CN212776855U - 一种天然气管网在线数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于天然气检测技术领域，具体涉及一种天然气管网在线数据采集系统，包括控制装置和阀门驱动装置；阀门驱动装置安装在天然气管道的手动阀门上，阀门驱动装置包括安装在手动阀门上的底座，底座内设有电机，电机上设有驱动轴，驱动轴通过驱动杆连接在手动阀门的把手上；控制装置通过气体传感器采集天然气浓度，控制装置控制电机转动，电机转动时带动驱动杆绕驱动轴旋转，手动阀门的把手随驱动杆一同旋转，打开或关闭手动阀门。本实用新针对老旧厂区，在不改变原有天然气管道和手动阀门的基础上，能够采集厂区内的天然气浓度，并控制天然气管道上的手动阀门打开或关闭，从而在发生天然气泄漏等事故时，能够保障厂区内人员的人身安全。

Description

一种天然气管网在线数据采集系统

技术领域

本实用新型属于天然气检测技术领域，具体涉及一种天然气管网在线数据采集系统。

背景技术

随着人们越来越注重环保，大多数人家厨房里都选择用天然气，虽然使用很方便但也存在着许多安全隐患，人在睡着或者外出时如果发生意外泄露情况不及时处理很可能会造成很多危害，比如人吸入过量天然气中毒或天然气浓度过高引发火灾，这样的后果不堪设想。

现在新建的厂区在厂区天然气管网上通常都安装有然气报警器和电动阀门，但是一些老旧厂区，在厂区天然气管网上通常都没有安装然气报警器和电动阀门，只有老式的手动阀门，一旦发生然气泄漏无法进行控制报警。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型公开了一种天然气管网在线数据采集系统，针对老旧厂区，在不改变原有天然气管道和手动阀门的基础上，能够采集厂区内的天然气浓度，并控制天然气管道上的手动阀门打开或关闭，从而在发生天然气泄漏等事故时，能够保障厂区内人员的人身安全。

本实用新型提供了一种天然气管网在线数据采集系统，包括控制装置和阀门驱动装置，所述控制装置与阀门驱动装置中的电机电连接；

所述阀门驱动装置安装在天然气管道的手动阀门上，所述阀门驱动装置包括安装在手动阀门上的底座，所述底座为中空且上端开口的结构，所述底座内设有电机，所述电机上设有穿过所述开口的驱动轴，所述驱动轴通过驱动杆连接在所述手动阀门的把手上；

所述控制装置通过气体传感器采集天然气浓度，所述控制装置控制电机转动，所述电机转动时带动驱动轴转动，所述驱动杆绕驱动轴旋转，手动阀门的把手随驱动杆一同旋转，打开或关闭手动阀门。

优选地，所述驱动杆为L型结构，L型驱动杆的一端套设在驱动轴上，所述L型驱动杆的另一端套设在手动阀门的把手上。

优选地，所述驱动杆的一端设有第一通孔，所述驱动杆的另一端设有第二通孔，所述驱动杆通过第一通孔套设在驱动轴上，所述驱动杆通过第二通孔套设在手动阀门的把手上。

优选地，所述驱动轴包括驱动轴上部和驱动轴下部，所述驱动轴上部的直径小于驱动轴下部的直径；

所述驱动杆通过第一通孔套设在驱动轴上部。

优选地，所述驱动杆顶端设有螺纹帽，所述驱动杆的一端套设在驱动杆上后，所述螺纹帽拧在驱动杆顶端。

优选地，所述底座与所述手动阀门螺纹连接。

优选地，所述手动阀门上设有内螺纹，所述底座上设有外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相适配。

优选地，所述控制装置与远程终端通信。

优选地，所述控制装置包括微控制器、气体采集模块、报警模块、指示提醒模块、通信模块和电机驱动模块，所述微控制器分别与气体采集模块、报警模块、指示提醒模块、通信模块、电机驱动模块电连接，所述电机驱动模块与阀门驱动装置中的电机电连接。

优选地，所述微控制器采用的型号为STM32F103VET6。

本实用新型的技术方案，针对老旧厂区，在不改变原有天然气管道和手动阀门的基础上，能够采集厂区内的天然气浓度，并控制天然气管道上的手动阀门打开或关闭，从而在发生天然气泄漏等事故时，能够保障厂区内人员的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例中阀门驱动装置的结构示意图一；

图2为本实施例中阀门驱动装置的结构示意图二；

图3为本实施例中控制装置的电路原理框图；

图4为本实施例中气体采集模块的电路结构图；

图5为本实施例中报警模块的电路结构图；

图6为本实施例中指示提醒模块的电路结构图；

图7为本实施例中电机驱动模块的电路结构图；

图8为本实施例中电源模块的电路结构图。

附图标记：

1-天然气管道、2-手动阀门、3-底座、4-电机、5-驱动轴、6-驱动杆、7-螺纹帽

21-把手

61-第一通孔、62-第二通孔

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实施例提供了一种天然气管网在线数据采集系统，如图1和图2所示包括控制装置和阀门驱动装置，所述控制装置与阀门驱动装置中的电机电连接；

所述阀门驱动装置安装在天然气管道的手动阀门上，所述阀门驱动装置包括安装在手动阀门上的底座，所述底座为中空且上端开口的结构，所述底座内设有电机，所述电机上设有穿过所述开口的驱动轴，所述驱动轴通过驱动杆连接在所述手动阀门的把手上；

所述控制装置通过气体传感器采集天然气浓度，所述控制装置控制电机转动，所述电机转动时带动驱动轴转动，所述驱动杆绕驱动轴旋转，手动阀门的把手随驱动杆一同旋转，打开或关闭手动阀门。

本实施例中，气体传感器采集天然气浓度后，控制装置将天然气浓度与浓度阈值进行比较，当天然气浓度小于浓度阈值时，表明厂区内安全，当天然气浓度大于浓度阈值时，则表明存在天然气安全隐患，控制装置控制电机工作，电机顺时针转动，驱动轴随之顺时针转动，驱动杆和手动阀门的把手一起绕驱动轴顺时针旋转，从而将手动阀门打开；当检测到天然气浓度再次小于浓度阈值时，电机逆时针转动，驱动轴随之顺时针转动，驱动杆和手动阀门的把手一起绕驱动轴逆时针旋转，从而将手动阀门关闭。

本实施例的所述底座与所述手动阀门螺纹连接。所述手动阀门上设有内螺纹，所述底座上设有外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相适配。

本实施例的所述驱动杆为L型结构，L型驱动杆的一端套设在驱动轴上，所述L型驱动杆的另一端套设在手动阀门的把手上。

具体地，所述驱动杆的一端设有第一通孔，所述驱动杆的另一端设有第二通孔；所述驱动轴包括驱动轴上部和驱动轴下部，所述驱动轴上部的直径小于驱动轴下部的直径；所述驱动杆通过第一通孔套设在驱动轴上部，所述驱动杆通过第二通孔套设在手动阀门的把手上。

所述驱动杆顶端设有螺纹帽，所述驱动杆的一端套设在驱动杆上后，所述螺纹帽拧在驱动杆顶端。

本实施例中，底座上设有螺纹孔，将螺纹孔拧紧在手动阀门的外螺纹上，从而将底座稳定的安装在手动阀门上。然后将驱动杆的第二通孔套设在手动阀门的把手上，再将驱动杆的第一通孔套设在驱动杆上部，最后，将螺纹帽拧在驱动杆顶端(驱动杆顶端设有与螺纹帽相适配的螺纹)，从而将把手和驱动杆连接起来。

本实施例的所述控制装置与远程终端通信，如图3所示，所述控制装置包括微控制器、气体采集模块、报警模块、指示提醒模块、通信模块、电机驱动模块和电源模块，所述微控制器分别与气体采集模块、报警模块、指示提醒模块、通信模块、电机驱动模块电连接，所述电机驱动模块与阀门驱动装置中的电机电连接，所述电源模块为控制装置和阀门驱动装置供电。所述微控制器采用的型号为STM32F103VET6。

如图4所示，所述气体采集模块包括电阻R1和电阻R2；所述微控制器的采集端(STM32F103VET6的PA1引脚)经依次串联的电阻R1和电阻R2接地，所述电阻R1和电阻R2的公共端接气体传感器U1的输出端。本实施例中，气体传感器用于采集天然气浓度，并将天然气浓度发送给微控制器。

如图5所示，所述报警模块包括三极管Q1；

所述微控制器的报警端(STM32F103VET6的PA3引脚)经电阻R3接三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极经依次串联的扬声器YSQ和电阻R4接5V电源，所述扬声器YSQ的两端并接反向二极管D1。本实施例中，微控制器通过三极管Q1驱动扬声器工作，三极管Q导通，则扬声器工作，三极管Q1不导通，则扬声器不工作。

如图6所示，所述指示提醒模块包括电源指示灯LED1和气体指示灯LED2；

所述微控制器的第一指示端(STM32F103VET6的PA4引脚)经依次串联的电阻R5和电源指示灯LED1接地；所述微控制器的第二指示端(STM32F103VET6的PA5引脚)经依次串联的电阻R6和气体指示灯LED2接地。本实施例中，电源指示灯LED1用于指示电源状态，当没有电时，电源指示灯LED1点亮，从而提醒用户；气体指示灯LED2用于指示气体状态，当天然气超标时，气体指示灯LED2点亮，从而提醒用户。

本实施例的所述通信模块包括ESP826模块；所述微控制器的两个通信端分别与ESP826的两个通信端连接。微控制器通过ESP826模块与远程终端通信，可接收远程终端的指令，根据指令控制电机的工作状态。

如图7所示，所述电机驱动模块包括两个继电器；所述微处理器通过两个继电器RL1和RL2控制电机转动；

所述微处理器输出有两路电机驱动信号(STM32F103VET6的PC1、PC2引脚)，每一路电机驱动信号控制一个继电器的线圈电源通断，两个继电器的常开触点均接电源，一个继电器RL1的公共触点接电机的正相电源连接端M+，另一个继电器RL2的公共触点接电机的反相电源连接端M-，两个继电器的常闭触点均经过电阻R7接地。

本实施例中，微处理器通过继电器RL1控制电机顺时针转动，驱动轴随之正顺时针转动；微处理器通过继电器RL2控制电机逆时针转动，驱动轴随之逆时针转动。

如图8所示，电源模块包括第一转换芯片U2和第二转换芯片U3；

所述第一转换芯片U2的输入端接12V电池，所述第一转换芯片U2的输出端接第二转换芯片U3的输入端，所述第二转换芯片U3的输出端经依次串联的指示灯LED3和电阻R8接地，所述第一转换芯片U2的输出端输出5V电压，所述第二转换芯片U3的输出端输出3.3V电压。

本实施例的所述第一转换芯片U2采用的型号为LM7805CT，述第二转换芯片U3采用的型号为AMS11173。由于控制装置内的不同电子元件的工作电压不同，因此通过电源模块为工作电压是12V、5V和3.3V的电子元件供电。

本实用新型的技术方案，针对老旧厂区，在不改变原有天然气管道和手动阀门的基础上，控制装置能够采集厂区内的天然气浓度并进行报警，控制阀门驱动装置打开或关闭天然气管道上的手动阀门，从而在发生天然气泄漏等事故时，能够保障厂区内人员的人身安全。

这里，要说明的是，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，即使本实用新型涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，包括控制装置和阀门驱动装置，所述控制装置与阀门驱动装置中的电机电连接；

所述阀门驱动装置安装在天然气管道的手动阀门上，所述阀门驱动装置包括安装在手动阀门上的底座，所述底座为中空且上端开口的结构，所述底座内设有电机，所述电机上设有穿过所述开口的驱动轴，所述驱动轴通过驱动杆连接在所述手动阀门的把手上；

所述控制装置通过气体传感器采集天然气浓度，所述控制装置控制电机转动，所述电机转动时带动驱动轴转动，所述驱动杆绕驱动轴旋转，手动阀门的把手随驱动杆一同旋转，打开或关闭手动阀门。

2.根据权利要求1所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述驱动杆为L型结构，L型驱动杆的一端套设在驱动轴上，所述L型驱动杆的另一端套设在手动阀门的把手上。

3.根据权利要求2所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述驱动杆的一端设有第一通孔，所述驱动杆的另一端设有第二通孔，所述驱动杆通过第一通孔套设在驱动轴上，所述驱动杆通过第二通孔套设在手动阀门的把手上。

4.根据权利要求3所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述驱动轴包括驱动轴上部和驱动轴下部，所述驱动轴上部的直径小于驱动轴下部的直径；

所述驱动杆通过第一通孔套设在驱动轴上部。

5.根据权利要求4所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述驱动杆顶端设有螺纹帽，所述驱动杆的一端套设在驱动杆上后，所述螺纹帽拧在驱动杆顶端。

6.根据权利要求1所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述底座与所述手动阀门螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述手动阀门上设有内螺纹，所述底座上设有外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相适配。

8.根据权利要求1所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述控制装置与远程终端通信。

9.根据权利要求8所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述控制装置包括微控制器、气体采集模块、报警模块、指示提醒模块、通信模块和电机驱动模块，所述微控制器分别与气体采集模块、报警模块、指示提醒模块、通信模块、电机驱动模块电连接，所述电机驱动模块与阀门驱动装置中的电机电连接。

10.根据权利要求9所述的一种天然气管网在线数据采集系统，其特征在于，所述微控制器采用的型号为STM32F103VET6。

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