的压力阈值进行警报。正常情况下，当分析模块330分析到压力变送器170监测到的供气管道100中的压力值小于预设的压力阈值时，通过处理模块340及传输模块350控制比例压力控制阀160的开启幅度，增大汇流排130的出气量，但若分析模块330分析到供气管道100中压力持续低于存储模块320中预先设置的压力阈值时，说明在汇流排130之前的前段供气系统中出现了可监控状况外的其余状况，此时就需要人工干预了，声光报警装置400可提醒附近工作人员进行查看，排除故障。值得说明的是，供气管道100中的压力值在多长时间内低于存储模块320中预先设置的压力阈值时会启动声光报警装置400可根据实际的工作对工业气体的需求状况进行预设，本领域技术人员在可根据实际情况作出合理的预设，因此在本申请文件中未做赘述。
另外，为避免在上述方案中供气装置附近未有工作人员或者工作场所噪音较大造成工作人员未能及时察觉声光报警装置400开启的情形，在本方案中，改供气装置包括移动终端500，移动终端500通过所述传输模块350获取所述云处理平台的监测和分析数据，进而实现对该供气装置的远程监控，进一步提高了本申请文件中供气装置的智能性及安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于云应用的无人值守工业气体供气装置，包括气源，气源通过供气管道连接有多个储气罐，多个所述储气罐通过供气管道及汇流排连接用气终端，其特征在于，所述气源与所述储气罐之间设置有止回阀，多个所述储气罐的出气口处均设置有弹性阀门，所述弹性阀门能根据所述储气罐中的罐体压力控制所述储气罐的出气口的启闭，所述弹性阀门中还设置有用于监测所述弹性阀门启闭的位置传感器；所述汇流排的出气端通过比例压力控制阀与所述供气管道连通；
还包括压力变送器，所述压力变送器设置在所述比例压力控制阀与所述用气终端的供气管道上，用于监测该处供气管道中的气体压力；
还包括纯化装置，所述纯化装置设置在供气管道上，所述纯化装置包括平行设置的两个纯化器，两个所述纯化器的进气端均设置有进气阀门，两个所述纯化器的出气端均设置有出气阀门；
还包括云处理平台，所述云处理平台包括接收模块、存储模块、分析模块、处理模块和传输模块，所述接收模块用于接收通过所述传输模块传输的指令与信号，并将指令与信号传输给所述分析模块，所述分析模块分析指令与信号后将操作命令发送给处理模块，所述处理模块通过所述传输模块控制对应的终端作出指令；
所述存储模块中预先设置有所述压力变送器的压力阈值，所述压力变送器及所述位置传感器通过所述传输模块与所述接收模块通信连接，所述比例压力控制阀及所述止回阀通过所述传输模块与所述处理模块通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于云应用的无人值守工业气体供气装置，其特征在于，所述弹性阀门包括横向基座和纵向基座，所述横向基座和所述纵向基座内分别开有横向管道和纵向管道，所述横向管道与所述储气罐出气口处的供气管道贯通连接，所述纵向管道与所述汇流排进气口处的供气管道贯通连接，所述横向管道内设置有活塞片，所述活塞片通过弹性元件卡设在所述横向管道内，所述活塞片根据所述横向管道内气体压力的变化沿所述横向管道移动进而实现所述横向管道和所述纵向管道的连通及阻断。
3.根据权利要求2所述的基于云应用的无人值守工业气体供气装置，其特征在于，所述弹性阀门还包括固定盘，所述固定盘固定设置在所述横向管道内，所述固定盘通过复位弹簧与所述活塞片连接，所述活塞片朝向所述固定盘的一侧固定连接有导向杆，所述固定盘对应位置上开设有导向杆通孔，所述固定盘上还开设有若干通气孔。
4.根据权利要求1所述的基于云应用的无人值守工业气体供气装置，其特征在于，还包括声光报警装置，所述声光报警装置与所述处理模块电性连接，所述声光报警装置能够在所述压力变送器监测到的供气管道中压力持续低于所述存储模块中预先设置的压力阈值进行警报。
5.根据权利要求1所述的基于云应用的无人值守工业气体供气装置，其特征在于，所述传输模块包括基于ZigBee的无线通信以及基于3G/4G/5G的无线通信模式，所述接收模块为433M无线接收模块。
6.根据权利要求1所述的基于云应用的无人值守工业气体供气装置，其特征在于，还包括移动终端，所述移动终端通过所述传输模块获取所述云处理平台的监测和分析数据，进而实现对该供气装置的远程监控。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116293423A (zh) * 2023-03-10 2023-06-23 深圳高发气体股份有限公司 一种储气罐供气控制方法、装置、设备及存储介质

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