CN113883297A - 智能阀门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能阀门，包括：带阀门组件的管道、固定于管道上的壳体、位于壳体内的动力机构和控制装置、设置在管道上的检测装置。动力机构与阀门组件联接，能够驱动所述阀门组件运动；其中，动力机构包括驱动装置。检测装置能够检测流体的状态信息，例如流量、温度和压力。控制装置包括通讯模块和控制模块，通讯模块能够接收控制指令；控制模块分别与驱动装置和通讯模块连接，能够响应控制指令而控制驱动装置。本发明能够实时反馈流体的流量、温度和压力等状态信息，方便用户根据状态信息作出决策，远程控制流体流经管路的用量调节、打开和关闭。同时，能够进行泄露检测，及时自动关闭管路，防止造成财产损失，避免安全隐患。

Description

智能阀门

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种智能阀门。

背景技术

日常生活中，阀门是家庭控制水路、气路开闭的关键装置。现有使用的阀门大部分都是手动操作的阀门，如果家中发生漏水、漏气等情况，且家中无人，会造成财物受损，并造成安全隐患。因此，具有实时监控功能、能够远程操作的智能阀门可以很好地避免上述情况的发生。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种智能阀门，能够监控流体的状态，且能通过远程操作对阀门进行控制，方便用户在家中无人的情况下及时处理漏水、漏气等异常情况。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种智能阀门，能够监控流体的状态，能够通过远程操作对阀门进行控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能阀门，包括：

带阀门组件的管道；

壳体，固定于所述管道上；

位于所述壳体内的动力机构，所述动力机构与所述阀门组件联接，所述动力机构被配置为能够驱动所述阀门组件运动；其中，所述动力机构包括驱动装置；

设置在所述管道上的检测装置，所述检测装置被配置为能够检测流体的状态信息；

位于所述壳体内的控制装置，所述控制装置包括通讯模块和控制模块，其中，所述通讯模块被配置为能够接收控制指令；所述控制模块分别与所述驱动装置和所述通讯模块连接，所述控制模块被配置为能够响应所述控制指令而控制所述驱动装置。

在一些实施例中，可选地，所述检测装置包括至少两个流量传感器，用于测量流经所述智能阀门的所述流体的流量。

在一些实施例中，可选地，所述检测装置还包括温度传感器和压力传感器，所述温度传感器用于测量所述流体的温度，所述压力传感器用于测量所述流体流经所述管道时的压力。

在一些实施例中，可选地，所述至少两个流量传感器包括第一流量传感器和第二流量传感器，所述阀门组件包括位于所述管道中的阀门，所述第一流量传感器和所述第二流量传感器分别位于所述阀门的两侧。

在一些实施例中，可选地，所述第一流量传感器是涡轮式流量传感器，用于测量流入所述智能阀门的所述流体的流量；所述第一流量传感器包括设置在所述管道中的涡轮机构以及设置在所述管道的外壁上的第一感应装置。

在一些实施例中，可选地，所述第二流量传感器用于测量从所述智能阀门流出的所述流体的流量，包括：

固定轮，所述固定轮固定在所述管道中，所述固定轮上设置有供所述流体通过的多个贯通孔；

挡块，所述挡块被配置为在受到因所述流体流动而产生的压力时能够沿所述流体的流动方向移动；

滑动轴，所述滑动轴的一端与所述挡块连接，所述滑动轴的另一端穿过所述固定轮，所述滑动轴被配置为能够随着所述挡块一起移动；

磁性物体，所述磁性物体套设在所述滑动轴上，所述磁性物体被配置为能够随着所述挡块一起移动；

第二感应装置，所述第二感应装置设置在所述管道的外壁上，所述第二感应装置被配置为能够感应所述磁性物体的磁场变化。

在一些实施例中，可选地，所述第二流量传感器还包括弹性元件，所述弹性元件设置在所述固定轮和所述磁性物体之间并被配置为能够在所述磁性物体上施加一弹力，使得所述磁性物体和所述挡块往远离所述固定轮的方向移动。

在一些实施例中，可选地，所述挡块具有第一状态和第二状态，其中，所述挡块处于所述第一状态时，所述挡块与所述管道的内壁之间存在间隙以供所述流体通过；所述流体从所述间隙流向所述贯通孔，所述间隙沿所述管道的径向的截面积为S≥所述多个贯通孔沿所述管道的所述径向的截面积S’；所述挡块处于所述第二状态时，所述挡块与所述管道的所述内壁贴合。

在一些实施例中，可选地，所述管道的所述内壁上设置有配合部，当所述挡块处于所述第二状态时，所述挡块位于所述配合部。

在一些实施例中，可选地，所述管道的所述内壁上还设置有斜面部，所述斜面部位于所述配合部的沿所述流体的所述流动方向的一侧并邻近所述配合部。

在一些实施例中，可选地，所述多个贯通孔的每一个为圆柱形或腰形。

在一些实施例中，可选地，所述动力机构还包括传动装置，所述驱动装置与所述传动装置连接，所述传动装置与所述阀门组件联接，所述驱动装置通过所述传动装置来驱动所述阀门组件运动。

在一些实施例中，可选地，所述阀门组件包括阀门转轴，所述阀门转轴从所述管道上往远离所述管道的方向延伸；所述传动装置包括与所述驱动装置连接的第一主动齿轮、固定在所述阀门转轴上的第一从动齿轮、第二从动齿轮，所述第一主动齿轮通过所述第二从动齿轮带动所述第一从动齿轮运动。

在一些实施例中，可选地，所述智能阀门还包括第一触发装置和第二触发装置，所述第一触发装置和所述第二触发装置均和所述控制装置连接，所述第一触发装置和所述第二触发装置被配置为被触发时，所述驱动装置停止运动；所述阀门转轴上远离所述管道的端部设置有触发件，所述触发件被配置为：当所述阀门组件运动至打开位置时，所述触发件接触并触发所述第一触发装置；当所述阀门组件运动至关闭位置时，所述触发件接触并触发所述第二触发装置。

在一些实施例中，可选地，所述动力机构还包括手动驱动机构，用于手动操作来控制所述阀门组件；所述手动驱动机构与所述传动装置连接并通过所述传动装置来驱动所述阀门组件运动。

在一些实施例中，可选地，所述手动驱动机构包括拉轴，所述传动装置还包括第二主动齿轮，所述第二主动齿轮固定在所述拉轴上，所述拉轴被配置为在外力作用下移动，从而使所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮啮合或分离。

在一些实施例中，可选地，所述手动驱动机构还包括限位装置，用于限定所述拉轴的位置；所述限位装置包括卡簧、第一卡槽和第二卡槽；所述第一卡槽和所述第二卡槽均设置在所述拉轴上并能够与所述卡簧配合；所述限位装置被配置为：当所述卡簧与所述第一卡槽配合时，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮啮合；当所述卡簧与所述第二卡槽配合时，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮分离。

在一些实施例中，可选地，所述壳体包括第一壳体、第一支架和第三支架，所述阀门组件上设置有阀门座，其中：

所述第一壳体连接至所述第一支架并与所述第一支架围合形成第一容置腔；

所述第三支架和所述阀门座均位于所述第一支架上与所述第一壳体相对的一侧，所述第三支架连接至所述第一支架，所述阀门座连接至第三支架；

所述第一支架沿所述管道的长度方向的两端分别设置有支撑部，所述支撑部连接至所述管道上。

在一些实施例中，可选地，所述壳体还包括第二壳体，所述第二壳体位于所述第一支架朝向所述管道的一侧，所述第二壳体沿所述管道的所述长度方向设置有与所述管道轮廓匹配的凹槽；所述第二壳体连接至所述第一支架，从而将所述管道的至少部分包裹在所述第二壳体与所述第一支架之间的空腔内。

在一些实施例中，可选地，所述壳体还包括位于所述第一容置腔内的第二支架和第三壳体；所述第二支架连接至所述第一支架并和所述第一支架围合形成第二容置腔；所述第三壳体连接至所述第一支架并和所述第二支架围合形成第三容置腔；所述控制装置和所述驱动装置均设置在所述第三容置腔内。

本发明提供的智能阀门具有以下技术效果：

1、本发明通过设置多个流量传感器、温度传感器和压力传感器等检测装置，能够实时监控流体的多种状态，方便用户作出决策，设置不同的工作模式，例如打开阀门、关闭阀门、控制用量等；

2、用户可以通过网络远程控制智能阀门，以便在流体管路发生异常时及时作出处理，也可在严重泄露发生时自动关闭管路，避免财物损失和安全隐患；同时，智能阀门能够将检测到的流体的各种状态信息发送至用户终端，方便用户实时查看流体状况；

3、通过设置大流量检测传感器和小流量检测传感器以及对流入阀门的流量和流出阀门的流量分别进行检测，不仅能够准确检测流量信息，提高了检测灵敏性，而且还能够判断是否存在阀门不能完全闭合导致微小流量的情形，从而及时发现并防止泄露。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的智能阀门结构示意图；

图2是图1的智能阀门的爆炸示意图；

图3是图1的侧视图；

图4是图3中Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图；

图5是传动装置的传动示意图；

图6是传动装置的局部示意图；

图7是驱动装置的装配示意图；

图8是图1中智能阀门的正视图；

图9是图8中Ⅵ-Ⅵ方向的剖视图；

图10是图8中Ⅶ-Ⅶ方向的剖视图；

图11是图8中Ⅱ-Ⅱ方向的剖视图；

图12是图8中Ⅲ-Ⅲ方向的剖视图；

图13是图8中Ⅳ-Ⅳ方向的剖视图；

图14是图8中Ⅴ-Ⅴ方向的剖视图；

图15是图2中的管道示意图；

图16是图15中Ⅷ-Ⅷ方向的剖视图；

图17是第二流量传感器的结构示意图；

图18是第二流量传感器的固定轮的一个实施方式的结构示意图；

图19是第二流量传感器的固定轮的另一个实施方式的结构示意图；

图20是第二流量传感器的挡块在打开位置的示意图；

图21是控制装置的功能结构示意图。

其中，10-智能阀门，100-壳体，101-标识，110-第一壳体，111-第一容置腔，120-第二壳体，121-第四容置腔，122-第二弧形凹槽，123-卡钩，130-第三壳体，131-第三容置腔，132-密封圈，140-第一支架，141-支撑部，142-第一弧形凹槽，143-第一侧壁，144-凹形区域，145-第二容置腔，150-第二支架，160-第三支架；

200-管道，201-入口端，202-出口端，203-阀门，204-阀门转轴，2041-端部，205-触发件，206-阀门座，207-第一凹槽，208-管道内壁，209-斜面部，210-配合部，211-间隙，212-管道的外壁，220-阀门组件；

300-控制装置，301-电源线，302-第一行程开关，303-第二行程开关，304-电源模块，305-通讯模块，306-数据采集模块，307-用户终端，308-泄露检测装置，309-控制模块；

400-控制面板，401-按键，402-指示灯，403传输线通道，404-盖帽，405-垫圈，406-控制面板壳，407-按键帽，408-指示灯壳；

500-动力机构，501-驱动装置，520-传动装置，521-第一从动齿轮，522-第一主动齿轮，523-第二主动齿轮，524-第二从动齿轮，540-手动驱动机构，541-拉轴，542-旋钮，543-卡簧，544-第一卡槽，545-第二卡槽，546-销轴；

610-第一流量传感器，611-第一感应装置，612-涡轮机构，620-第二流量传感器，621-第二感应装置，622-挡块，623-滑动轴，624-磁性物体，625-固定轮，626-弹性元件，627-贯通孔，630-温度传感器，640-压力传感器。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明的一个实施例提供了一种智能阀门10，能够应用在供流体经过的管路中并控制管路的打开和关闭。该流体可以是水或其他液体、气体等流体，尤其可以是家庭使用的生活用水、煤气、天然气。该智能阀门10可以检测管路中的流体流量、压力、温度等流体状态信息，并将该信息通过网络发送至用户终端307；还可以接收来自用户终端307的控制指令，打开或关闭管路；还可以在检测到流体泄露时自动关闭管路，防止流体进一步泄露。

如图1和图2所示，本实施例中的智能阀门10包括壳体100、带阀门组件220的管道200、控制装置300以及动力机构500。控制装置300、动力机构500均设置在壳体100内。壳体100固定于管道200上。管道200安装在流体经过的管路中，管道200在沿流体流动的方向具有入口端201和出口端202，流体从管道200的入口端201进入智能阀门10，从管道200的出口端202流出智能阀门10。参见图2和图4，阀门组件220包括阀门203、阀门座206和阀门转轴204，其中，阀门203设置在管道200中，位于入口端201和出口端202之间，通过控制阀门203的打开和关闭，从而实现管路的打开和关闭；阀门座206设置在管道200上，用于与壳体100连接；阀门转轴204与阀门20连接并从管道200往远离管道200的方向突出延伸，用于与动力机构500联接。动力机构500与阀门组件220联接，具体地，动力机构500与阀门转轴204联接，通过驱动阀门转轴204从而带动阀门203运动，以实现阀门203的打开和关闭。动力机构500包括驱动装置501，驱动装置501能够驱动阀门203运动，实现阀门203的打开和关闭。控制装置300是设置在壳体100内的至少一块电路板，本实施例中，将控制装置300设置为一块电路板，也可以根据实际需求将控制装置300的不同功能设置在不同的电路板上。参见图21，控制装置300包括控制驱动装置501的控制模块309和与外界通讯的通讯模块305，通讯模块305可以与外界通讯，例如与用户终端307、泄露检测装置308通讯，通讯模块305接收控制指令，然后控制模块309响应控制指令来控制驱动装置501，从而实现阀门203的打开和关闭。参见图2和图4，智能阀门10还包括检测装置，检测装置设置在管道200上，能够检测流体的状态，如流量、温度、压力等流体状态信息。检测装置与控制装置300电连接，将所采集的流体状态信息发送至控制装置300，控制装置300可以通过通讯模块305将流体状态信息发送至用户终端307。

参见图4，阀门203是一个截断阀，用于接通或截断管路中的流体。在本实施例中，阀门203是一个球阀。应当理解，其他类型的截断阀也能用于本实施例中，例如闸阀、截止阀、旋塞阀、蝶阀、隔膜阀，或者其他能够接通或截断管路中流体的阀。也可以根据实际需求，将阀门203设置为安全阀、调节阀、止回阀等用途的阀门。例如，在某些应用场景，只需要调节流体的压力、流量等参数，则可以将阀门203设置为调节阀，或者需要防止流体倒流，则可以将阀门203设置为止回阀。

在智能阀门10上，有指示流体流动方向标识101，参见图1，标识101设置在壳体100上，为一个箭头，从管道200的入口端201指向出口端202。

动力机构500还包括传动装置520。驱动装置501与传动装置520连接，传动装置520与阀门组件220联接，驱动装置501通过传动装置520驱动阀门组件220运动。具体地，如图4所示，阀门转轴204与阀门203连接并从管道200往远离管道200的方向延伸，然后与传动装置520相配合。驱动装置501与传动装置520连接，驱动装置501通过传动装置520驱动阀门转轴204转动，从而带动阀门203转动。传动装置520用于将驱动装置501输出的运动转化为阀门203的运动，可以根据驱动装置501所输出的运动形式以及阀门203在工作时所需要的运动形式来选择具体的传动装置520。例如，如图4所示，在本实施例中，阀门203为球阀，需要通过转动来实现正常工作，驱动装置501为电机，输出的运动形式为转动，传动装置520可以设置为齿轮传动、带传动等方式；在一些实施方式中，驱动装置501输出的运动形式为直线运动，例如选用气压驱动装置，阀门实现正常工作需要转动，传动装置520可以选择凸轮机构、曲柄滑块机构等形式；在一些实施方式中，驱动装置501输出的运动形式为转动，阀门实现正常工作需要直线运动，例如选用升降式阀门，则传动装置520可以选择齿轮齿条、丝杆机构、带传动、曲柄机构、凸轮机构、蜗轮蜗杆等形式。

在本实施例中，将传动装置520选用为齿轮机构。参见图5和图6，传动装置520包括与驱动装置501连接的第一主动齿轮522，与阀门转轴204连接的第一从动齿轮521以及多个第二从动齿轮524。第一主动齿轮522在驱动装置501的驱动下转动。第一从动齿轮521与阀门转轴204固定连接，从而能够带动阀门转轴204转动，固定方式可以是焊接、粘接、螺纹或者第一从动齿轮521与阀门转轴204一体成型。第一主动齿轮522通过第二从动齿轮524带动第一从动齿轮521运动，具体地，第一主动齿轮522与多个第二从动齿轮524配合，将运动传递至第一从动齿轮521，从而带动阀门转轴204转动。第二从动齿轮524的数量可以根据实际需求进行设置为一个或多个。

如图7所示，本实施例的驱动装置501是一个电机，为了精确控制电机的运动行程，在控制装置300上设置有触发装置，当触发装置被触发时，控制装置300的控制模块309控制电机停止运动。在本实施例中，触发装置包括第一触发装置302和第二触发装置303，第一触发装置302和第二触发装置303均和控制装置300连接。第一触发装置302和第二触发装置3303选用行程开关。阀门转轴204上远离管道200的端部2041设置有触发件205，触发件205能够随着阀门转轴204一起转动，当阀门203转动至打开位置时，触发件205接触并触发第一触发装置302，电机停止运动；当阀门转动至关闭位置时，触发件205接触并触发第二触发装置303，电机停止运动。参见图7，触发件205可以是通过紧固件固定在阀门转轴204上的凸块。应当理解，触发件205还可以是从阀门转轴204上突出的部件。还应当理解，也可以使用其他触发装置来代替行程开关，例如，在一些实施方式中，出发装置可以选择光耦器件，通过触发件205阻隔光耦器件的光路从而实现触发功能；在一些实施方式中，触发装置可以设置为角度传感器，当检测到电机转动预设角度后，角度传感器发送触发信号至控制模块309，从而控制电机停止运动，这样便可以不用设置触发件205。也可以通过使用其他类型的电机来准确实现阀门203的运动行程，例如电机可以选择为步进电机或伺服电机，通过设置预先设定的行程来精确控制电机的启停，从而达到打开或关闭阀门203的目的，进而可以省略触发装置。

参见图8和图9，动力机构500还包括手动驱动机构540，用于通过人工手动操作来控制阀门组件220。当需要手动操作时，可以切换至手动驱动机构540。手动驱动机构540的切换可以通过切换传动装置520的主动件来实现。手动驱动机构540与传动装置520连接，并通过传动装置520来驱动阀门组件220。手动驱动机构540包括拉轴541，传动装置520包括第二主动齿轮523，第二主动齿轮523通过焊接、粘接、螺纹固定等方式连接在拉轴541上，也可以通过将第二主动齿轮523与拉轴541一体成型。第二主动齿轮523与拉轴541一起运动。当需要切换至手动驱动机构540时，可以将齿轮机构的主动齿轮切换为与手动驱动机构540连接的第二主动齿轮203，然后通过第二主动齿轮203与第二从动齿轮524的啮合，实现阀门转轴204的转动。具体地，拉轴541在外力作用下可以移动，从而使第二主动齿轮523与一个第二从动齿轮524实现啮合或分离；在本实施例中，将拉轴541往远离管道200的方向拉动至某一位置时33，第二主动齿轮523与一个第二从动齿轮524啮合，此时可以通过转动拉轴541来驱动阀门组件220的运动，拉轴541处于工作位置；将拉轴541往靠近管道200的方向推动至某一位置时，第二主动齿轮523与该第二从动齿轮524分离，手动驱动机构540不再起作用，拉轴541处于初始位置。

为便于操作，在拉轴541的端部设置有旋钮542，旋钮542通过销轴546固定在拉轴541上，在拉轴541位于工作位置时，转动旋钮542，带动第二主动齿轮203旋转，通过第二从动齿轮524，驱动阀门转轴204旋转。

为了限定拉轴541的位置，手动驱动机构540还包括限位装置。参见图10，限位装置用于限定拉轴541的位置，限位装置包括呈L形的卡簧543、第一卡槽544和第二卡槽545，其中，第一卡槽544和第二卡槽545均设置在拉轴541上。当卡簧543和第二卡槽545配合时，即卡簧543落入了第二卡槽545中，拉轴位于初始位置。当卡簧543和第一卡槽544配合时，即卡簧543落入了第一卡槽544中，拉轴位于工作位置。通过卡簧543，能够将拉轴541锁定在当前位置，直到施加外力改变拉轴541的位置。同时，通过卡簧543与第一卡槽544和第二卡槽545的配合，能够准确将拉轴541定位在工作位置和初始位置，更有利于进行操作。

应当理解，在一些实施方式中，也可以不设置传动装置520，而是将驱动装置501直接与阀门组件220连接，同时也不再设置手动驱动装置540。

壳体100用于将智能阀门10形成为一个集成件，使得智能阀门10的结构更为紧凑，且具备防水防尘等功能。如图2所示，壳体100包括第一壳体110、第一支架140和第三支架160。参见图4，第一壳体110固定连接在第一支架140上，在两者之间形成第一容置腔111，驱动装置501、传动装置520、控制装置300等部件均设置在第一容置腔111内，拉轴541上安装有旋钮542的端部突出在第一壳体110外，拉轴541的其余部分穿过第一壳体110进入了第一容置腔111内。第一壳体110与第一支架140之间可以通过紧固件进行连接，也可以通过卡扣、粘接等方式进行连接。第三支架160和阀门座206均位于第一支架140上与第一壳体110相对的一侧。具体地，阀门座206与管道200的壁可以为一体式结构，阀门座206连接至第三支架160，第三支架160连接至第一支架140，连接方式均可以是紧固件、卡扣、粘接等方式。第一支架140以及第三支架160上均设置有通孔，使得阀门转轴204能够穿过通孔与传动装置520配合。同时，参见图2，在第一支架140沿着管道200的长度方向的两端分别设置有支撑部141，支撑部141连接至管道200上。支撑部141的一端具有与管道200的外壁212相匹配的形状，在本实施例中，管道200呈圆柱形，支撑部141的一端具有与该圆柱形匹配的第一弧形凹槽142，管道200的外壁212上设置有第一凹槽207，用于接收支撑部141。支撑部141的另一端固定至第一支架140，可以通过卡扣、粘接、紧固件等方式固定，也可以采用支撑部141与第一支架140一体成型的方式，本实施例中采用卡扣的方式将支撑部141连接至第一支架。

如图2和图4所示，壳体100还包括第三壳体130、第二支架150，第三壳体130和第二支架150均设置在第一容置腔111内。第二支架150连接至第一支架140并和第一支架140之间形成第二容置腔145。具体地，在第一支架140朝向第二支架150的一侧上突出设置有第一侧壁143，第一侧壁143围合形成一凹形区域144，第二支架150固定在第一支架140的第一侧壁143上，从而形成第二容置腔145，且第二支架150为第二容置腔145的顶盖。可以将传动装置520设置在第二容置腔145内。同时，第三壳体130也连接至第一支架140的第一侧壁143上，并且第三壳体130与第二支架150之间形成第三容置腔131，控制装置300和驱动装置501位于第三容置腔131内，其中，驱动装置501和控制装置300固定在第二支架150上，驱动装置501的输出轴穿过第二支架150与传动装置520连接。为了提升防水性能，在第三壳体130与第二支架150还设置有密封圈132，使得第三容置腔131的防水性能提升，保护电子元器件不遭受破坏。

参见图1、图2和图14，壳体100还包括第二壳体120，用于包裹管道200。第二壳体120位于第一支架140朝向管道200的一侧，第二壳体120沿管道200方向的两端分别设置有第二弧形凹槽122，第二弧形凹槽122的形状与管道200轮廓匹配并与支撑部141的第一弧形凹槽142相对设置在管道200的第一凹槽207内(参见图4)，并与第一弧形凹槽142配合形成用于供管道200穿过的通孔。同时，第二壳体120可以通过卡钩123与第一支架140连接，亦可以通过紧固件、粘接等方式与第一支架140进行连接。这样，第二壳体120与第一支架140、支撑部141之间围合形成第四容置腔121，管道200穿过第四容置腔121，使得管道200的入口端201和出口端202位于第四容置腔121之外，管道200的其余部分位于第四容置腔121内。通过设置第二壳体120，第二壳体120和第一壳体110的外表面构成了智能阀门10的外表面，使得智能阀门10大部分被保护在壳体100内，能够有效延长智能阀门10203的使用寿命。

智能阀门10能够通过检测装置检测管路中的流体状态。参见图2、图15和图16，在本实施例中，检测装置包括流量传感器、温度传感器630和压力传感器640。流量传感器用于测量流经智能阀门10的流体的流量，温度传感器630用于测量流体的温度，压力传感器640用于测量流体流经管道200时的压力。应当理解，根据实际需要检测的流体状态信息，还可以设置其他传感器，例如，检测酸碱度的传感器等。

检测装置均设置在管道200上。其中，温度传感器630和压力传感器640设置在管道200的外壁212上，在管道200的外壁212上开设有通孔，将温度传感器630和压力传感器640安装在通孔中。温度传感器630和压力传感器640位于出口端202与阀门203之间。应当理解，温度传感器630和压力传感器640的位置可以根据实际需要进行布置，不仅限于此处的位于出口端202与阀门203之间。

流量检测是智能阀门10的一个重要功能。为了提高流量检测的精度，尤其是为了能够检测微小流量，在本实施例中，设置了第一流量传感器610和第二流量传感器620。其中，第一流量传感器610设置在管道200中靠近入口端201的一侧，第二流量传感器620设置在管道200中靠近出口端202的一侧，即第一流量传感器610和第二流量传感器620分别设置在阀门203的两侧。第一流量传感器610为大流量传感器，用于检测流入智能阀门10的流体的流量，即从管道200的入口端进入的流体的流量；第二流量传感器620为小流量传感器，用于检测从智能阀门10流出的流体的流量，即从管道200的出口端流出的流体的流量。应当理解，还可以设置两个以上的流量传感器，来进一步提高流量检测精度。

优选地，参见图2和图4，第一流量传感器610选用涡轮式流量传感器。涡轮式流量传感器可以测量气体、液体流量，其测量精度高，可测量脉动流量，输出为脉冲信号，抗干扰能力强。第一流量传感器610包括设置在管道200的外壁212上的第一感应装置611和位于管道200中的涡轮机构612。第二流量传感器620选用磁感应滑动式流量传感器。具体地，如图16和图17所示，第二流量传感器620包括挡块622、磁性物体624、滑动轴623、固定轮625和第二感应装置621。固定轮625与阀门203相对设置，并固定在管道内壁208，可以通过螺纹方式固定，也可以通过焊接或粘接的方式固定。挡块622安装在固定轮625和阀门203之间，并固定在滑动轴623的第一端，当流体流经挡块622时，流体流动产生压力作用在挡块622上，能够推动挡块622沿流体的流动方向移动。滑动轴623的第二端可滑动地穿过固定轮625，当挡块622移动时，滑动轴623随着挡块622一起移动。磁性物体624套设在滑动轴623上，优选地靠近挡块622，磁性物体624优选为环形状，且磁性物体624的外缘边界不超过挡块622的外缘边界，避免对流体流动造成影响。当挡块622受到流体压力后，可推动磁性物体624与挡块622一起移动。第二感应装置621设置在管道200的外壁212上，能够通过感应磁性物体624的磁性变化来检测流量变化。在磁性物体624与固定轮625轮之间还设置有弹性元件626，在没有流体压力的情况下，弹性元件626施加弹力，使得磁性物体624和挡块622往远离固定轮625的方向运动。弹性元件626优选为套设在滑动轴623上的弹簧，也可以选择诸如弹片等类型的弹性元件。

挡块622具有第一状态和第二状态。在没有流体压力的情况下，挡块622处于初始位置，即挡块622处于第二状态，此时，挡块622与管道内壁208贴合，即挡块622与管道内壁208之间的间隙基本为零。参见图20，在流体通过时，受到流体压力的影响，挡块622往靠近固定轮625的方向运动至打开位置，即挡块622处于第一状态，此时，挡块622与管道内壁208之间形成间隙211，用于供流体通过。在固定轮625上设置有沿流体流动方向贯穿固定轮625的贯通孔627，用于供流体穿过管定论625。

在实际使用过程中，流体经过第二流量传感器620时，第二流量传感器620的流量流入口(即挡块622与管道内壁208之间的间隙211)与流量流出口(即固定轮625上的贯通孔627)在理想状态下是需要保持平衡的。但是如果固定轮625上的贯通孔627截面较小时，就会产生流体回流，继而挡块622受到阻力不会移动，使得检测失灵。因此，为了保证检测装置准确运行，流体流入口的面积要大于或等于流体流出口面积。如图20所示，流体流入口的面积为S，即挡块622在打开位置时，与管道内壁208之间的间隙211的横截面积为S，固定轮625的贯通孔627的面积为S’，其中，S≥S’。

如图18所示，固定轮625上的贯通孔627包括多个圆柱形孔，沿着固定轮625的周向均匀分布，具体数量可根据实际需要进行设置，本实施例中，优选地，设置为6个。这6个圆柱形孔的截面积相同，半径均为r，则贯通孔627的面积S’＝6*πr²。假设管道内壁208的半径为R1，挡块622的半径为R2，则间隙211的横截面积S＝πR12-πR22，且S≥S’。应当理解，贯通孔627的形状也可以设置为其他形状，例如图19所示的跑道圆，其截面呈腰形。

如图20所示，挡块622在初始位置时，与管道内壁208之间的空隙基本为零；当挡块622受到流体压力，处于第一状态时，与管道内壁208之间存在间隙211。为了保证间隙211的大小与流体压力相关，管道内壁208设置有配合部210，当挡块622处于第二状态时，挡块622位于配合部210，配合部210的尺寸与挡块622基本相同，从而使挡块622与管道内壁208贴合，能够阻挡流体的通过。

管道内壁208上还设置有斜面部209，斜面部209位于配合部210的沿流体流动方向的一侧并邻近配合部210。其中，斜面部209沿着流体流动方向，其直径逐渐变大。当挡块622受到流体压力并沿着流体流动方向运动时，挡块622逐渐脱离配合部210进入斜面部209，由于斜面部209的直径大于挡块622的直径，从而使得挡块622与管道内壁208之间形成间隙211，并且随着流体压力增大，挡块622沿流体方向运动的距离增大，挡块622与斜面部209之间的间隙211也越来越大，从而保证了流量流入口与流量流出口之间的平衡。当挡块622继续运动，脱离斜面部209后，挡块622与管道内壁208的间隙211的横截面积为S，大于等于固定轮625的贯通孔627的面积S’。

当阀门203关闭时，挡块622不再受到流体压力，在弹性元件626的作用下，挡块622向配合部210运动。为了让挡块622顺利进入配合部210，在挡块622朝向配合部210的一侧的边缘还设置有倒角6211。

第二流量传感器620采用磁感应滑动式传感器，能够准确测量流量的变化。例如，如果阀门203存在故障导致不能完全闭合，从而形成微小流量，也能被第二流量传感器620测量到。因此，通过设置第二流量传感器620大大提高了流量测量精度。

图21是控制装置300的功能示意图。控制装置300包括控制模块309、通讯模块305、电源模块304和数据采集模块306，能够实现供电管理、通讯、采集流体状态信息、控制驱动装置501等多种功能。通讯模块305和数据采集模块306分别与控制模块309连接。通讯模块305与外界进行通讯，例如和用户终端307以及泄露检测装置308进行通讯；数据采集模块306与检测装置连接，将检测装置所采集的流体状态信息传输至控制模块309；电源模块304为整个控制装置300进行供电管理。

智能阀门10可以采用多种方式供电，例如采用电池、通过变压器连接至家用交流电插座。在第一壳体110和第三壳体130上设置有供电源线301通过的通孔，电源线301从该通孔进入到第三容置腔131内并连接至控制装置300上。

智能阀门10可以通过多种通讯方式与用户终端307之间进行通讯，例如，在通讯模块305上设置有无线通讯方式或者有线通讯方式。通讯模块305还能与泄露检测装置308进行通讯，获取泄露信息。泄露检测装置308可以是设置在管路的流体出口处的水浸传感器，通过蓝牙、wlan、ZigBee、zwave等方式与智能阀门10通讯。

如图2和图4所示，在第一壳体110上设置有按键401和显示装置，用来实现智能阀门10与外界建立通讯连接，并反馈连接状态。如图2所示，在第一壳体110上设置有控制面板400，控制面板400上包括按键401和指示灯402，控制面板400通过传输线与控制装置300连接，较佳地，在第三壳体130上设置有传输线通道403，传输线通过传输线通道403连接控制面板400和控制装置300；盖帽404通过螺纹连接在第三壳体130上，盖帽404的中间为通孔，与开设在第三壳体130上的通孔一起形成传输线通道403。盖帽404与第三壳体130之间还设置有垫圈405。控制面板400上的按键401为“set”按键401，通过按压按键401来实现与操作终端的连接，通过终端设置参数与网络连接。显示装置为设置在按键401两侧的指示灯402，用来指示连接状态。为了更好地保护控制面板400，在控制面板400外面包覆有控制面板壳406，在控制面板壳406上设置有包覆按键401的按键帽407和包覆指示灯402的指示灯壳408(参见图3)。控制面板400设置在第一容置腔111内并通过控制面板壳406和紧固件固定在第一壳体110内壁上，在第一壳体110上设置有供按键401和指示灯402穿出的孔。应当理解，也可以使用触摸屏来代替按键401和/或指示灯402，可以通过在触摸屏上设置虚拟按键401进行操作，同时在触摸屏上显示连接状态、流体状态等信息。

用户终端307可以是移动终端或者PC终端，并且在用户终端307上能够实时显示流量、压力、温度等信息以及统计流体用量，而且通过用户终端307，可以向智能阀门10下达指令，例如打开、关闭、调节流量大小等。

智能阀门10可以设置多种工作模式，通过在用户终端307上进行设置，从而使智能阀门10工作在不同工作模式下。智能阀门10的工作模式包括健康模式、离家模式、在家模式。在健康模式下，智能阀门10能够自动检查漏水、漏气情况。在离家模式下，如果智能阀门10检测到任何泄露，会自动关闭阀门并发送报警。在在家模式下，智能阀门10在检测泄露或其他异常时，会发送报警。智能阀门10还具备流量流体用量调节功能，通过设置流体用量目标，智能阀门10自动根据目标设置流体用量，可以日、周、月为单位进行设定，当用量超标时，能够在用户终端307提示用量超标。

智能阀门10上设置有报警装置，报警装置为设置在控制装置300上的蜂鸣器(未示出)，在智能阀门10出现异常时，发出警报声，例如，不能正常开关阀门、阀门不能完全关闭、不能进行通讯、出现流量异常等状况。具体需要报警的状况，可以根据实际需要进行设置。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (20)

1.一种智能阀门，其特征在于，包括：

带阀门组件的管道；

壳体，固定于所述管道上；

位于所述壳体内的动力机构，所述动力机构与所述阀门组件联接，所述动力机构被配置为能够驱动所述阀门组件运动；其中，所述动力机构包括驱动装置；

设置在所述管道上的检测装置，所述检测装置被配置为能够检测流体的状态信息；

位于所述壳体内的控制装置，所述控制装置包括通讯模块和控制模块，其中，所述通讯模块被配置为能够接收控制指令；所述控制模块分别与所述驱动装置和所述通讯模块连接，所述控制模块被配置为能够响应所述控制指令而控制所述驱动装置。

2.如权利要求1所述的智能阀门，其特征在于，所述检测装置包括至少两个流量传感器，用于测量流经所述智能阀门的所述流体的流量。

3.如权利要求2所述的智能阀门，其特征在于，所述检测装置还包括温度传感器和压力传感器，所述温度传感器用于测量所述流体的温度，所述压力传感器用于测量所述流体流经所述管道时的压力。

4.如权利要求2所述的智能阀门，其特征在于，所述至少两个流量传感器包括第一流量传感器和第二流量传感器，所述阀门组件包括位于所述管道中的阀门，所述第一流量传感器和所述第二流量传感器分别位于所述阀门的两侧。

5.如权利要求4所述的智能阀门，其特征在于，所述第一流量传感器是涡轮式流量传感器，用于测量流入所述智能阀门的所述流体的流量；所述第一流量传感器包括设置在所述管道中的涡轮机构以及设置在所述管道的外壁上的第一感应装置。

6.如权利要求4所述的智能阀门，其特征在于，所述第二流量传感器用于测量从所述智能阀门流出的所述流体的流量，包括：

固定轮，所述固定轮固定在所述管道中，所述固定轮上设置有供所述流体通过的多个贯通孔；

挡块，所述挡块被配置为在受到因所述流体流动而产生的压力时能够沿所述流体的流动方向移动；

滑动轴，所述滑动轴的一端与所述挡块连接，所述滑动轴的另一端穿过所述固定轮，所述滑动轴被配置为能够随着所述挡块一起移动；

磁性物体，所述磁性物体套设在所述滑动轴上，所述磁性物体被配置为能够随着所述挡块一起移动；

第二感应装置，所述第二感应装置设置在所述管道的外壁上，所述第二感应装置被配置为能够感应所述磁性物体的磁场变化。

7.如权利要求6所述的智能阀门，其特征在于，所述第二流量传感器还包括弹性元件，所述弹性元件设置在所述固定轮和所述磁性物体之间并被配置为能够在所述磁性物体上施加一弹力，使得所述磁性物体和所述挡块往远离所述固定轮的方向移动。

8.如权利要求7所述的智能阀门，其特征在于，所述挡块具有第一状态和第二状态，其中，所述挡块处于所述第一状态时，所述挡块与所述管道的内壁之间存在间隙以供所述流体通过；所述流体从所述间隙流向所述贯通孔，所述间隙沿所述管道的径向的截面积为S≥所述多个贯通孔沿所述管道的所述径向的截面积S’；所述挡块处于所述第二状态时，所述挡块与所述管道的所述内壁贴合。

9.如权利要求8所述的智能阀门，其特征在于，所述管道的所述内壁上设置有配合部，当所述挡块处于所述第二状态时，所述挡块位于所述配合部。

10.如权利要求9所述的智能阀门，其特征在于，所述管道的所述内壁上还设置有斜面部，所述斜面部位于所述配合部的沿所述流体的所述流动方向的一侧并邻近所述配合部。

11.如权利要求6所述的智能阀门，其特征在于，所述多个贯通孔的每一个为圆柱形或腰形。

12.如权利要求1所述的智能阀门，其特征在于，所述动力机构还包括传动装置，所述驱动装置与所述传动装置连接，所述传动装置与所述阀门组件联接，所述驱动装置通过所述传动装置来驱动所述阀门组件运动。

13.如权利要求12所述的智能阀门，其特征在于，所述阀门组件包括阀门转轴，所述阀门转轴从所述管道上往远离所述管道的方向延伸；所述传动装置包括与所述驱动装置连接的第一主动齿轮、固定在所述阀门转轴上的第一从动齿轮、第二从动齿轮，所述第一主动齿轮通过所述第二从动齿轮带动所述第一从动齿轮运动。

14.如权利要求13所述的智能阀门，其特征在于，所述智能阀门还包括第一触发装置和第二触发装置，所述第一触发装置和所述第二触发装置均和所述控制装置连接，所述第一触发装置和所述第二触发装置被配置为被触发时，所述驱动装置停止运动；所述阀门转轴上远离所述管道的端部设置有触发件，所述触发件被配置为：当所述阀门组件运动至打开位置时，所述触发件接触并触发所述第一触发装置；当所述阀门组件运动至关闭位置时，所述触发件接触并触发所述第二触发装置。

15.如权利要求12所述的智能阀门，其特征在于，所述动力机构还包括手动驱动机构，用于手动操作来控制所述阀门组件；所述手动驱动机构与所述传动装置连接并通过所述传动装置来驱动所述阀门组件运动。

16.如权利要求15所述的智能阀门，其特征在于，所述手动驱动机构包括拉轴，所述传动装置还包括第二主动齿轮，所述第二主动齿轮固定在所述拉轴上，所述拉轴被配置为在外力作用下移动，从而使所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮啮合或分离。

17.如权利要求16所述的智能阀门，其特征在于，所述手动驱动机构还包括限位装置，用于限定所述拉轴的位置；所述限位装置包括卡簧、第一卡槽和第二卡槽；所述第一卡槽和所述第二卡槽均设置在所述拉轴上并能够与所述卡簧配合；所述限位装置被配置为：当所述卡簧与所述第一卡槽配合时，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮啮合；当所述卡簧与所述第二卡槽配合时，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮分离。

18.如权利要求1所述的智能阀门，其特征在于，所述壳体包括第一壳体、第一支架和第三支架，所述阀门组件上设置有阀门座，其中：

所述第一壳体连接至所述第一支架并与所述第一支架围合形成第一容置腔；

所述第三支架和所述阀门座均位于所述第一支架上与所述第一壳体相对的一侧，所述第三支架连接至所述第一支架，所述阀门座连接至第三支架；

所述第一支架沿所述管道的长度方向的两端分别设置有支撑部，所述支撑部连接至所述管道上。

19.如权利要求18所述的智能阀门，其特征在于，所述壳体还包括第二壳体，所述第二壳体位于所述第一支架朝向所述管道的一侧，所述第二壳体沿所述管道的所述长度方向设置有与所述管道轮廓匹配的凹槽；所述第二壳体连接至所述第一支架，从而将所述管道的至少部分包裹在所述第二壳体与所述第一支架之间的空腔内。

20.如权利要求18所述的智能阀门，其特征在于，所述壳体还包括位于所述第一容置腔内的第二支架和第三壳体；所述第二支架连接至所述第一支架并和所述第一支架围合形成第二容置腔；所述第三壳体连接至所述第一支架并和所述第二支架围合形成第三容置腔；所述控制装置和所述驱动装置均设置在所述第三容置腔内。

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