CN112683354A - 一种NB-IoT物联网阀控超声波水表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种NB‑IoT物联网阀控超声波水表，包括基表和表头，表头内设置有计算器组件、与计算器组件电连接的电机组件以及电池；基表包括用于液体流通的超声波管段、设于超声波管段内部的阀芯、阀杆以及流量检测组件，流量检测组件与计算器组件电连接，超声波管段上开设有阀杆安装孔，阀杆的一端与电机组件的输出端连接，阀杆的另一端穿过阀杆安装孔与阀芯连接。超声波管段内设置有与计算器组件电连接的温度传感器、PH传感器和/或浊度传感器。本发明的阀控超声波水表，由于采用上述传感器，其可以实时检测流经液体的水量、温度、酸碱度、浊度，计算器组件根据接收到的水质信息控制超声波管段的通断，达到自动化监测水质信息的技术效果。

Description

一种NB-IoT物联网阀控超声波水表

技术领域

本发明涉及水表技术领域，尤其涉及一种NB-IoT物联网阀控超声波水表。

背景技术

目前，阀控超声波水表由于具有压损小，不受测量水质影响，精度高等优点，正在成为流量表研发领域中新的焦点。阀控超声波水表的基本工作原理是通过安装在管道上下游两侧的超声波收发器向管道内流体发射超声波，由于流体的调制作用可以测算出超声波顺流传播和逆流传播的时间差，得到管道内的流速信息并进而计算出流量。现有阀控超声波水表存在以下问题：(1)功能单一，只能用于检测流量，无法实时监测管道内的水质信息；(2)液体在管道内流动时产生涡流、紊流，影响了阀控超声波水表对流量的计量，容易造成测量不准的情况；(3)反射镜片的支架定位困难，反射镜片组装精度低，容易造成测量不准的情况。

因此亟需提供一种能够实时检测管道内水质、计量精度高的NB-IoT物联网阀控超声波水表。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种NB-IoT物联网阀控超声波水表，其解决了现有的NB-IoT物联网阀控超声波水表功能单一、无法实时监测管道内水质信息以及测量精度低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种NB-IoT物联网阀控超声波水表，所述NB-IoT物联网阀控超声波水表包括基表和位于基表上方与基表可拆卸式连接的表头，所述表头内设置有计算器组件、与所述计算器组件电连接的电机组件以及与所述计算器组件电连接的电池；

所述基表包括用于液体流通的超声波管段、设于所述超声波管段内部的阀芯、阀杆以及流量检测组件，所述流量检测组件与所述计算器组件电连接，所述超声波管段上开设有阀杆安装孔，所述阀杆的一端与所述电机组件的输出端连接，所述阀杆的另一端穿过所述阀杆安装孔与所述阀芯连接；所述超声波管段内设置有至少一个与所述计算器组件电连接的传感器，所述至少一个传感器包括温度传感器、PH传感器和/或浊度传感器。

可选地，所述阀杆与所述阀杆安装孔之间设置有阀杆密封圈，所述阀芯的左侧设有第一密封垫，所述阀芯的右侧设有第二密封垫，且所述阀芯上部设有阀体密封垫。

可选地，所述超声波管段的进水口处设置有整流装置，所述整流装置沿轴向开设有蜂巢状的多个正六边形通孔，所述整流装置与超声波管段过盈配合。

可选地，所述整流装置采用聚酰胺材料制成，所述整流装置的长度为10-20mm，所述整流装置侧壁的厚度为1.4mm，每个所述通孔的大小为120mm²。

可选地，所述流量检测组件包括两个换能器和两个反射镜片，所述超声波管段上开设有两个换能器安装通道，所述两个换能器安装通道分别安装有换能器，所述两个换能器安装通道的下方分别设有反射镜片，所述两个反射镜片相对设置，且与超声波管段的轴线的夹角为45度，所述换能器和所述换能器安装通道之间设置有换能器密封圈，所述换能器的顶部设置有换能器压板。

可选地，所述两个反射镜片通过两个合拢的支架倾斜安装在所述超声波管段的内壁，所述支架的外侧面上设有凸块，所述超声波管段的内壁开设有与所述凸块配合的定位槽，所述凸块卡设在所述定位槽内，在所述两个反射镜片之间，所述支架上还设置有变径管。

可选地，所述两个换能器安装通道之间设有定位孔，所述变径管的上部设有阻塞块，所述阻塞块上开设有与所述定位孔配合的圆孔，通过定位销穿过所述定位孔插入到所述阻塞块上部的圆孔内，所述定位销与所述定位孔之间设置有定位销密封圈。

可选地，所述表头包括表头上盖、表头下盖和底盖，所述表头下盖和所述底盖合拢安装在所述超声波管段的外圆周面上，所述表头下盖上可拆卸地安装有表头上盖，且所述表头上盖和所述表头下盖之间形成容纳空间，所述容纳空间用于放置电机组件、电池和计算器组件。

可选地，所述电机组件的上方设置有电机盖，所述电机盖的上方设置有用于容纳所述电池的电池槽，所述电池的上方设置有所述计算器组件，所述计算器组件具有显示屏，所述表头上盖对应显示屏位置处设有显示屏盖。

可选地，所述计算器组件具有NB-IoT通讯组件，所述NB-IoT通讯组件通过NB-IoT天线与服务器通信连接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的NB-IoT物联网阀控超声波水表，通过在超声波管段内设置与所述计算器组件电连接的温度传感器、PH传感器和/或浊度传感器，相对于现有技术而言，其可以实时检测流经液体的水量、温度、酸碱度、浊度，并将水质信息发送给计算器组件，计算器组件将接收到的数据与预先设定的参数进行比对判断管段内的水质是否合格，进而控制所述超声波管段的通断，达到自动化监测水质信息的技术效果。

本发明的NB-IoT物联网阀控超声波水表，由于采用蜂巢状通孔结构的整流装置，其可以对流经的液体进行整流，消除涡流和紊流，保证液体流动的稳定性，避免影响流量检测组件的工作，达到了提高NB-IoT物联网超声波水表计量精度的技术效果。

本发明的NB-IoT物联网阀控超声波水表，通过支架外侧面上的凸块卡入超声波管段的内壁的定位槽以及配合径向的定位销，实现在超声波管段内定位支架和反射镜片的位置，其安装简单方便，并且安装精度高，达到了提高阀控超声波水表计量精度的技术效果。

附图说明

图1为本发明的NB-IoT物联网阀控超声波水表的剖视示意图；

图2为图1中的整流装置的剖视示意图；

图3为图1中的支架和变径管在定位销处的剖视示意图；

图4为本发明的NB-IoT物联网阀控超声波水表各部件的电路连接图。

【附图标记说明】

1：超声波管段；2：第一密封垫；3：阀芯；4：第二密封垫；5：管段接头；6；阀杆；7：阀体密封垫；8：表头上下盖密封圈；9：阀杆密封圈；10：表头上盖；11：电机组件；12：电机盖；13：电池槽；14：计算器组件；15：显示屏盖；16：电池；17：表头下盖；18：换能器压板；19：换能器；20：换能器密封圈；21：支架；22：反射镜片；23：变径管；24：定位销密封圈；25：定位销；26：底盖；27：整流装置；28：传感器；29：阻塞块；30：定位槽。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“左”、“右”等方位名词以图1的定向为参照。

参照图1，本发明的实施例提供一种NB-IoT物联网阀控超声波水表，其中，NB-IoT物联网阀控超声波水表包括基表和位于基表上方与基表可拆卸式连接的表头。表头内设置有计算器组件14、与计算机组件电连接的电机组件11和电池16，计算器组件14与电池16电连接。

基表包括用于液体流通的超声波管段1和流量检测组件。流量检测组件包括两个换能器19、两个反射镜片22、支架21和变径管23。超声波管段1的两侧均设有管段接头5，用以连接液体管路。超声波管段1上开设有两个换能器安装通道，两个换能器安装通道分别安装有换能器19。换能器19和换能器安装通道之间设置有换能器密封圈20，换能器19的顶部设置有换能器压板18。

结合图2所示，超声波管段1的进水口处还设置有整流装置27，整流装置27沿轴向开设有蜂巢状的多个通孔，用以对流经的液体进行整流，保证液体流动的稳定性。通孔包括正六边形的通孔和被圆弧切割过的通孔。与整流装置27的侧壁相连接的通孔为圆弧切割过的通孔，其他的通孔均为均匀分布的正六边形的通孔。整流装置27的直径略大于超声波管段1的内径，整流装置27与超声波管段1过盈配合。整流装置27由高强度工程塑料制成，高强度工程塑料优选为聚酰胺。聚酰胺具有无毒、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性，可以用于代替铜等金属。整流装置27的长度为10-20mm，整流装置27的侧壁的厚度为1.4mm，正六边形的通孔的大小为120mm²。整流装置27由于采用120mm²大小的正六边形通孔，与现有技术相比，其更加节省材料，可以降低成本，并且其制造加工简单，对管道内的水流整流效果好，能够完全消除涡旋、紊流。管道内的水流在流经整流装置27时，蜂巢状的多个通孔将混乱无序的水流分割成为多股有规律的水流，消除了管道内的一些涡旋、紊流，整流效果好，避免混乱的流场扰动阀控超声波水表，导致阀控超声波水表的计量精度降低。

两个换能器安装通道的下方分别设有反射镜片22，两个反射镜片22和变径管23通过两个合拢的支架21倾斜安装在超声波管段1的内壁。结合图3所示，支架21的外侧面上设有凸块，超声波管段1的内壁设有与凸块配合的定位槽30，所述凸块卡设在所述定位槽30内，从而防止变径管23和支架21相对于超声波管段1转动。通过支架21外侧面上的凸块配合超声波管段1的内壁的定位槽30，本发明的反射镜片22安装简单方便，并且安装精度高，达到了提高阀控超声波水表计量精度的技术效果。两个反射镜片22相对设置，且与超声波管段1的轴线的夹角为45度，变径管23设置在两个反射镜片22之间。两个换能器安装通道之间设有定位孔，变径管23的上部设有阻塞块29，阻塞块29上开设有与定位孔配合的圆孔，通过定位销25穿过定位孔插入到阻塞块29上的圆孔内来对支架21进行定位，从而防止变径管23和支架21相对于超声波管段1左右移动。定位销25与定位孔之间设置有定位销密封圈24。阻塞块29还用于阻塞变径管23上部的空间，使液体都从变径管23内部通过，使阀控超声波水表的计量准确。

基表还包括阀芯3和阀杆6，超声波管段1的内壁开设有阀杆安装孔，阀杆安装孔内安装有阀杆6。超声波管段1的内部对应阀杆安装孔位置处设有阀芯3，阀杆6的一端与电机组件14的输出端连接，阀杆6的另一端穿过与阀芯3连接。电机组件14通过阀杆6将动力传输给阀芯3，阀芯3转动从而实现控制超声波管段1的通断。阀杆6与阀杆安装孔之间设置有阀杆密封圈9，用于密封阀杆6与阀杆安装孔之间的缝隙，防止液体泄露。阀芯3的左侧设有第一密封垫2，阀芯3的右侧设有第二密封垫4，且阀芯3上部设有阀体密封垫7。通过第一密封垫2、第二密封垫4和阀体密封垫7对阀芯3多重密封，防止阀芯3位置处发生液体泄露。

所述超声波管段1内设置有至少一个与所述计算器组件14电连接的传感器28，所述至少一个传感器28包括温度传感器、PH传感器和/或浊度传感器。温度传感器用于检测超声波管段1内液体的温度；PH传感器用于检测超声波管段1内液体的酸碱度；浊度传感器用于检测超声波管段1内液体的浊度。温度传感器、PH传感器和浊度传感器能够实时检测超声波管段1内的水质信息，并将水质信息发送给计算器组件14，计算器组件14将接收到的数据(水量、温度、酸碱度、浊度)与预先设定的参数进行比对判断管段内的水质是否合格，进而控制所述超声波管段1的通断。

表头包括表头上盖10、表头下盖17和底盖26。表头下盖17和底盖26合拢安装在超声波管段1的外圆周面上，表头下盖17上可拆卸地安装有表头上盖10，且表头上盖10和表头下盖17之间形成容纳空间，容纳空间用于放置电机组件11、电池16和计算器组件14。电机组件11的上方设置有电机盖12，用以保护电机组件14。电机盖12的上方设置有用于容纳电池16的电池槽13。电池16的上方设置有计算器组件14，计算器组件14具有显示屏，用于显示阀控超声波水表检测到的数据。表头上盖10上对应显示屏位置处设有显示屏盖15，用于防尘和保护计算器组件14的显示屏。表头上盖10和表头下盖17之间还设置有表头上下盖密封圈8，用以防止液体进入容纳空间损坏计算器组件14和电机组件11。

参照图4，两个换能器19通过信号线与计算器组件14电连接，并通过信号线将检测到的数据发送给计算器组件14。电池12与计算器组件14电连接，为所有的用电部件供电。电机组件11与计算器组件14电连接，电机组件11根据计算器组件14的电信号进行动作。计算器组件14具有NB-IoT通讯组件，NB-IoT通讯组件通过NB-IoT天线与服务器通信连接。

计算器组件14驱动两个换能器19工作，得到超声波正逆流的飞行时间，从而获得时差值，然后再根据预设的程序来计算当前变径管23内的流体流量值，得到的计量数据可通过显示屏显示出来；当需要上传各项数据时，计算器组件14内部的NB-IoT通讯组件通过NB-IoT天线将数据发送给服务器。计算器组件14根据检测组件和传感器检测到的水质信息控制电机组件11驱动芯体3转动，实现自动化控制超声波管段1的通断。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种NB-IoT物联网阀控超声波水表，其特征在于：所述NB-IoT物联网阀控超声波水表包括基表和位于基表上方与基表可拆卸式连接的表头，所述表头内设置有计算器组件(14)、与所述计算器组件(14)电连接的电机组件(11)以及与所述计算器组件(14)电连接的电池(16)；

所述基表包括用于液体流通的超声波管段(1)、设于所述超声波管段(1)内部的阀芯(3)、阀杆(6)以及流量检测组件，所述流量检测组件与所述计算器组件(14)电连接，所述超声波管段(1)上开设有阀杆安装孔，所述阀杆(6)的一端与所述电机组件(11)的输出端连接，所述阀杆(6)的另一端穿过所述阀杆安装孔与所述阀芯(3)连接，所述超声波管段(1)内设置有至少一个与所述计算器组件(14)电连接的传感器(28)，所述至少一个传感器(28)包括温度传感器、PH传感器和/或浊度传感器。

2.如权利要求1所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述阀杆(6)与所述阀杆安装孔之间设置有阀杆密封圈(9)，所述阀芯(3)的左侧设有第一密封垫(2)，所述阀芯(3)的右侧设有第二密封垫(4)，且所述阀芯(3)上部设有阀体密封垫(7)。

3.如权利要求1所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述超声波管段(1)的进水口处设置有整流装置(27)，所述整流装置(27)沿轴向开设有蜂巢状的多个正六边形通孔，所述整流装置(27)与超声波管段(1)过盈配合。

4.如权利要求3所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述整流装置(27)采用聚酰胺材料制成，所述整流装置(27)的长度为10-20mm，所述整流装置(27)侧壁的厚度为1.4mm，每个所述通孔的大小为120mm²。

5.如权利要求1所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述流量检测组件包括两个换能器(19)和两个反射镜片(22)，所述超声波管段(1)上开设有两个换能器安装通道，所述两个换能器安装通道分别安装有换能器(19)，所述两个换能器安装通道的下方分别设有反射镜片(22)，所述两个反射镜片(22)相对设置，且与超声波管段(1)的轴线的夹角为45度，所述换能器(19)和所述换能器安装通道之间设置有换能器密封圈(20)，所述换能器(19)的顶部设置有换能器压板(18)。

6.如权利要求5所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述两个反射镜片(22)通过两个合拢的支架(21)倾斜安装在所述超声波管段(1)的内壁，所述支架(21)的外侧面上设有凸块，所述超声波管段(1)的内壁开设有与所述凸块配合的定位槽(30)，所述凸块卡设在所述定位槽(30)内，在所述两个反射镜片(22)之间，所述支架(21)上还设置有变径管(23)。

7.如权利要求5所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述两个换能器安装通道之间设有定位孔，所述变径管(23)的上部设有阻塞块(29)，所述阻塞块(29)上开设有与所述定位孔配合的圆孔，通过定位销(25)穿过所述定位孔插入到所述阻塞块(29)上部的圆孔内，所述定位销(25)与所述定位孔之间设置有定位销密封圈(24)。

8.如权利要求1所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述表头包括表头上盖(10)、表头下盖(17)和底盖(26)，所述表头下盖(17)和所述底盖(26)合拢安装在所述超声波管段(1)的外圆周面上，所述表头下盖(17)上可拆卸地安装有表头上盖(10)，且所述表头上盖(10)和所述表头下盖(17)之间形成容纳空间，所述容纳空间用于放置电机组件(11)、电池(16)和计算器组件(14)。

9.如权利要求8所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述电机组件(11)的上方设置有电机盖(12)，所述电机盖(12)的上方设置有用于容纳所述电池(16)的电池槽(13)，所述电池(16)的上方设置有所述计算器组件(14)，所述计算器组件(14)具有显示屏，所述表头上盖(10)对应显示屏位置处设有显示屏盖(15)。

10.如权利要求1所述的阀控超声波水表，其特征在于：所述计算器组件(14)具有NB-IoT通讯组件，所述NB-IoT通讯组件通过NB-IoT天线与服务器通信连接。

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