CN114555988A - 确定阀内封挡件位置的方法，传感器系统以及传感器系统的用途 - Google Patents

Abstract

公开一种确定包括操作装置(3)的阀(2)内封挡件(1)位置的方法，操作装置(3)构造为使得封挡件(1)依操作装置(3)的旋转方向在打开位置和关闭位置之间移动，该方法包括如下步骤：●至少将传感器系统(4)的参考部件(7)或传感器(8)连接至操作装置(3)，以使得传感器系统(4)检测操作装置(3)的旋转角度以及旋转的旋转方向；●通过·沿第一方向旋转操作装置(3)直至封挡件(1)到达封挡件(1)处于完全关闭或完全打开位置的第一参考位置，·将第一参考位置在存储器(5)内存储为完全关闭或完全打开位置，·沿与第一方向相反的第二方向旋转操作装置(3)直至封挡件(1)完成校准行程且到达完全关闭或完全打开位置的第二参考位置，·将第二参考位置在存储器(5)内存储为完全关闭或完全打开位置，校准传感器系统(4)；●旋转操作装置(3)，并同时通过传感器系统(4)检测操作装置(3)的旋转角度以及旋转的旋转方向；以及●根据相对于第一参考位置和第二参考位置的被检测旋转角度和被检测旋转方向，确定封挡件(1)的位置。还公开一种确定阀(2)内封挡件(1)位置的传感器系统(4)以及传感器系统(4)的用途。

Description

确定阀内封挡件位置的方法，传感器系统以及传感器系统的 用途

技术领域

本发明涉及一种确定包括操作装置的阀内封挡件位置的方法，操作装置构造为使得封挡件依该操作装置的旋转方向在打开位置和关闭位置之间移动。本发明还涉及一种检测阀内封挡件位置的传感器系统以及传感器系统的用途。

背景技术

阀例如在配水系统内往往大数量大面积分布，对哪些阀处于打开状态以及哪些阀处于关闭状态的跟踪可能会是一项艰难的工作。原因尤其在于，无法从某个阀的外部通过目视检测该阀的打开/关闭状态。

为此原因，已知申请号为EP 3 287 996 A1的欧洲专利申请提供一种闸阀，带有用于检测阀门打开/关闭状态的位置指示器，其中，该位置指示器包括用于将所检测出的状态传送给外部接收器的通信元件。然而，此类系统只能设计为针对特定的阀门类型。由于阀门存在为数众多的品牌和型号，因此该点成为此类系统的不利因素。

因此，本发明的目的在于提供一种确定阀内封挡件位置的更优技术。

发明内容

本发明提供一种确定包括操作装置的阀内封挡件位置的方法，操作装置构造为使得封挡件依操作装置的旋转方向在打开位置和关闭位置之间移动，该方法包括如下步骤：

·至少将传感器系统的参考部件或传感器连接至操作装置，以使得传感器系统检测操作装置的旋转角度以及旋转的旋转方向；

·通过

o沿第一方向旋转操作装置直至封挡件到达封挡件处于完全关闭或完全打开位置的第一参考位置，

o将第一参考位置在存储器内存储为完全关闭或完全打开位置，

o沿与第一方向相反的第二方向旋转操作装置直至封挡件完成校准行程且到达完全关闭或完全打开位置的第二参考位置，

o将第二参考位置在存储器内存储为完全关闭或完全打开位置，

校准传感器系统；

·旋转操作装置，并同时通过传感器系统检测操作装置的旋转角度以及旋转的旋转方向；以及

·根据相对于第一参考位置和第二参考位置的被检测旋转角度和被检测旋转方向，确定封挡件的位置。

通过在存储器内存储极限位置(即完全关闭和完全打开位置)且随后通过检测操作装置相对于所存储的极限位置的旋转角度和旋转方向而确定阀内封挡件的实际位置的方式校准传感器系统的优点在于，该方法随后使得传感器系统能够用于确定任何类型的阀的打开/关闭状态，无论该阀的封挡件在完全关闭和完全打开位置之间移动所需的旋转圈数如何。因此，通过该方法，传感器系统可有效用于任何阀且可容易地改装至用于任何阀，无论其品牌和型号如何。

应当注意的是，在本文语境中，“检测操作装置的旋转角度”一词不但包括对角度位置进行检测，而且包括以同时检测操作装置旋转圈数的方式完成角度位置的检测。也就是说，该词不仅限于对0至360度的角度的检测，而且包括如0至2000度或取决于使封挡件在完全关闭或完全打开位置之间(反之亦然)移动所需的旋转圈数的其他角度范围的连续检测。“连续”并不一定意味着对所有角度位置的精确检测。该词还包括按照分辨率例如为10度、45度、90度、180度或甚至360度(从而仅检测每一整圈旋转)的步长确定旋转角度的意涵。

在本发明的一个方面，在存储第二参考位置后，传感器系统的校准还包括如下步骤：再次沿第一方向旋转操作装置，直至封挡件完成第一额外行程且再次到达第一参考位置；以及当校准行程的被检测旋转角度与第一额外行程的被检测旋转角度基本相同时，确认正确校准。

在校准过程中，完全打开和完全关闭位置通常通过手动方式进行检测，例如，通过在旋转操作(无论操作通过手动方式完成，还是通过致动器完成)时感觉到阻力的增大而实现检测。然而，尤其在传感器系统为改装后用于老旧阀的情形中，即使当封挡件还未处于极限位置时，也可能会因磨损而感受到上述阻力。因此，仅在当校准行程的被检测旋转角度与第一额外行程的被检测旋转角度基本相同时确认正确校准的优点在于，提高正确校准的几率。

在本发明的一个方面，仅在当传感器系统检测到校准行程的旋转方向与第一额外行程的旋转方向相反时，确认正确校准。

此外，对校准行程的旋转方向与第一额外行程相反进行检测的优点在于，可降低发生校准错误，例如因失误而在沿同一方向旋转后存储完全打开或完全关闭位置的风险。

在本发明的一个方面，在存储第二参考位置后，传感器系统的校准还包括如下步骤：再次沿第一方向旋转操作装置，直至封挡件完成第一额外行程且再次到达第一参考位置，然后再次沿第二方向旋转操作装置，直至封挡件完成第二额外行程且再次到达第二参考位置；以及当两个校准行程，即第一额外行程和第二额外行程的被检测旋转角度基本相同时，确认正确校准。

仅在当三个行程当中的两个基本相同时确认正确校准的优点在于，即使当传感器系统安装于阻力可能随旋转方向发生大幅变化或者可能在单个行程内发生变化的老旧阀时，也可降低发生校准错误的风险。

在本发明的一个方面，仅在当传感器系统检测到校准行程和/或第二额外行程的旋转方向与第一额外行程的旋转方向相反时，确认正确校准。

进一步检测校准行程和/或第二额外行程的旋转方向与第一额外行程的旋转方向相反的优点在于，可降低发生校准错误，例如因失误而在沿同一方向旋转后存储完全打开或完全关闭位置的风险。

在本发明的一个方面，该方法还包括如下步骤：至少在响应于操作人员提供的启动信号而存储参考位置之前，启动传感器系统。

传感器系统一旦启动后，将通过电力对传感器、存储器、通信装置等进行供电。因此，上述做法的优点在于，使得系统可选择仅在即将使用时启动。如此，可以节省存储、运输、安装等过程的电力。

在本发明的一个方面，第一参考位置和第二参考位置响应于操作人员提供的存储信号而存储。

使操作人员向传感器系统提供存储信号的优点在于，可以降低系统复杂度，并有助于监测校准过程未发生错误。

在本发明的一个方面，启动信号和/或存储信号自外部无线通信装置通过无线方式传送。

阀的操作装置通常置于不希望通过导线与传感器系统连接的表面盒体内或类似位置。因此，通过无线方式与传感器系统进行通信更加安全且更为快捷。

在本发明的一个方面，外部无线通信装置为移动电话。

由于移动电话对操作人员而言一般非常易得，因此通过移动电话与传感器系统进行无线通信提供了一种简单且低成本的通信手段。

本发明还提供一种检测包括操作装置的阀内封挡件位置的传感器系统，操作装置构造为使得封挡件依操作装置的旋转方向在打开位置和关闭位置之间移动。传感器系统包括至少一个参考部件以及用于检测参考部件的至少一个传感器，其中，参考部件和传感器当中的一者包括供保持于固定位置的固定件，参考部件和传感器当中的另一者包括供刚性连接至操作装置的连接件，以使得参考部件和传感器设置为在操作装置旋转时彼此相对旋转。至少一个参考部件和至少一个传感器设置为使得操作装置的旋转角度和旋转方向由至少一个传感器检测。传感器系统还包括用于存储至少一个参考位置的存储器以及用于接收存储信号的输入接收器，存储信号设置用于启动至少一个参考位置的存储。传感器系统还包括处理器件，处理器件设置用于根据至少一个参考位置以及来自至少一个传感器的旋转角度和旋转方向相关输入确定封挡件位置。

提供一种具有能够存储参考位置的存储器的传感器系统的优点在于，使得传感器系统由于可针对任何类型的阀存储参考位置且处理器件仅需根据与相对于所存储的参考位置或位置的旋转角度和旋转方向相关的传感器输入便可确定封挡件的实际位置，因此能够用于检测任何类型的阀内封挡件的位置。

需要注意的是，在本文语境中，“参考部件”一词包括可由传感器检测的任何事物。也就是说，该词包括任何类型的磁体、发光或吸光器件、发声器件、几何形状的变化、表面孔洞等。

还需注意的是，在本文语境中，“固定装置”一词包括能够将参考部件或传感器保持于固定位置的任何类型的固定物。也就是说，该词包括任何类型的螺钉、螺栓、铆钉、粘合剂、互锁结构、夹紧装置等或其任意组合。

另外，需要注意的是，在本文语境中，“输入接收器”一词包括能够接收存储信号的任何类型接收器。也就是说，该词包括任何类型的按钮、开关、无线接收器、音频接收器、视觉接收器等或其任意组合。

此外，需要注意的是，在本文语境中，“连接件”一词包括能够将参考部件或传感器刚性连接至操作装置的任何类型连接器。也就是说，该词包括任何类型的螺钉、螺栓、铆钉、粘合剂、互锁结构、夹紧装置等或其任意组合。

还需注意的是，在本文语境中，“处理装置”一词包括能够根据参考位置以及与旋转角度和旋转方向相关的传感器输入确定封挡件位置的任何类型处理器。也就是说，该词包括任何类型的微处理器、逻辑电路、可编程或硬连线逻辑控制器、数据处理系统等或其任意组合。

在本发明的一个方面，输入接收器包括用于通过无线方式接收存储信号的无线输入接收器。

由于阀经常埋于地下，因此能够通过无线方式提供存储信号的优点在于，可避免使用有线连接或脆弱的按钮或开关。

在本发明的一个方面，传感器系统还包括用于通过无线方式将存储信号传送给输入接收器的外部无线通信装置。

阀常埋于地下或置于其他不希望通过导线连接传感器系或者因位置或空间有限而难以触及传感器系统的其他远程或问题地点。因此，使传感器系统包括移动电话、专用通信设备、计算机等通过无线方式将存储信号传送给输入接收器的外部无线通信装置更为安全且更加快捷。

在本发明的一个方面，传感器系统还包括用于将封挡件的已确定位置传送给用户的位置指示器。

向传感器系统提供位置指示器的优点在于，可易于将封挡件的已确定位置传送给用户。

需要注意的是，在本文语境中，“位置指示器”一词包括视觉状态根据封挡件的已确定位置发生变化的任何类型视觉指示器、音频状态根据封挡件的已确定位置发生变化的任何类型音频指示器、包括无线电子通信在内能够以电子方式传送封挡件的已确定位置的任何类型位置传送器或其任意组合。

在本发明的一个方面，传感器系统还包括用于将封挡件的已确定位置通过无线方式传送给外部无线通信装置的无线位置传送器。

举例而言，在大面积分布有大量阀的配水系统内，提供带有无线位置传送器的传感器系统的优点在于，可使得所确定的位置更加易于读取，而且使得若干不同阀的传感器系统可由同一外部无线通信装置通过无线方式读取。

在本发明的一个方面，传感器系统还包括用于至少向传感器和处理器件提供电力的供电单元。

由于阀通常置于实现连接电网等外部电源的供电连接较为困难或成本较高的远程地点，因此使传感器系统自身具有电源单元较为有利。此外，集成供电单元可使得传感器系统的安装更为简单。

需要注意的是，在本文语境中，“电源单元”一词包括能够产生和/或供应电力的任何类型发电装置。也就是说，该词包括任何类型的电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机驱动的发电机等或其任意组合。

在本发明的一个方面，至少一个参考部件包括至少一个永磁体。

永磁体无需动力源便可工作，而且非常可靠。因此，将永磁体用作参考部件较为有利，尤其鉴于传感器系统往往必须安装于远程地点这一事实。

在本发明的一个方面，至少一个传感器包括至少一个霍尔效应传感器。

霍尔效应传感器非常可靠，而且在操作期间仅消耗极少的电力，因此极其适合作为阀用传感器系统内的传感器。

在本发明的一个方面，至少一个参考部件由以沿平行于旋转轴线的方向极性彼此相反的方式设于操作装置的旋转轴线相对两侧的第一磁体和第二磁体形成。

通过由设置为沿操作装置的旋转轴线方向极性相反的两个永磁体形成参考部件的优点在于，如此可形成能够识别不同旋转位置的高可靠性简易参考部件。

在本发明的一个方面，至少一个传感器包括在垂直于操作装置的旋转轴线的平面内以90度的相互位移角度设置的两个传感器。

通过以相隔90度的两个传感器形成传感器，可使得旋转位置简单且可靠地以90度的分辨率确定，而且可通过检测两个传感器当中每一传感器下方磁体的极性，简单且可靠地确定旋转方向。

在本发明的一个方面，操作装置包括自阀延伸而出的延伸装置。

由于阀常埋于地面之下，因此使阀的操作装置包括延伸装置的优点在于，可在地面上对该阀进行操作。

在本发明的一个方面，至少一个参考部件或至少一个传感器相对于阀保持于固定位置。

如此，可实现本发明的一种有利实施方式。

在本发明的一个方面，至少一个参考位置至少包括与封挡件处于完全关闭或完全打开位置当中一者的位置对应的第一参考位置以及与封挡件处于完全关闭或完全打开位置当中另一者的位置对应的第二参考位置。

存储与封挡件处于完全关闭状态的位置以及封挡件处于完全打开状态的位置相对应的参考位置的优点在于，在传感器系统的使用过程中，能够更加迅速且更为精确地确定封挡件。

在本发明的一个方面，至少至少一个传感器、存储器、输入接收器以及处理器件形成为单个互连单元。

将传感器、存储器、输入接收器及处理器件设于单个连贯单元内的优点在于，其可使处理和安装更加简单。

在本发明的一个方面，传感器系统还包括温度传感器。

使传感器系统具有温度传感器的优点在于，可通过监测传感器系统的温度而例如相对于较高或较低温度对所确定的位置进行补偿，从而实现更为精确地确定封挡件的实际位置。此外，例如对于配水系统而言，阀通常沿现有基础设施设置，例如设于城市道路内或沿城市道路设置。此外，传感器系统常常设置于此类道路之内或之上的表面盒体内。因此，使传感器系统包括温度传感器的优点还在于，分布后的传感器系统如此还可用于检测道路温度且/或提供更为精确的局部温度。

在本发明的一个方面，存储器包括用于存储至少两个参考位置的装置。

通过存储更多的参考位置，可以实现更加精确且更为快速地确定封挡件的位置。

在本发明的一个方面，根据以上公开方法当中任何一者的方法由根据上述传感器系统当中任何一者的传感器系统执行。

如此，可实现本发明的一种有利实施方式。

本发明还提供根据上述传感器系统当中任何一者的传感器系统用于检测多回转阀内封挡件位置的用途。

对于蝶阀、球阀及塞阀等四分之一回转阀而言，通过观察操作装置，即手柄的位置，能够极其容易地目视检测该阀的打开/关闭状态。然而，闸阀、截止阀、固定锥形阀、针阀、夹管阀等多回转阀必须将操作装置完整旋转若干圈后，才能使封挡件从打开位置转至关闭位置，或者从关闭位置转至打开位置。因此，对于闸阀而言，无法仅通过观察操作装置的位置，确定阀的打开/关闭状态。因此本发明尤其利于结合多回转阀使用。

附图说明

以下，参考附图，并通过非限制性举例方式，描述本发明的实施方式，附图中：

图1为沿阀的正中的部分截面侧视图；

图2为截面沿延伸装置、表面盒体及传感器系统的正中的图1阀的侧视图；

图3为沿安装于表面盒体内的传感器系统的正中的截面侧视图；

图4为包括两个传感器的传感器系统俯视图；

图5为包括一个传感器的传感器系统俯视图；以及

图6为包括一个传感器以及多个磁体的传感器系统俯视图。

具体实施方式

图1所示为沿阀2正中的部分截面侧视图。

在本实施方式中，阀2为包括封挡件1的闸阀，封挡件1的形式为包括楔形件螺母20的可垂向移动楔形件。阀2还包括位于基本上居中设置的主轴21顶端的操作装置3，其中，主轴21的另一端通过螺旋键槽与楔形件螺母20啮合，从而实现当对操作装置3进行机械操作，即对其进行转动时，主轴21将在转动的同时使螺母32垂向移动，因而使得楔形件31因垂向移动而升降，以打开或关闭阀2，从而控制流经阀2的流体的流动。

然而，在其他实施方式中，阀2可以为主轴21和操作装置3必须在转动圈数多于完整的一圈之后才能使封挡件1从打开位置移动至关闭位置的其他类型多回转阀，如截止阀、固定锥形阀、针阀、夹管阀或其他适于对流经与阀2相连的管道的流体的流动进行控制的阀2类型当中的任何类型，也就是说，在其他实施方式中，封挡件1可包括塞、盘、针、盖、柔性套筒、夹紧装置等。

此外，在其他实施方式中，操作装置3可进一步或改而包括杆、手柄、轮等，而且/或者操作装置3可包括适于与手柄、工具、键、致动器等接合的其他外部形状和/或内部形状，以使得可通过操作阀2而将阀2内的封挡件1致动。

图2截面沿延伸装置19、表面盒体23及传感器系统4正中的图1阀的侧视图。

在本实施方式中，处于掩埋状态的阀2的操作装置3包括由基本上围绕内部延伸杆25的延伸装置外壳24形成的延伸装置19。在地面上，延伸装置19的延伸杆25延伸至表面盒体23内部，以使得包括延伸装置19的操作装置3能够易于在地面上触及与操作。然而，在其他实施方式中，延伸装置19可采用众多其他形式，例如：仅包括延伸杆；其可进一步或改而包括用于移动操作装置3的旋转轴线或驱动操作装置3旋转的齿轮；其可进一步或改而包括制动器或联接器；其可进一步或改而包括接头，如万向接头或其他接头。

在本实施方式中，表面盒体23包括底部具有底部开口的表面盒体外壳26，操作装置3经底部开口延伸至表面盒体外壳26内部。在本实施方式中，表面盒体23为圆柱形，但是在其他实施方式中，其可以为正方形或三角形，或者具有其他不同形状。

在本实施方式中，表面盒体外壳26以表面盒体23顶部基本上与地面齐平的方式设于地内。然而，在其他实施方式中，表面盒体23可设置于地内更深处，或者其可设置为或多或少地处于地面之上或地面上方。

在本实施方式中，表面盒体外壳26还具有设于表面盒体外壳26顶部且与底部开口相对的顶部开口。通过顶部开口能够触及表面盒体23的内部。

在本实施方式中，表面盒体23还包括盒盖27，盒盖27设置为覆盖顶部开口，从而保护表面盒体23受到非所希望的触及、水分、外来杂质等的影响。

在本实施方式中，传感器系统4在表面盒体23内设于操作装置3上。然而，在其他实施方式中，例如当操作装置3未包括延伸装置19，或者其包括其他类型的延伸装置19时，传感器系统4将会直接安装于阀2之上，或者安装于与操作装置3相关的其他地方。

图3为沿安装于表面盒体23内的传感器系统4正中的截面侧视图。

在本实施方式中，传感器系统4包括参考部件7，参考部件7包括螺栓连接形式的固定件9，用于将参考部件7保持于固定位置。在本实施方式中，固定件9相对于已固定的表面盒体23，固定参考部件7的位置，但是在其他实施方式中，固定件9可将参考部件7刚性连接至专用配件或支架等其他部件，阀2的外壳或其他固定部分，已固定的构造组成部分，地面或其他物体，或者在操作装置3转动时相对于操作装置3具有固定位置的部件或实体。

然而，在其他实施方式中，参考部件7可改而通过连接件10与操作装置3连接，从而确保参考部件7在操作装置7转动时随其一起转动。

在本实施方式中，参考部件7由两个永磁部件16，17形成，此两永磁部件16，17设置为沿操作装置2的旋转轴线18方式具有相反极性，以下结合图4对此进行进一步详细描述。

在本实施方式中，传感器系统4还包括传感器8，传感器8包括形式为承载传感器8的传感器支架28上的中心孔的连接件10，其中，中心孔切割至与星形操作装置3紧密贴合，从而使得当操作装置3转动时，传感器支架28驱动传感器8随之一起转动。也就是说，在本实施方式中，传感器8通过传感器支架28间接连接至操作装置3，但是在其他实施方式中，传感器8可直接连接在操作装置3上，或者传感器8可通过其他类型的支架，或通过齿轮机构，或通过允许传感器8随操作装置3一起转动的支持件等间接连接至操作装置3。

在本实施方式中，如结合图4所述，传感器8实际上为相隔90度的两个传感器。在图3中，仅可看到两个传感器8当中的一个。然而，在其他实施方式中，传感器8可仅包括单个传感器，或者包括彼此分离或集成在一起的三个传感器、四个传感器或甚至更多个传感器。

在其他实施方式中，传感器8可改而成为传感器系统4的固定部件，其中，传感器8代替参考部件7由固定件9保持于固定位置，以确保至少一个传感器8在操作装置7转动时不随之转动。

在本实施方式中，传感器8设置为直接在参考部件7上方转动，以使得传感器8能够通过参考部件7检测不同的旋转位置。然而，在其他实施方式中，当参考部件设置为随操作装置3转动时，传感器8可设置为在参考部件7下方，在参考部件7外部，或者在参考部件7内部转动；反之亦然。

在本实施方式中，至少一个传感器8相对于参考部件7以通过至少一个传感器8检测操作装置3的旋转角度和旋转方向的方式设置，以下将结合图4和图5，对此进行进一步详细描述。

在本实施方式中，传感器系统4还包括用于存储至少一个参考位置的存储器5以及用于接收存储信号的输入接收器11，存储信号启动参考位置响应于存储信号在存储器5内的存储。在本实施方式中，传感器系统4还包括处理器件12，无线位置传送器14，第一和第二内部传送器29，30以及用于向传感器系统4的电力消耗部件供应电力的供电单元15。

在本实施方式中，输入接收器11还设置为接收用于启动传感器系统4的启动信号。在存储、处理、安装等过程中，为了节省电力，由处理器件12切断供电单元15向传感器8、无线位置传送器14以及第一和第二内部传送器29，30的内部供电，以使得仅存储器5、输入接收器11以及处理器件12的至少某些部件得到供电。响应于输入接收器11对启动信号的接收，处理器件12将根据需要启动对传感器系统4所有部件的完全供电，而且传感器系统处于完全操作模式。然而，在其他实施方式中，在提供启动信号之前，可不向更多个、更少个或其他部件供电，并且/或者系统4可包括多于一个的启动状态，以使得启动信号能够使传感器系统4进入正常操作模式，而省电信号能够使传感器系统4进入省电模式。此外，在其他实施方式中，关闭信号能够使系统4完全关闭，或者还可纳入其他信号或模式。

在本实施方式中，启动信号通过无线方式接收自与输入接收器11无线通信的移动电话形式的外部通信装置6，但是在其他实施方式中，启动信号可通过有线装置，或通过按动传感器系统4上的按钮，或通过集成于传感器系统4内的用户接口，或通过遥控器等方式接收。或者，在其他实施方式中，传感器系统4始终打开，或者传感器系统4通过将供电单元15与传感器系统4连接的方式启动。

在本实施方式中，处理器件12根据存储于存储器5内的至少一个参考位置以及来自至少一个传感器8的与旋转角度和旋转方向相关的当前输入，确定封挡件1的实际位置。也就是说，通过检测旋转圈数(旋转角度)以及旋转方向，处理器件12可通过确定封挡件距离(即相对于)至少一个参考位置的行程而确定封挡件1的实际位置。

在本实施方式中，传感器系统4还包括用于将处理器件12确定的封挡件3的位置传送给用户的位置指示器13。在本实施方式中，这一点可通过由位置指示器13向外部通信装置6发送无线位置信号的方式实现，其中，用户可在外部通信装置6的界面上读取位置。在本实施方式中，通过蓝牙(Bluetooth)实现与外部通信装置6的通信，但是在其他实施方式中，可通过近场通信(NFC)、紫蜂(Zigbee)或其他无线协议进行无线通信。

然而，在其他实施方式中，位置指示器13可进一步或改而包括专用显示器，响应于所检测出的位置而颜色发生变化的二极管，或者其他视觉、听觉或触觉指示器，而且/或者位置信号可通过线路从位置指示器13发送，或者其可通过无线方式发送给云存储装置或中央后端等。也就是说，在其他实施方式中，位置指示器13可进一步或改而包括例如经WIFI、Sigfox、LoRa或其他通信协议的长距离无线通信装置。在本发明的其他实施方式中，传感器系统4还可包括从一个或多个其他传感器系统4接收数据且将其接力传递至另一传感器系统4、中央单元、集中器等的接力单元或中继单元。

在本实施方式中，输入接收器11，存储器5，处理器件12，位置指示器13，第一内部传送器29及供电单元15全部与表面盒体23的盒盖27集成在一起。然而，在其他实施方式中，可以将传感器系统4的更少个或更多个部件置于盒盖27之上或之内，传感器系统4的某些部件可进一步或改而置于表面盒体外壳26之上或之内且/或处于临近操作装置3的其他表面或物体之上、之内或之处，或者传感器系统4除外部通信装置6之外(当其构成传感器系统4的一部分时)的所有部件可形成为单个互连单元。

当操作装置3位于表面盒体23之内时，有利的一点是，至少将位置指示器13以及输入接收器11置于表面盒体23内或其顶部外表面上，使得与外部通信装置6的无线往复通信更为简单且更加可靠，也就是说，在本实施方式中，位置指示器13和输入接收器11置于表面盒体23的盒盖27上。

当传感器系统4的至少部分部件置于操作装置3之上或之处且传感器系统4的部分部件置于其他附近位置(例如，如图3所公开的一样，置于盒盖27之内或之上)时，两个位置上的部件将必须进行通信。在本实施方式中，这一点通过设于盒盖27上的第一内部传送器29与设于传感器支架28上的第二内部传送器30之间的无线通信以无线方式实现，以使得盒盖因传感器系统4的此两部件之间无连接线而易于从表面盒体23上移除。然而，在其他实施方式中，上述通信可进一步或改而通过有线连接进行。

在本实施方式中，第一内部传送器29和第二内部传送器30通过蓝牙(Bluetooth)彼此无线通信，但是在其他实施方式中，无线通信可通过近场通信(NFC)、紫蜂(Zigbee)或其他无线协议进行。

另外，当传感器系统4的至少部分部件与操作装置3分开设置时，同样有利的一点是，向传感器系统4提供多于一个的供电单元15。也就是说，在本实施方式中，供电单元15置于传感器支架28上，而另一供电单元置于盒盖27上。然而，在其他实施方式中，即使不同部件彼此分隔，也可以同一供电单元15为所有电力消耗部件供电。

在本实施方式中，传感器系统4还设有与盒盖内的供电单元15连接的太阳能电池31，以向供电单元15提供电力。然而，在其他实施方式中，传感器系统4可进一步或改而设有燃料电池、发电机或其他用于向传感器系统4的电力消耗部件提供电力的装置。在其他实施方式中，传感器系统4可进一步或改而与电网等外部电源连接。

在本实施方式中，传感器系统4还包括设于表面盒体23盒盖27之内的温度传感器22。也就是说，在本实施方式中，传感器系统还可检测并传送地面温度。然而，在其他实施方式中，温度传感器22可进一步或改而设置于传感器支架28上，或者操作装置3的其他部位之上或之处。在其他实施方式中，传感器系统4可进一步或改而包括其他传感器，如降雨传感器、湿度传感器、烟雾传感器、篡改传感器、光传感器或使得传感器系统4能够有利地提供相应额外信息的其他类型传感器，只要相应传感器系统能够有利地相对分布，以例如获得良好分布的优质数据概览。

在本实施方式中，封挡件1在阀2内的位置通过如下方式确定：先将传感器系统4的传感器8连接至操作装置3，然后通过将参考部件7连接至表面盒体外壳26而使得其固定且不能转动，如此，即可通过参考部件7与传感器8之间相应的相互运动，检测操作装置3的旋转角度以及相应旋转的旋转方向。然而，如前所述，传感器8和参考部件7的位置可以互换。

在本实施方式中，系统4必须在校准之后才能测定位置。校准通过如下方式实现：沿第一方向转动操作装置3，直至封挡件1到达封挡件1处于完全关闭或完全打开位置的第一参考位置。操作装置3通常通过专用的操作键手动操作，而且操作人员可通过阻力感觉到已到达极限位置——也就是说，即使操作人员加大力度，也无法将操作装置3在同一方向上旋动分毫。

随后，操作人员(也称用户)向传感器系统4提供存储信号。响应于此，第一参考位置在存储器5内存储为完全关闭或完全打开位置。在本实施方式中，操作人员通过操作装置3上指示须朝哪一方向旋转操作装置3才能打开或关闭阀2的视觉指示信息，了解封挡件1是否处于打开或关闭位置，因此操作人员能够在发送存储信号时，发送与是否已经到达打开或关闭位置相关的信息。然而，在其他实施方式中，操作人员仅发送存储信号，而传感器系统4能够根据导向关闭或打开位置的旋转方向检测是否处于这一位置之上。在本实施方式中，存储信号通过安装在操作人员移动电话上的专用应用程序或程序提供，但是如上所述，其还可通过多种其他方式提供。在将第一位置存储为打开或关闭位置后，操作人员朝相反方向旋转操作装置3，直至封挡件1完成整个校准行程，并到达另一极限位置。也就是说，第二参考位置对应于完全关闭或完全打开位置当中的另一者。显然，如果第一参考位置为打开位置，则第二位置为关闭位置；反之亦然。随后，操作人员提供存储信号，以将第二参考位置在存储器5内存储为完全关闭或完全打开位置。如此，即完成校准过程，传感器系统已了解封挡件1处于哪一位置，以及其需要旋转多少圈之后才能到达相反极限位置。如此，当操作装置3被转动时，传感器系统4的传感器8将检测操作装置3的旋转角度以及相应旋转的旋转方向，以使得处理器件12能够根据相对于所存储的第一和第二参考位置的已旋转角度和旋转方向确定封挡件3的实际位置。

然而，在其他实施方式中，校准过程可进一步包括：在第二参考位置存储后，操作人员再次将操作装置3沿第一方向旋转，直至封挡件1完成第一额外行程，并再次到达第一参考位置。随后，仅在当校准行程的被检测旋转角度与第一额外行程所的被检测旋转角度基本相同时，确认正确校准结果。正确校准结果通过向外部无线通信装置6发送校准确认信号的方式确认，以使得操作人员了解传感器系统4已得到正确校准，随时可供正常操作。如果无法确认正确校准结果，则通过外部无线通信装置6告知操作人员，而操作人员必须重新进行上述校准过程。然而，在其他实施方式中，正确/不正确校准结果可进一步或改而由与前文结合位置指示器举例描述的相同装置按照相同方式传送。

在本实施方式中，校准确认信号通过位置指示信息传送至外部无线通信装置6，在本实施方式中，位置指示信息由发送器通过蓝牙(Bluetooth)协议发送，但是在其他实施方式中，传感器系统4可包括用于发送校准确认信号的专用装置，而且该信号可通过前文举例说明的其他协议发送。

在其他实施方式中，为了降低不正确校准结果的风险，还仅在当传感器系统4的传感器8检测到校准行程的旋转方向与第一额外行程的旋转方向相反时，确认正确校准结果。

在其他实施方式中，校准过程可进一步包括，在存储第二参考位置之后，校准过程还包括：再次沿第一方向旋转操作装置3，直至封挡件1完成第一额外行程，并再次到达第一参考位置，然后再次沿第二方向旋转操作装置3，直至封挡件1完成第二额外行程，并再次到达第二参考位置。随后，仅在当两个校准行程，即第一额外行程和第二额外行程的所检测旋转角度基本相同且传感器系统4的传感器8检测出校准行程和/或第二额外行程的旋转方向与第一额外行程的旋转方向相反时，确认正确校准结果。

图4为包括两个传感器8的传感器系统4的俯视图。

在本实施方式中，传感器系统4包括参考部件7，参考部件7包括由两个永磁体16，17形成的盘状物。第一磁体16的北极朝上且朝向传感器8，第二磁体17的南极朝上且朝向传感器8。然而，在其他实施方式中，磁体16，16可改而设置为同一磁极朝向同一方向，但强度不同。

在本实施方式中，参考部件7包括凸臂32形式的固定件9，凸臂32设置为与表面盒体外壳24的凸壁33接合，以使得参考部件7相对于操作装置3固定至无法转动。在本实施方式中，传感器系统4还包括相互隔开的两个传感器8，相互位移角度MA为90度。然而，在其他实施方式中，相互位移角度MA可以更小，如75度、60度、45度或者甚至更小。或者，相互位移角度MA可以更大，如120度、135度、180度或者甚至更大。此外/或者，系统4可包括其他数量的传感器8，如一个、三个、四个或甚至更多个。

在本实施方式中，传感器8通过连接件10(图4中未示出)与操作装置3连接，以使得这些传感器在操作装置3被转动时在参考部件7上方旋转。

当传感器8转动时，两个传感器8当中的一个将从两个磁体16，17当中的一个移至两个磁体16，17当中的另一个，同时传感器8将检测到相应的磁极变化。当已知检测到磁极变化的传感器为两个传感器当中的哪一个时，即同时实现旋转方向的检测。此外，通过跟踪每一传感器检测到磁极变化的次数(及其发生的顺序)，即同时实现旋转角度(即旋转圈数)的检测，检测分辨率为90度。

在本实施方式中，传感器8为适于检测磁极变化的霍尔效应传感器，而参考部件7包括磁体，但是在其他实施方式中，传感器8可以为电感式传感器，其中，在参考部件7中，图4中的第一磁体部件16可由铁类金属形成，图4中的第二磁体部件17可由非铁金属形成，而电感式传感器检测金属变化。

图5所示为包括一个传感器8的传感器系统4的俯视图。

在本实施方式中，参考部件7由包括磁体装置34的盘状物形成，磁体装置34具有不同数目的永磁体且处于不同的90度位置。因此，在本实施方式中，单个传感器能够通过检测不同位置处的磁场大小而实现旋转角度和旋转方向的检测。在根据这一原理的其他实施方式中，磁体可形成为一定程度上连续且具有逐渐增大的磁场，从而提高分辨率，并消除传感器8无法检测到磁体的“死区位置”。

图6所示为包括一个传感器8和多个磁体16，17的传感器系统4的俯视图。

在本实施方式中，参考部件7包括若干磁体，这些磁体基本上头尾相接布置，而且所有磁体均面向同一旋转方向。如此，当传感器8或参考部件随操作装置3一道旋转时，传感器可监测在通过同一磁体时磁极变化是否以逐渐变化的方式进行，或者在通过相邻磁体时磁极变化是否以突然变化的方式进行，从而实现旋转方向的检测。所检测到的旋转角度的分辨率由磁体数目决定，因此，在本实施方式中，分辨率为45度。

以上已结合图4、图5及图6，对传感器8和参考部件7的不同具体实施方式进行了描述。然而，本领域技术人员可以理解的是，旋转角度和方向还可通过多种其他方式进行检测。例如，在其他实施方式中，传感器8和参考部件7可进一步或改而形成为旋转编码器系统，其中，传感器8为光电管，该光电管用于通过检测构成参考部件且处于旋转状态的盘状物上的孔洞而检测方向，孔洞的尺寸例如逐渐增大，或者可通过电势计系统、转速计等检测旋转角度和方向。

以上，已参考阀2、封挡件1、传感器系统4等的具体示例，对本发明进行了举例说明。然而，应该理解的是，本发明不限于上述具体示例，而是还可在权利要求中规定的本发明范围之内按照多种不同方式进行设计和变更。

列表

1.封挡件

2.阀

3.操作装置

4.传感器系统

5.存储器

6.外部通信设备

7.参考部件

8.传感器

9.固定装置

10.连接件

11.输入接收器

12.处理装置

13.位置指示器

14.无线位置传送器

15.电源单元

16.第一磁体

17.第二磁体

18.操作装置旋转轴线

19.延伸装置

20.楔形件螺母

21.主轴

22.温度传感器

23.表面盒体

24.延伸装置外壳

25.延伸杆

26.表面盒体外壳

27.盒盖

28.传感器支架

29.第一内部传送器

30.第二内部传送器

31.太阳能电池

32.凸臂

33.凸壁

34.磁体装置

MA.相互位移角度

Claims (27)

1.一种确定包括操作装置(3)的阀(2)内封挡件(1)位置的方法，所述操作装置(3)构造为使得所述封挡件(1)依所述操作装置(3)的旋转方向在打开位置和关闭位置之间移动，所述方法包括如下步骤：

·至少将传感器系统(4)的参考部件(7)或传感器(8)连接至所述操作装置(3)，以使得所述传感器系统(4)检测所述操作装置(3)的旋转角度以及所述旋转的所述旋转方向；

·通过

ο沿第一方向旋转所述操作装置(3)直至所述封挡件(1)到达所述封挡件(1)处于完全关闭或完全打开位置的第一参考位置，

ο将所述第一参考位置在存储器(5)内存储为所述完全关闭或所述完全打开位置，

ο沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述操作装置(3)直至所述封挡件(1)完成校准行程且到达所述完全关闭或完全打开位置的第二参考位置，

ο将所述第二参考位置在所述存储器(5)内存储为所述完全关闭或所述完全打开位置，

校准所述传感器系统(4)；

·旋转所述操作装置(3)，并同时通过所述传感器系统(4)检测所述操作装置(3)的所述旋转角度以及所述旋转的旋转方向；以及

·根据相对于所述第一参考位置和所述第二参考位置的所述被检测旋转角度和所述被检测旋转方向，确定所述封挡件(1)的位置。

2.根据权利要求1的方法，其中，在存储所述第二参考位置后，所述传感器系统(4)的所述校准还包括如下步骤：再次沿所述第一方向旋转所述操作装置(3)，直至所述封挡件(1)完成第一额外行程且再次到达所述第一参考位置；以及当所述校准行程的所述被检测旋转角度与所述第一额外行程的所述被检测旋转角度基本相同时，确认正确校准。

3.根据权利要求2的方法，其中，仅在当所述传感器系统(4)检测到所述校准行程的所述旋转方向与所述第一额外行程的所述旋转方向相反时，确认正确校准。

4.根据权利要求1的方法，其中，在存储所述第二参考位置后，所述传感器系统(4)的所述校准还包括如下步骤：再次沿所述第一方向旋转所述操作装置(3)，直至所述封挡件(1)完成第一额外行程且再次到达所述第一参考位置，然后再次沿所述第二方向旋转所述操作装置(3)，直至所述封挡件(1)完成第二额外行程且再次到达所述第二参考位置；以及当两个所述校准行程，即所述第一额外行程和所述第二额外行程的所述被检测旋转角度基本相同时，确认正确校准。

5.根据权利要求4的方法，其中，仅在当所述传感器系统(4)检测到所述校准行程和/或所述第二额外行程的所述旋转方向与所述第一额外行程的所述旋转方向相反时，确认正确校准。

6.根据前述权利要求当中任何一项的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：至少在响应于操作人员提供的启动信号而存储所述参考位置之前，启动所述传感器系统(4)。

7.根据前述权利要求当中任何一项的方法，其中，所述第一参考位置和所述第二参考位置响应于操作人员提供的存储信号而存储。

8.根据权利要求6或7的方法，其中，所述启动信号和/或所述存储信号自外部无线通信装置(6)通过无线方式传送。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述外部无线通信装置(6)为移动电话。

10.一种检测包括操作装置(3)的阀(2)内封挡件(1)位置的传感器系统(4)，所述操作装置(3)构造为使得所述封挡件(1)依所述操作装置(3)的旋转方向在打开位置和关闭位置之间移动，所述传感器系统(4)包括：

至少一个参考部件(7)；

用于检测所述参考部件(7)的至少一个传感器(8)，

其中，所述参考部件(7)和所述传感器(8)当中的一者包括供保持于固定位置的固定件(9)，所述参考部件(7)和所述传感器(8)当中的另一者包括供刚性连接至所述操作装置(3)的连接件(10)，以使得所述参考部件(7)和所述传感器(8)设置为在所述操作装置(3)旋转时彼此相对旋转，所述至少一个参考部件(7)和所述至少一个传感器(8)设置为使得所述操作装置(3)的所述旋转角度和所述旋转方向由所述至少一个传感器(8)检测，

其中，所述传感器系统(4)还包括：

用于存储至少一个参考位置的存储器(5)；

用于接收存储信号的输入接收器(11)，所述存储信号设置用于启动所述至少一个参考位置的存储；以及

设置用于根据所述至少一个参考位置以及来自所述至少一个传感器(8)的旋转角度和旋转方向相关输入确定所述封挡件(1)位置的处理器件(12)。

11.根据权利要求10的传感器系统(4)，其中，所述输入接收器(11)包括通过无线方式接收所述存储信号的无线输入接收器。

12.根据权利要求10或11的传感器系统(4)，其中，所述传感器系统(4)还包括用于通过无线方式将所述存储信号传送给所述输入接收器(11)的外部无线通信装置(6)。

13.根据权利要求10至12当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述传感器系统(4)还包括用于将所述封挡件(1)的所述已确定位置传送给用户的位置指示器(13)。

14.根据权利要求10至13当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述传感器系统(4)还包括用于将所述封挡件(1)的所述已确定位置通过无线方式传送给外部无线通信装置(6)的无线位置传送器(14)。

15.根据权利要求10至14当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述传感器系统(4)还包括用于至少向所述传感器(8)和所述处理器件(12)提供电力的供电单元(15)。

16.根据权利要求10至15当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述至少一个参考部件(7)包括至少一个永磁体。

17.根据权利要求10至16当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述至少一个传感器(8)包括至少一个霍尔效应传感器。

18.根据权利要求10至17当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述至少一个参考部件(7)由以沿平行于旋转轴线(18)的方向极性彼此相反的方式设于所述操作装置(3)的所述旋转轴线(18)相对两侧的第一磁体(16)和第二磁体(17)形成。

19.根据权利要求18的传感器系统(4)，其中，所述至少一个传感器(8)包括在垂直于所述操作装置(3)的所述旋转轴线(18)的平面内以90度的相互位移角度(MA)设置的两个传感器(8)。

20.根据权利要求10至19当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述操作装置(3)包括自所述阀(2)延伸而出的延伸装置(19)。

21.根据权利要求10至20当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述至少一个参考部件(7)或所述至少一个传感器(8)相对于所述阀(2)保持于固定位置。

22.根据权利要求10至21当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述至少一个参考位置至少包括与所述封挡件(1)处于完全关闭或完全打开位置当中一者的位置对应的第一参考位置以及与所述封挡件(1)处于所述完全关闭或完全打开位置当中另一者的位置对应的第二参考位置。

23.根据权利要求10至22当中任何一项的传感器系统(4)，其中，至少所述至少一个传感器(8)、所述存储器(5)、所述输入接收器(11)以及所述处理器件(12)形成为单个互连单元。

24.根据权利要求10至23当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述传感器系统(4)还包括温度传感器(22)。

25.根据权利要求10至24当中任何一项的传感器系统(4)，其中，所述存储器(5)包括用于存储至少两个参考位置的装置。

26.根据权利要求10至25当中任何一项的传感器系统(4)，其中，根据权利要求1至9当中任何一项的方法由所述传感器系统(4)执行。

27.根据权利要求10至26当中任何一项的传感器系统(4)的检测多回转阀(2)内封挡件(1)位置的用途。

Images