CN213272808U - 一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器 - Google Patents

Abstract

一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，MCU为核心处理器负责回水温度采集，水压采集，模拟量温度采集，电源状态采集，电机运行状态等数据采集，然后经过内嵌的PID算法计算，得到阀门位置，并控制电机使阀门开合度达到对应位置，从而实现调节回水温度值。通过NB‑IOT与云端进行数据交互，接收控制指令，还可以通过低功耗蓝牙与手机端蓝牙APP进行数据交互接收指令。采用无刷直流电机作为动力输出，输出扭矩可调可以输出大扭矩，可以带动大口径阀门进行调节。

Description

一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器

技术领域

本实用新型属于供热领域，尤其涉及一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器。

背景技术

随着我国城市化进程的推进，城市规模和人口急剧扩张，集中采暖负荷需求急速增加，同时随着人民生活水平的逐年提高，人们对供热质量的要求也日益提高。目前城市集中供热系统仍然采用传统的供热模式，几天不调，供热温度偏差大；换热站基本按环境平均温度调节，但调整不及时，容易出现供热不足或过量供热的现象；尤其远端用户经常处于室温偏低的，而近端用户却过度供热的情况，终端用户侧，没有任何有效测温手段，需上门测温，但多数仅在用户投诉时才进行测量。管理上，目前供热企业还比较粗放，基本上没有生产管理系统和能耗分析系统；甚至大多数企业没有客服系统，还是停留在人工电话接听和笔录，工作量较大，管理手段落后等现象。因此，无论从供热系统的运行模式上，还是从供热的管理方式上，均急需进行智能化和信息化改造

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术的问题，进而提供一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器。

本实用新型的技术方案：

一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，包括多个单元端调节智能执行器，每个单元端调节智能执行器均通过NB-IOT无线传输方式与云端监控系统建立信息传输；

单元端调节智能执行器包括主控单元，主控单元上连接有温度采集单元、NB-IOT无线传输单元、蓝牙通讯单元、RS485通信单元、模拟量输入输出单元、电机驱动单元和电源单元，每个主控单元均通过NB-IOT无线传输单元与云端监控系统建立信息传输；

所述电源单元用于主控单元供电；

所述温度采集单元实时采集供热总管上回水管道的回水温度；

蓝牙通讯单元与手机APP建立连接；

主控单元连接有电机驱动单元，电机驱动单元驱动无刷直流电机，无刷直流电机带动阀门运行；

云端监控系统通过NB-IOT无线传输单元下发温度目标值和参数，主控单元提取NB- IOT无线传输单元下发温度目标值和参数。

优选的：所述温度采集单元为型号QT18B20的温度传感器；主控单元为STM32F103微处理器。

优选的：所述电机驱动单元为L6229电机驱动芯片；所述无刷直流电机为FM4801-24NL 无刷直流电机。

优选的：所述RS485通信单元为SP3485EN-L的RS485收发器。

优选的：蓝牙通讯单元为低功耗蓝牙4.0无线通讯模组；NB-IoT无线传输单元为ML5535的NB-IoT模块；模拟量输入输出单元为LM258搭建的电路。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，通过主控单元控制温度采集单元实时采集单元回水管道回水温度，主控单元通过电机驱动单元控制无刷直流电机带动阀门运转，控制阀门的开度，主控单元通过NB-IOT模组与NB-IOT网络基站建立连接，通过SIM 卡注册网络，将温度数据、阀门数据通过NB-IOT模组ML5535传送到云端监控系统中，云端监控系统将供热单位选择的供热控制策略通过NB-IOT网络下发至单元端调节智能执行器，单元端调节智能执行器通过接收到的控制策略调节阀门开度，调整单元供热管道的回水温度，并将调整数据通过NB-IOT网络上传给监控系统。本实用新型有效的提高了供热温度的调节效率，能够解决供热企业的粗放管理，大大提高了整个供热系统的智能化管理。

一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器减少了传统供热工程人员到现场手动调节阀门的工作，采用远程调节，节约了调试成本和周期；宏观的监测整个供热区域的温度，可以对各个单元阀精确调节，开合精度达到了0.09°调节温度值精确到了0.1℃，提高了供热的精度，节约了能源；通过云端监控系统对供热策略进行分析，下发有效的调节命令，提高了供热单位的智能化管理；安装简单方便，可采用电源供电或电池供电，减少了施工成本。

附图说明

图1是一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器的系统结构图；

图2是单元端调节智能执行器内部结构图；

图3单元端调节智能执行器外壳图；

图4单元端调节智能执行器内部图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，包括多个单元端调节智能执行器，每个单元端调节智能执行器均通过 NB-IOT无线传输方式与云端监控系统建立信息传输；

单元端调节智能执行器包括主控单元，主控单元上连接有温度采集单元、NB-IOT无线传输单元、蓝牙通讯单元、RS485通信单元、模拟量输入输出单元、电机驱动单元和电源单元，每个主控单元均通过NB-IOT无线传输单元与云端监控系统建立信息传输；

所述电源单元用于主控单元供电；

所述温度采集单元实时采集供热总管上回水管道的回水温度；

蓝牙通讯单元与手机APP建立连接；

主控单元连接有电机驱动单元，电机驱动单元驱动无刷直流电机，无刷直流电机带动阀门运行；

云端监控系统通过NB-IOT无线传输单元下发温度目标值和参数，主控单元提取NB- IOT无线传输单元下发温度目标值和参数。

所述温度采集单元为型号QT18B20的温度传感器；主控单元为STM32F103微处理器。

所述电机驱动单元为L6229电机驱动芯片；所述无刷直流电机为FM4801-24NL无刷直流电机。

所述RS485通信单元为SP3485EN-L的RS485收发器。

所述蓝牙通讯单元为低功耗蓝牙4.0无线通讯模组；NB-IoT无线传输单元为ML5535 的NB-IoT模块；模拟量输入输出单元为LM258搭建的电路。

在本实施方式中，单元端调节智能执行器通过主控单元控制温度采集单元实时采集户端回水管道回水温度，主控制单元通过NB-IOT无线传输单元(NB-IOT模组)与NB-IOT网络基站建立连接，通过SIM卡注册网络，将温度数据与阀门数据通过NB-IOT模组ML5535 传送到云端监控系统中，能够进行实时监控单元总管回水温度及阀门的各项运行参数，同时云端监控系统根据实际的供热需求通过NB-IOT网络对各个单元调节阀控制器下发指令和读取参数值，通过无刷直流电机带动阀门运转，通过阀门的位置调整达到调节温度的目的。

当平台不下发指令的时候，单元调节阀可处于自动调节状态，直至调整到平台下发的自动调节目标。

此外，当网络信号不好的情况下，还可以通过手机蓝牙APP软件连接单元端调节智能执行器，通过手机蓝牙APP下发控制器调节参数，并将调节参数传输给控制单元，控制单元进行就地控制，此时手机蓝牙就如同遥控器一样方便的控制单元端调节智能执行器。本实用新型有效的提高了供热温度的调节效率，能够解决供热企业的粗放管理，大大提高了整个供热系统的智能化管理。

具体实施方式二：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，包括温度采集单元、控制单元、通讯接口；云端监控系统通过NB-IOT网络分别连接单元端调节智能执行器；云端监控系统用于接收单元端调节智能执行器传输的温度数据和阀门数据并对单元端调节智能执行器进行监测和控制，独立监测和控制各个单元端调节智能执行器。

所述的单元端调节智能执行器包括无刷直流电机、主控单元构成的电路主板、模组电路板和外壳。无刷直流电机与电路主板(主控单元)连接；无刷直流电机设置在外壳内部；模组电路板通过插接槽插接在电路主板上。

所述的单元端调节智能执行器还包括温度采集单元、无线传输单元、蓝牙通讯单元、 RS485通信单元、模拟量输入输出单元、主控制单元、电机驱动单元和电源单元；温度采集单元、无线传输单元、RS485通信单元、主控单元、电机驱动单元、电源单元安装在同一电路板上并设置在设备外壳内部；无线传输单元插接在电路主板上，并设置在外壳内部。

无线传输单元包括NB-IOT模组和SIM卡；主控制单元分别连接NB-IOT模组、RS485通信单元、温度采集单元、电机驱动单元和电源单元相连接；所述NB-IOT模组与SIM卡连接；

所述的电源单元负责给电路主板和无线传输单元供电；

所述的外壳表面设置有穿线孔，RS485总线通过穿线孔连接到户端调节阀控制器；外部电源通过穿线孔给户端调节阀控制器供电。

在本实施方式中，温度采集单元为型号QT18B20的温度传感器；主控单元为STM32F103 微处理器；电机驱动单元为L6229电机驱动芯片；无刷直流电机为FM4801-24NL无刷直流电机；RS485通信单元为SP3485EN-L的RS485收发器；蓝牙通讯单元为低功耗蓝牙4.0 无线通讯模组；NB-IoT无线传输单元为ML5535的NB-IoT模块；模拟量输入输出单元为LM258搭建的电路。

工作时，主控单元STM32F103控制温度采集单元QT18B20实时采集单元供热总管上回水管道的回水温度，主控单元提取NB-IOT下发温度目标值和PID参数，通过内部的PID 算法，计算除阀门应调节的位置，主控单元发出运行指令利用电机驱动单元驱动无刷直流电机带动阀门运行到对应的位置。运行到位后，智能执行器还将运行的位置值和当前回水温度上报给云端监控系统，云端监控系统接收单元端调节智能执行器传输的温度数据和阀门数据并对单元端调节智能执行器进行监测和控制，并将处理后的温度数据和阀门数据通过NB-IoT无线传输给主控单元STM32F103，随后主控单元STM32F103控制电机驱动单元驱动无刷直流电机实现阀门的开度调节，本实施方式中通过云端监控系统和主控单元实时进行相互数据传输，宏观的监测整个供热区域的温度，并实时对各个单元阀精确调节，调整单元供热管道的回水温度。

此外，当单元端调节智能执行器的NB-IoT无线传输信号弱时，通过手机APP通过蓝牙通讯单元控制主控制单元，此时温度目标值和PID调节参数来自于手机蓝牙APP，当智能执行器调节到位置后，将阀门位置值和温度调节值推送给手机蓝牙APP，此外，单元端调节智能执行器具有蓝牙通讯单元，蓝牙通讯单元与手机App连接，当单元端调节智能执行器发生故障时，维修人员可以通过手机App和蓝牙通讯单元建立连接，接收主控单元参数控制信息并及时进行故障修复。

单元端调节智能执行器还具有自检、复位、恢复出厂的功能。云端监控系统可以对智能执行器下发自检复位指令，也可以用手机蓝牙APP下发自检复位指令，在自检复位过程中，智能执行器可以发现是否有故障，并进行误差修正。如果需要智能执行器恢复至出厂状态，可以通过NB-IOT或蓝牙APP下发恢复出厂指令，智能执行器收到后，将擦除原有的参数配置和运行状态，开至100％位置，并恢复至出厂时的参数值。

供热公司可以通过云端监控系统分别调节设置在不同场所的单元端调节智能执行器从而控制回水温度，并可监测到单元回水温度与当前的阀门数据。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，其特征在于:包括多个单元端调节智能执行器，每个单元端调节智能执行器均通过NB-IOT无线传输方式与云端监控系统建立信息传输；

单元端调节智能执行器包括主控单元，主控单元上连接有温度采集单元、NB-IOT无线传输单元、蓝牙通讯单元、RS485通信单元、模拟量输入输出单元、电机驱动单元和电源单元，每个主控单元均通过NB-IOT无线传输单元与云端监控系统建立信息传输；

所述电源单元用于主控单元供电；

所述温度采集单元实时采集供热总管上回水管道的回水温度；蓝牙通讯单元与手机APP建立连接；

主控单元连接有电机驱动单元，电机驱动单元驱动无刷直流电机，无刷直流电机带动阀门运行；

云端监控系统通过NB-IOT无线传输单元下发温度目标值和参数，主控单元提取NB-IOT无线传输单元下发温度目标值和参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，其特征在于：所述温度采集单元为型号QT18B20的温度传感器；主控单元为STM32F103微处理器。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，其特征在于：所述电机驱动单元为L6229电机驱动芯片；所述无刷直流电机为FM4801-24NL无刷直流电机。

4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，其特征在于：所述RS485通信单元为SP3485EN-L的RS485收发器。

5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的户端调节阀智能执行器，其特征在于：蓝牙通讯单元为低功耗蓝牙4.0无线通讯模组；NB-IoT无线传输单元为ML5535的NB-IoT模块；模拟量输入输出单元为LM258搭建的电路。

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