CN113108066A - 一种远程调压阀控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种远程调压阀控制系统及方法，该控制系统包括压力采集装置、控制组件和通信模块，控制组件的信号输入端连接压力采集装置和导阀组件的信号输出端，控制组件的信号输出端连接导阀组件的信号输入端；通信模块与控制组件通信连接；压力采集装置采集阀前压力值和阀后压力值；导阀组件根据控制信号调节主阀开度，并采集导阀组件的导阀行程值；控制组件将阀前压力值、导阀行程值和阀后压力值分别与预设的阀前最低压力运行阈值、导阀行程阈值上限、导阀行程阈值下限和阀后压力阈值进行比较，并输出控制信号和预警信息；通信模块实现控制组件与云端的远程通信。本发明对阀前的城市供水管网运行压力进行保护，同时保障阀后稳定的供水压力。
Description
技术领域
本发明涉及物联网通讯与控制技术领域，更具体地，涉及一种远程调压阀控制系统及方法。
背景技术
城市自来水用户众多，用户的用水习惯和用水量千差万别，给城市供水部门保障供水带来了诸多挑战，例如，采用高压供水，虽保障了用户正常用水，但是高压供水成本倍增，还对供水管网带来爆管隐患；采用正常压供水，在出现局部区域用户或者一个用水大户的用水量陡增的情况下，管网供水压力泄压，致使管网上大面积自来水用户水压不够，出现欠压，无水情况。因此，精确地调控好管网水压是急需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种远程调压阀控制系统及方法，分别监测阀前阀后的压力值，对阀前的城市供水管网运行压力进行保护，同时保障阀后稳定的供水压力。
根据本发明的第一方面，一种远程调压阀控制系统，设置在主阀上，主阀上还设有控制主阀开度的导阀组件，该控制系统包括分别设置在主阀前端与后端的至少两个压力采集装置，以及设置在主阀上的控制组件和通信模块，所述控制组件的多个信号输入端分别连接每个压力采集装置和导阀组件的信号输出端，所述控制组件的信号输出端连接导阀组件的信号输入端；所述通信模块与所述控制组件通信连接；
两个所述压力采集装置分别采集阀前压力值和阀后压力值；
所述导阀组件根据控制组件的控制信号调节主阀开度，并采集导阀组件的导阀行程值；
所述控制组件将阀前压力值、导阀行程值和阀后压力值分别与预设的阀前最低压力运行阈值、导阀行程阈值上限、导阀行程阈值下限和阀后压力阈值进行比较，并输出控制信号和预警信息；
所述通信模块实现控制组件与云端的远程通信。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
优选的，所述控制组件包括MCU、压力采集单元、阈值监测单元、电机控制单元和电源单元，两个所述压力采集装置的信号输出端分别连接所述压力采集单元的两个信号输入端，所述导阀组件的信号输出端连接所述阈值监测单元的信号输入端，所述压力采集单元的信号输出端、所述阈值监测单元的信号输出端分别连接所述MCU的信号输入端，所述MCU的信号输出端连接电机控制单元的信号输入端，所述电机控制单元的输出端连接所述导阀组件的信号输入端；所述MCU、压力采集单元、阈值监测单元和电机控制单元分别与所述电源单元的输出端供电连接；
所述压力采集单元采集阀前压力值和阀后压力值；
所述阈值监测单元采集导阀组件的导阀行程值；
所述MCU将阀前压力值与预设的阀前最低运行压力阈值进行比较，当阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值时，输出减小阀门开度的控制信号，然后将导阀行程值与预设的导阀行程阈值下限比较：当导阀行程值达到导阀行程阈值下限时，阀门开度最小，若阀前压力值仍低于阀前最低运行压力阈值，发出预警信息；当阀前压力值不低于阀前最低运行压力阈值时，比较阀后压力值与阀后压力阈值：当阀后压力值大于阀后压力阈值时，输出减小阀门开度的控制信号；当阀后压力值小于阀后压力阈值时，输出增大阀门开度的控制信号；当导阀行程值达到导阀行程阈值上限时，阀门开度最大，若阀后压力值仍小于阀后压力下限阈值，发出预警信息；
所述电机控制单元根据MCU发出的控制信号控制导阀组件动作，以调节阀门开度；
所述电源单元为本装置的用电元件提供工作电源。
优选的，所述MCU在增大阀门开度过程中，若判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值，则停止输出增大阀门开度的控制信号、同时输出减小阀门开度的控制信号并发出预警信息。
优选的，所述导阀组件包括调节支路、导阀、传动杆以及减速电机，所述调节支路连通主阀的前端与后端，所述导阀设置在调节支路上，所述导阀的阀杆通过传动杆与减速电机的输出轴传动连接，所述减速电机的信号输入端连接所述MCU的信号输出端，所述减速电机的转轴、传动杆与导阀的阀杆同轴设置，所述传动杆一端与减速电机的转轴固定连接，所述传动杆的另一端与导阀的阀杆通过螺纹传动连接，当所述减速电机运转时，导阀的阀杆沿自身轴向伸缩以调节导阀的开度。
优选的，所述传动杆的外周设置有磁电编码器，所述磁电编码器的输出端连接阈值监测单元，所述磁电编码器采集减速电机的旋转角度，所述阈值监测单元将减速电机的旋转角度换算为导阀组件的导阀行程值。
优选的，所述调节支路中设有手动阀门，所述手动阀门为球阀。
优选的，所述电源单元包括自力式发电组件与蓄电池，所述自力式发电组件设置在所述调节支路中，所述自力式发电组件的输出端连接所述蓄电池的输入端，所述蓄电池的输出端作为电源单元的电源输出端。
根据本发明的第二方面，提供一种调压阀控制方法，包括以下步骤：
A、预设阀前最低运行压力阈值、导阀行程阈值以及阀后压力阈值，其中，导阀行程阈值为阀门开度增大或开度减小时导阀运行的上下区间值；采样阀前压力值、导阀行程值以及阀后压力值，
B、判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值时，减小阀门开度；判定导阀行程值达到导阀行程阈值下限时，阀门开度最小，若阀前压力值仍低于阀前最低运行压力阈值，发出预警信息；
C、判定阀前压力值不低于阀前最低运行压力阈值时，比较阀后压力值与阀后压力阈值：判定阀后压力值大于阀后压力阈值时，减小阀门开度；判定阀后压力值小于阀后压力阈值时，增大阀门开度；判定导阀行程值达到导阀行程阈值上限时，阀门开度最大，若阀后压力值依然小于阀后压力阈值下限，发出预警信息。
优选的，在步骤C中，增大阀门开度过程中，若判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值，立即停止增大阀门开度、发出预警信息，并切换到步骤B。
优选的，所述步骤C中，还包括：判断预警信息发出时是处于阀门自检进程还是下发控制进程，并分类别进行预警。
本发明提供的一种远程调压阀控制系统及控制方法，通过通信模块与云端服务器进行通信，可远程对该控制系统设定系统参数以及将实时的监控数据以及预警信息上传到云端。其具备监测管网供水压力运行的能力，自动采集阀前、阀后压力数据，形成阀前压力运行曲线和阀后压力运行曲线，便于操作人员监测管网运行情况。操作人员可以根据管网压力运行情况，无线远程设置目标要求，系统自主进行智能自适应压力调节，避免出现主干管网供水失压，大面积影响供水压力，同时对用水单位稳定水压供给，避免高压漫灌，节约供水成本。
附图说明
图1为本发明提供的控制系统组成框图；
图2为本发明的调节阀结构组成原理示意图；
图3为本发明控制系统结构外观图；
图4为本发明控制系统内部结构示意图；
图5为本发明控制方法流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、阀体，2、阀瓣，3、阀杆，4、膜片，5、复位弹簧，6、阀盖，7、手动阀门，8、导阀组件，801、减速电机，802、传动杆，803、导阀，9、压力采集装置，10、自力式发电组件，11、控制组件，1101、MCU，1102、压力采集单元，1103、阈值监测单元，1104、电机控制单元，1105、蓄电池，1106、急停按钮，12、通信模块，13、安装盒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供一种远程调压阀控制系统，设置在主阀上，主阀上还设有控制主阀开度的导阀组件8。主阀的阀体结构可参考行业标准《CJ/T219-2005水力控制阀》推荐的阀体结构，如图2所示，主阀的阀体具体结构不是本发明的创新点，阀体具体结构在此处不再赘述。
如图1的系统组成结构框图以及图2的结构组成原理图所示，本发明的控制系统包括分别设置在主阀前端与后端的至少两个压力采集装置9，以及设置在主阀上的控制组件11和通信模块12，所述控制组件11的多个信号输入端分别连接每个压力采集装置9和导阀组件8的信号输出端，所述控制组件11的信号输出端连接导阀组件8的信号输入端；所述通信模块12与所述控制组件11通信连接；
两个所述压力采集装置9分别采集阀前压力值和阀后压力值并发送至控制组件11；
所述导阀组件8根据控制组件11的控制信号调节主阀开度，并采集导阀组件8的导阀行程值向控制组件11进行反馈；
所述控制组件11将阀前压力值、导阀行程值和阀后压力值分别与预设的阀前最低压力运行阈值、导阀行程阈值上限、导阀行程阈值下限和阀后压力阈值进行比较，并输出控制信号和预警信息；其中，导阀行程阈值上限为阀门开度达到最大时对应的导阀行程值，导阀行程阈值下限为阀门开度降到最小时对应的导阀行程值；
所述通信模块12实现控制组件11与云端的远程通信。
具体的，可在云端通过网络远程设置控制组件11的系统运行参数，也可通过通信模块12实现该控制系统与云端的数据交互，例如上传实时的监控数据、上传预警信息等，将设备日常上报状态数据上报并存储到云端数据库，监测数据以及设备状态可在云端软件界面展示，利于后续查询与调用。还可在云端对设备目标运行指令参数下发，通信模块12接收云端指令后对控制组件11进行设置。控制组件11通过通信模块12接收运行指令对设备进行操控，并完成阀前运行保护(防止阀前泄压)和阀后安全保护(防止阀后压力过大爆管)，同时进行故障预警。
本控制系统具备监测管网供水压力运行的能力，自动采集阀前、阀后压力数据，形成阀前压力运行曲线和阀后压力运行曲线，便于操作人员监测管网运行情况。操作人员可以根据管网压力运行情况，无线远程设置目标要求，系统自主进行智能自适应压力调节，避免出现主干管网供水失压，大面积影响供水压力，同时对用水单位稳定水压供给，避免高压漫灌，节约供水成本。
本实施例采用了四个压力采集装置9，包括两个电子压力变送器以及两个防震压力表，在阀前和阀后分别设置一个电子压力变送器，同时还分别设置一个防震压力表，用于对阀前压力值和阀后压力值分别进行监测。其中，电子压力变送器将阀前和阀后实时的压力数据发送到控制组件11，防震压力表可用于操作人员在阀门处巡视时对阀前和阀后的压力数据进行直观的目测。通过对阀前和阀后的压力分别监控，然后通过导阀组件8对应调节阀门开度，对阀前的城市用水管网的运行压力进行保护，防止主干管网覆盖范围内其他用水用户水压不够，出现欠压，无水情况；同时保障阀后支路稳定地供水。
在一种可能的实施方式中，如图1所示，所述控制组件11包括MCU1101、压力采集单元1102、阈值监测单元1103、电机控制单元1104和电源单元，两个所述压力采集装置9的信号输出端分别连接所述压力采集单元1102的两个信号输入端，所述导阀组件8的信号输出端连接所述阈值监测单元1103的信号输入端，所述压力采集单元1102的信号输出端、所述阈值监测单元1103的信号输出端分别连接所述MCU1101的信号输入端，所述MCU1101的信号输出端连接电机控制单元1104的信号输入端，所述电机控制单元1104的输出端连接所述导阀组件8的信号输入端；所述MCU1101、压力采集单元1102、阈值监测单元1103和电机控制单元1104分别与所述电源单元的输出端供电连接；
所述压力采集单元1102采集阀前压力值和阀后压力值并将其输出到MCU1101；
所述阈值监测单元1103采集导阀组件8的导阀行程值并将其输出到MCU1101；
如图5的流程图所示，通过通信模块12与云端服务器的网络连接，在所述MCU1101中通过远程操控设置有阀前最低运行压力阈值、导阀行程阈值和阀后压力阈值；MCU1101将阀前压力值与预设的阀前最低运行压力阈值进行比较，当阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值时，输出减小阀门开度的控制信号，然后将导阀行程值与预设的导阀行程阈值下限比较：当导阀行程值达到导阀行程阈值下限时，阀门开度最小，若阀前压力值仍低于阀前最低运行压力阈值，发出预警信息；当阀前压力值不低于阀前最低运行压力阈值时，比较阀后压力值与阀后压力阈值：当阀后压力值大于阀后压力阈值时，输出减小阀门开度的控制信号；当阀后压力值小于阀后压力阈值时，输出增大阀门开度的控制信号；当导阀行程值达到导阀行程阈值上限时，阀门开度最大，若阀后压力值仍小于阀后压力下限阈值，发出预警信息；
所述电机控制单元1104根据MCU1101发出的控制信号控制导阀组件8动作，以调节阀门开度；
所述电源单元为本装置的用电元件提供工作电源。
本实施例中，MCU1101将阀前压力值与预设的阀前最低运行压力阈值进行比较，为了对阀前的城市用水管网的运行压力进行保护，保护其始终在阀前最低运行压力阈值以上进行运行，防止主干管网覆盖范围内其他用水用户水压不够，出现欠压，无水情况。在能保障阀前压力值正常的前提下，还需保障阀后的用水支路中能进行稳定地供水，比如，使其始终保持阀后的供水压力为设定的阀后压力阈值。此时将阀后压力值与阀后压力阈值进行比较，阀后压力值偏大时开阀门，阀后压力值偏小时开阀门，直到阀后压力值与阀后压力阈值保持一致。在对阀后压力调节的过程中，始终应首先满足阀前压力不低于阀前最低运行压力阈值，即应优先保障阀前的管路压力，然后才是保障阀后的供水压力。
值得一提的是，导阀行程阈值为导阀803在对阀门开度调节时导阀803运行的区间值。为了对阀后的支路管道进行保护，防止阀后水压过大引起爆管，当导阀803的行程到达导阀行程阈值上限时，导阀803可能并不是完全打开，例如阀门开度达到阀门完全打开的80％。同理的，当阀后的用水支路中存在不允许完全断水的情况，例如某些企业一旦断水可能会引起严重的后果，此时，导阀行程阈值下限对应的阀门开度可能并不是将阀门完全关闭，例如设定为阀门开度的30％，使得即使导阀803的行程值到达导阀行程阈值下限时，阀门依然能保持有部分水流出。此设置对阀前的城市用水管网的运行压力进行保护，防止主干管网覆盖范围内其他用水用户水压不够，出现欠压，无水情况；同时保障阀后支路稳定地供水，即保障支管用户的用水(不完全断水)的前提下，防止支管用户超量用水，引起主管泄压。
在一种可能的实施方式中，所述MCU1101在增大阀门开度过程中，若判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值，则停止输出增大阀门开度的控制信号、同时输出减小阀门开度的控制信号并发出预警信息。
可以理解的是，此设置是为了将阀前压力值的调控优先于阀后压力值的调控，即不管何种情况，应优先保障阀前不欠压，其次才是保障支路的稳压供水，以防止主干管网覆盖范围内其他用水用户水压不够，出现欠压、无水情况。
在一种可能的实施方式中，所述导阀组件8包括调节支路、导阀803、传动杆802以及减速电机801，所述调节支路连通主阀的前端与后端，所述导阀803设置在调节支路上，如图3～4的结构图所示，所述导阀803的阀杆通过传动杆802与减速电机801的输出轴传动连接，所述减速电机801的信号输入端连接所述MCU1101的信号输出端，在安装盒13内，所述减速电机801的转轴、传动杆802与导阀803的阀杆同轴设置，所述传动杆802一端与减速电机801的转轴固定连接，所述传动杆802的另一端与导阀803的阀杆通过螺纹传动连接，当所述减速电机801运转时，导阀803的阀杆沿自身轴向伸缩以调节导阀803的开度。
控制组件11控制减速电机801运转，减速电机801驱动传动杆802旋转，由于传动杆802与导阀803的阀杆通过螺纹传动，该传动方式类似于丝杠连接，能将传动杆802的旋转运动转化为导阀803的阀杆的线性运动，使导阀803的阀杆沿着自身轴向进行伸缩运动，在伸缩的过程中对导阀803的通道进行开启或关闭，从而调节导阀803的开度，而导阀803的开度可控制主阀的开度，从而通过导阀组件8实现对主阀的控制。
更具体的，本实施例的导阀803采用针阀，针阀通过阀杆3的伸缩对针阀内的通道进行关闭或打开。传动杆802与导阀803的阀杆相配合的一端设置为套筒，该套筒内设有六角滑孔，导阀803的阀杆端部固定设置有六角螺栓，六角螺栓的螺纹端与针阀的阀体1通过螺纹进行密闭连接，六角螺栓的六角头端在套筒内与套筒滑动配合。当传动杆802旋转时，带动六角螺栓和导阀803的阀杆旋转，导阀803的阀杆在导阀803的阀体1内进行伸缩运动，从而切断或打开导阀803内的通道，实现对导阀803的开度控制。在传动杆802旋转的过程中，由于导阀803的阀杆沿自身轴向进行移动，六角螺栓的六角头端在传动杆802的六角滑孔内滑动。这样，就将减速电机801的旋转运动转换成了导阀803的阀杆的直线运动，从而实现了减速电机801运转以调节导阀803开度调节的目的。
在一种可能的实施方式中，所述传动杆802的外周设置有磁电编码器，所述磁电编码器的输出端连接阈值监测单元1103，所述磁电编码器采集减速电机801的旋转角度，所述阈值监测单元1103将减速电机801的旋转角度换算为导阀组件8的导阀行程值。
可以理解的是，当减速电机801旋转一圈，则磁电编码器感应一个周期交变电场的变化，减速电机801不断旋转时，磁电编码器对减速电机801的运行转数进行计数，减速电机801的运行转数又与导阀803的阀杆的螺纹旋转圈数对应，通过导阀803的阀杆的螺纹旋转圈数以及相邻螺纹的螺距即可计算出导阀803的行程值。例如，假设当进行主阀的阀门开度调大时，检测到减速电机801旋转圈数为3，又提前得知导阀803的阀杆的螺距为2毫米，则导阀行程值的计算方式为2毫米×3圈＝6毫米。通过磁电编码器对减速电机801的旋转角度进行监测，通过计算，即可获得准确的导阀行程值。
在一种可能的实施方式中，所述调节支路中设有手动阀门7，所述手动阀门7为球阀。
如前文所述，考虑到阀后用水户存在不能完全断水的情况，所以导阀行程阈值的设置使其不能完全关断主阀。当该调节阀在需要进行完全关闭时，在调节支路中可以设置一个球阀作为手动阀门7，关上手动阀门7，以彻底关闭阀前与阀后的通路，以切断用水支路。手动阀门7作为调节支路中导阀803的辅助，使其在非常规情况下需要完全关闭主阀时可以通过手动调节完成。
在一种可能的实施方式中，所述电源单元包括自力式发电组件10与蓄电池1105，所述自力式发电组件10设置在所述调节支路中，所述自力式发电组件10的输出端连接所述蓄电池1105的输入端，所述蓄电池1105的输出端作为电源单元的电源输出端。
自力式发电组件10采用现有技术的微型水轮式发电机，将其密闭设置在调节支路中，当调节支路中的水流经过时，推动自力式发电组件10旋转发电，将机械能转化为电能，然后将产生的电能储存在蓄电池1105中，为整个控制系统的用电元件提供工作电源。此设置使得该控制系统无需额外供电，节能环保。
在本实施例中，将导阀组件8、控制组件11和蓄电池1105集成到安装盒13内，将安装盒13固定安装在主阀的阀盖6上，利于系统的小型化与集成化。控制组件11还包括急停按钮1106，急停按钮1106安装在安装盒13的表面，急停按钮1106的信号输出端连接MCU1101的信号输入端，当发生紧急情况需立即停止该调节阀控制系统时，按下急停按钮1106向MCU1101输入急停信号，该控制系统立即停止运转，将主阀的开度调到设定的最小开度。
本发明还提供一种调节阀控制方法，如图5所示，该方法包括以下步骤：
A、预设阀前最低运行压力阈值、导阀行程阈值以及阀后压力阈值，其中，导阀行程阈值为阀门开度增大或开度减小时导阀803运行的上下区间值；采样阀前压力值、导阀行程值以及阀后压力值，
B、判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值时，减小阀门开度；判定导阀行程值达到导阀行程阈值下限时，阀门开度最小，若阀前压力值仍低于阀前最低运行压力阈值，发出预警信息；
C、判定阀前压力值不低于阀前最低运行压力阈值时，比较阀后压力值与阀后压力阈值：判定阀后压力值大于阀后压力阈值时，减小阀门开度；判定阀后压力值小于阀后压力阈值时，增大阀门开度；判定导阀行程值达到导阀行程阈值上限时，阀门开度最大，若阀后压力值依然小于阀后压力阈值下限，发出预警信息。
可以理解的是，分别监测阀前阀后的压力值，当阀门开度调节到最小时也不能达到阀前最低运行压力阈值时，进行报警，提醒供水管网可能欠压；在阀前压力值正常时，当阀门开度调节到最大时阀后压力值也不能达到阀后压力阈值时，发出报警，提醒可能出现设备故障，导致供水压力不足。该控制方法对阀前的城市供水管网运行压力进行保护，同时保障阀后稳定的供水压力。
在一种可能的实施方式中，在步骤C中，增大阀门开度过程中，若判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值，立即停止增大阀门开度、发出预警信息，并切换到步骤B。
可以理解的是，此设置为了优先保障管网的压力(即阀前压力值)，防止此处支管用户超量用水，引起主管泄压，造成主干管网覆盖范围内其他用水用户水压不够，出现欠压、无水情况。
在一种可能的实施方式中，所述步骤C中，还包括：判断预警信息发出时是处于阀门自检进程还是下发控制进程，并分类别进行预警。所述预警信息包括指令无法完成和/或设备故障。
可以理解的是，在阀门开度调节的过程中对减速电机801进行监测其是否堵转，可通过在输出调节阀门开度的控制信号过程中，反馈的导阀行程值是否变化来确认减速电机801是否堵转。若减速电机801堵转，在对阀门开度调节过程中，阀前压力值或阀后压力值还未达到期望值时，导阀行程值不会发生持续的变化，表示发生了设备故障，此时调节阀门开度的指令无法完成，控制组件11向云端服务器发出预警信息。指令无法完成的情况还包括例如：阀门开度已调节到设定的最大开度时，阀后压力值仍然小于阀后压力阈值；阀门开度已调节到设定的最小开度时，阀前压力值仍然小于阀前最低运行压力阈值等情况。但凡有指令无法完成的情况，均通过通信模块12向云端服务器发送预警信息，以促使操作人员尽快到查明故障原因，完成检修，以恢复供水管路正常供水。在阀门正常的控制过程中，出现异常会发出预警，同样的，当阀门未处于正常工作状态时，例如度阀门进行自检时，若是发现异常，同样会发出预警，当云端服务器接收到预警信息时，需判断阀门所处的状态为正常工作时的下发控制进程还是阀门自检进程，并将阀门所处的状态附加到预警信息里面进行预警。
工作原理：
本实施例的调节阀导通原理如下：主阀的阀体1结构参考图2所示，主阀的结构为现有技术，水流方向由阀前端流向阀后端，通过阀杆3上行带动阀瓣2打开主阀的流道、阀杆3下行带动阀瓣2关闭流道。阀盖6内设有膜片4，膜片4在阀后端分隔出一个密闭的调节腔，膜片4一面的压力同调节腔内的压力一致，膜片4另一面的压力同阀后端的压力一致。阀杆3一端贯穿膜片4并与膜片4固定连接，阀杆3另一端与阀瓣2固定连接。阀瓣2为联动的“工”字型结构，其上端与膜片4固定连接，其下端用于密封阀前端与阀后端的通道。阀杆3在调节腔内的端部外周还套设有复位弹簧5。调节支路分为第一支路和第二支路两部分，第一支路连通阀前端与调节腔，第二支路连通调节腔与阀后端。在第一支路中设有手动阀门7，第二支路中设有本专利提及的导阀803。主阀开启前，手动阀门7处于打开状态，水通过第一支路灌满调节腔，调节腔的水压与阀前端的水压一致，由于此时阀前端的压力值远远大于阀后端，膜片4朝向阀后端凸起，在膜片4和复位弹簧5的作用下，阀杆3和阀瓣2向下伸出，封住主阀的流道，主阀处于关闭状态。当通过控制组件11打开导阀803的开度时，水从调节腔通过导阀803流到阀后端，此时阀后的水压逐渐增大，由于膜片4两面的压力差逐渐减小，膜片4的形变随之逐渐减小，带动阀杆3和阀瓣2上移，将主阀的流道打开。在这个过程中，导阀803的开度决定了水从阀前端流向阀后端的速度，从而间接决定了阀后端压力变化的程度，而阀后端压力变化的程度则决定了膜片4形变的程度，从而间接决定了主阀的开度。
在阀前端与阀后端均设置有压力采集装置9用于反馈阀前端与阀后端的实时压力值，将这两个压力值以及预设的压力阈值作为调节阀门两端压力的依据；通过控制导阀803的开度对主阀的阀前端和阀后端压力进行调节，从而实现保障阀前管网运行水压以及保证阀后稳压供水的目的。通过通信模块12与云端的通信连接，可远程对控制系统进行参数设定以及调控，实现操作人员通过云端同时对多个调压阀进行监控以及控制，节省了人力物力成本。自力式发电组件10设置在调节支路中，当有水流经过调节支路时，推动自力式发电组件10运转，将产生的电能储存到蓄电池1105中，由蓄电池1105为整个控制系统供电，无需额外提供电源，节能环保。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种远程调压阀控制系统，设置在主阀上，主阀上还设有控制主阀开度的导阀组件(8)，其特征在于，该控制系统包括分别设置在主阀前端与后端的至少两个压力采集装置(9)，以及设置在主阀上的控制组件(11)和通信模块(12)；所述控制组件(11)的多个信号输入端分别连接每个压力采集装置(9)和导阀组件(8)的信号输出端，所述控制组件(11)的信号输出端连接导阀组件(8)的信号输入端；所述通信模块(12)与所述控制组件(11)通信连接；
两个所述压力采集装置(9)分别采集阀前压力值和阀后压力值；
所述导阀组件(8)根据控制组件(11)的控制信号调节主阀开度，并采集导阀组件(8)的导阀行程值；
所述控制组件(11)将阀前压力值、导阀行程值和阀后压力值分别与预设的阀前最低压力运行阈值、导阀行程阈值上限、导阀行程阈值下限和阀后压力阈值进行比较，并输出控制信号和预警信息；
所述通信模块(12)实现控制组件(11)与云端的远程通信。
2.根据权利要求1所述的一种远程调压阀控制系统，其特征在于，所述控制组件(11)包括MCU(1101)、压力采集单元(1102)、阈值监测单元(1103)、电机控制单元(1104)和电源单元，两个所述压力采集装置(9)的信号输出端分别连接所述压力采集单元(1102)的两个信号输入端，所述导阀组件(8)的信号输出端连接所述阈值监测单元(1103)的信号输入端，所述压力采集单元(1102)的信号输出端、所述阈值监测单元(1103)的信号输出端分别连接所述MCU(1101)的信号输入端，所述MCU(1101)的信号输出端连接电机控制单元(1104)的信号输入端，所述电机控制单元(1104)的输出端连接所述导阀组件(8)的信号输入端；所述MCU(1101)、压力采集单元(1102)、阈值监测单元(1103)和电机控制单元(1104)分别与所述电源单元的输出端供电连接；
所述压力采集单元(1102)采集阀前压力值和阀后压力值；
所述阈值监测单元(1103)采集导阀组件(8)的导阀行程值；
所述MCU(1101)将阀前压力值与预设的阀前最低运行压力阈值进行比较，当阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值时，输出减小阀门开度的控制信号，然后将导阀行程值与预设的导阀行程阈值下限比较：当导阀行程值达到导阀行程阈值下限时，阀门开度最小，若阀前压力值仍低于阀前最低运行压力阈值，发出预警信息；当阀前压力值不低于阀前最低运行压力阈值时，比较阀后压力值与阀后压力阈值：当阀后压力值大于阀后压力阈值时，输出减小阀门开度的控制信号；当阀后压力值小于阀后压力阈值时，输出增大阀门开度的控制信号；当导阀行程值达到导阀行程阈值上限时，阀门开度最大，若阀后压力值仍小于阀后压力下限阈值，发出预警信息；
所述电机控制单元(1104)根据MCU(1101)发出的控制信号控制导阀组件(8)动作，以调节阀门开度；
所述电源单元为本装置的用电元件提供工作电源。
3.根据权利要求2所述的一种远程调压阀控制系统，其特征在于，所述MCU(1101)在增大阀门开度过程中，若判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值，则停止输出增大阀门开度的控制信号、同时输出减小阀门开度的控制信号并发出预警信息。
4.根据权利要求2所述的一种远程调压阀控制系统，其特征在于，所述导阀组件(8)包括调节支路、导阀(803)、传动杆(802)以及减速电机(801)，所述调节支路连通主阀的前端与后端，所述导阀(803)设置在调节支路上，所述导阀(803)的阀杆通过传动杆(802)与减速电机(801)的输出轴传动连接，所述减速电机(801)的信号输入端连接所述MCU(1101)的信号输出端，所述减速电机(801)的转轴、传动杆(802)与导阀(803)的阀杆同轴设置，所述传动杆(802)一端与减速电机(801)的转轴固定连接，所述传动杆(802)的另一端与导阀(803)的阀杆通过螺纹传动连接，当所述减速电机(801)运转时，导阀(803)的阀杆沿自身轴向伸缩以调节导阀(803)的开度。
5.根据权利要求4所述的一种远程调压阀控制系统，其特征在于，所述传动杆(802)的外周设置有磁电编码器，所述磁电编码器的输出端连接阈值监测单元(1103)，所述磁电编码器采集减速电机(801)的旋转角度，所述阈值监测单元(1103)将减速电机(801)的旋转角度换算为导阀组件(8)的导阀行程值。
6.根据权利要求4所述的一种远程调压阀控制系统，其特征在于，所述调节支路中设有手动阀门(7)，所述手动阀门(7)为球阀。
7.根据权利要求4所述的一种远程调压阀控制系统，其特征在于，所述电源单元包括自力式发电组件(10)与蓄电池(1105)，所述自力式发电组件(10)设置在所述调节支路中，所述自力式发电组件(10)的输出端连接所述蓄电池(1105)的输入端，所述蓄电池(1105)的输出端作为电源单元的电源输出端。
8.一种调压阀控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、预设阀前最低运行压力阈值、导阀行程阈值以及阀后压力阈值，其中，导阀行程阈值为阀门开度增大或开度减小时导阀运行的上下区间值；采样阀前压力值、导阀行程值以及阀后压力值，
B、判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值时，减小阀门开度；判定导阀行程值达到导阀行程阈值下限时，若阀前压力值仍低于阀前最低运行压力阈值，发出预警信息；
C、判定阀前压力值不低于阀前最低运行压力阈值时，比较阀后压力值与阀后压力阈值：判定阀后压力值大于阀后压力阈值时，减小阀门开度；判定阀后压力值小于阀后压力阈值时，增大阀门开度；判定导阀行程值达到导阀行程阈值上限时，若阀后压力值依然小于阀后压力阈值下限，发出预警信息。
9.根据权利要求8所述的一种调压阀控制方法，其特征在于，在步骤C中，增大阀门开度过程中，若判定阀前压力值低于阀前最低运行压力阈值，立即停止增大阀门开度、发出预警信息，并切换到步骤B。
10.根据权利要求8所述的一种调压阀控制方法，其特征在于，所述步骤C中，还包括：判断预警信息发出时是处于阀门自检进程还是下发控制进程，并分类别进行预警。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116793431A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-09-22 | 上海溱湖新能源科技有限公司 | 基于物联网的蒸汽凝结水排放器监测系统 |
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- 2021-05-07 CN CN202110496573.8A patent/CN113108066A/zh active Pending
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