物聯(lián)網(wǎng)平衡閥及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平衡閥，應(yīng)用于供暖管網(wǎng)水力平衡系統(tǒng)，用于實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的自動快速水力平衡，具體涉及一種物聯(lián)網(wǎng)平衡閥及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有供暖管網(wǎng)中采用的平衡閥多為數(shù)字鎖定平衡閥和自力式壓差平衡閥，實際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場管網(wǎng)平衡閥大部分都安裝在地下，如車庫、樓棟入口管道井內(nèi)等地方，經(jīng)常這些地方?jīng)]有無線信號，電源走線也很不方便。對管網(wǎng)的水力平衡都是手動調(diào)節(jié)，要對各個管網(wǎng)回路的參數(shù)測量很不方便，對平衡閥進(jìn)行操作本身也很不方便，水力平衡平衡效果評估非常困難，要將一個換熱站進(jìn)行平衡要花大量的時間。因此，現(xiàn)有系統(tǒng)中安裝的數(shù)字鎖定平衡閥和自力式壓差平衡閥基本都沒有進(jìn)行水力平衡的調(diào)節(jié)，很難起到調(diào)節(jié)系統(tǒng)水力平衡的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種物聯(lián)網(wǎng)平衡閥及其控制方法，該物聯(lián)網(wǎng)平衡閥能夠解決現(xiàn)有供暖系統(tǒng)二次網(wǎng)水力平衡評估困難、調(diào)節(jié)困難、調(diào)節(jié)時間長、調(diào)節(jié)完成后很難確認(rèn)是否調(diào)節(jié)平衡問題。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]物聯(lián)網(wǎng)平衡閥，包括兩端分別為進(jìn)口和出口的平衡閥體、安裝在平衡閥體上的電機(jī)支架以及用于采集平衡閥體溫度和流量同時控制平衡閥體開度的通信檢測控制模塊；
[0006]所述的電機(jī)支架上安裝有減速機(jī)構(gòu)、電機(jī)、壓差變送器、光電編碼器以及通信檢測控制模塊；
[0007]所述的平衡閥體內(nèi)部設(shè)置有閥芯以及與閥芯緊配結(jié)合的銅套，在銅套內(nèi)設(shè)置有螺桿，在螺桿頂端設(shè)置有減速機(jī)構(gòu)，在減速機(jī)構(gòu)的齒輪中心軸上安裝有光電編碼器；
[0008]所述的通信檢測控制模塊與遠(yuǎn)程服務(wù)器相連，該遠(yuǎn)程服務(wù)器根據(jù)通信檢測控制模塊采集到的信息分析計算平衡閥體的目標(biāo)流量，并將目標(biāo)流量信號通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給通信檢測控制模塊；
[0009]所述的通信檢測控制模塊與電機(jī)、光電編碼器、壓差變送器、溫度傳感器相連；
[0010]所述的電機(jī)與電源相連。
[0011]所述的減速機(jī)構(gòu)通過聯(lián)軸器與螺桿連接。
[0012]所述的通信檢測控制模塊包括安裝在平衡閥體底部的測壓閥、安裝在平衡閥體上的壓差變送器、安裝在平衡閥體側(cè)邊的溫度測量探頭以及安裝在壓差變送器和測壓閥之間的測壓銅管；所述的測壓閥有兩個，分別與平衡閥體的進(jìn)口和出口連通，用于測量平衡閥體閥前閥后壓差；
[0013]所述的溫度測量探頭與通信檢測控制模塊相連，所述的測壓閥通過測壓銅管與壓差變送器相連，壓差變送器與通信檢測控制模塊相連。
[0014]所述的電機(jī)支架通過螺絲與平衡閥體連接，且在電機(jī)支架與平衡閥體之間設(shè)置有密封墊。
[0015]所述的電源采用外接電源或者12-24V移動電源。
[0016]在減速機(jī)構(gòu)的上端安裝有電動手動機(jī)構(gòu)。
[0017]所述的通信檢測控制模塊通過433M無線自組網(wǎng)與3G、4G、GPRS、網(wǎng)口網(wǎng)關(guān)相連，進(jìn)而與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信。
[0018]所述的通信檢測控制模塊包含電源網(wǎng)絡(luò)模塊、射頻模塊、MCU模塊、基準(zhǔn)電壓模塊、電機(jī)控制模塊、繼電器、壓差變送器接口以及光電編碼器接口電路；
[0019]其中，射頻模塊與MCU模塊相連，MCU模塊的輸出端與電機(jī)控制模塊相連，電機(jī)控制模塊與繼電器相連，繼電器的輸出端與電機(jī)相連；
[0020]所述的MCU模塊還與基準(zhǔn)電壓模塊、壓差變送器接口及光電編碼器接口電路相連。
[0021]所述的電源網(wǎng)絡(luò)模塊包括電源接口，電源接口通過DC-DC模塊與LDO模塊連接，LDO模塊給MCU模塊、基準(zhǔn)電壓模塊、光電編碼器接口電路、電機(jī)控制模塊供電；電源接口通過BOOST電路給壓差變送器接口供電，外接電源經(jīng)過DC-DC模塊給射頻模塊以及繼電器線圈供電，同時也給LDO模塊供電。
[0022]一種物聯(lián)網(wǎng)平衡閥的控制方法，包括以下步驟:壓差變送器通過測壓閥測量閥前閥后的壓差，將壓差信號轉(zhuǎn)成電信號送到通信檢測控制模塊，該通信檢測控制模塊查詢存儲在內(nèi)部的Kv曲線計算閥門流量，通過其內(nèi)部的無線組網(wǎng)通信模塊將流量信號送到無線組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，然后將流量信號遠(yuǎn)傳到服務(wù)器端，服務(wù)器端經(jīng)過算法分析計算，計算出平衡閥的目標(biāo)流量，將目標(biāo)流量信息發(fā)送給無線組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，無線組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)再通過無線自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)地址信息發(fā)送到通信檢測控制模塊，通信檢測控制模塊將流量信息轉(zhuǎn)換成物聯(lián)網(wǎng)平衡閥的行程參數(shù)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，同時通信檢測控制模塊檢測光電編碼器的脈沖數(shù)目，以此來確定閥芯的行程；當(dāng)檢測到的物聯(lián)網(wǎng)平衡閥的實際流量值與目標(biāo)值一致時，通信檢測控制模塊控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，完成一次控制過程。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明由于本發(fā)明自身具有檢測壓差計算流量、溫度檢測、檢測閥門行程、無線組網(wǎng)通信、電機(jī)控制功能，極大的提高了水力平衡的效率，并且能夠?qū)崟r在線評估平衡效果，在后臺系統(tǒng)配合下，現(xiàn)場的平衡過程簡單高效，為廣泛水力平衡創(chuàng)造條件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決現(xiàn)有供暖系統(tǒng)二次網(wǎng)水力平衡評估困難、調(diào)節(jié)困難、調(diào)節(jié)時間長、調(diào)節(jié)完成后很難確認(rèn)是否調(diào)節(jié)平衡問題。使用時通過通信檢測控制模塊采集平衡閥體的溫度和閥前閥后壓差，再通過儲存在通信檢測控制模塊中的Kv曲線計算閥門流量，將采集到的信息通過通信檢測控制模塊發(fā)送到無線組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，然后再發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器端經(jīng)過算法分析計算，計算出平衡閥的目標(biāo)流量，將目標(biāo)流量信息發(fā)送給無線組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，無線組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)再通過無線自組網(wǎng)地址信息發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)閥門的通信檢測控制模塊，通信檢測控制模塊根據(jù)目標(biāo)流量，開大或關(guān)小閥門，再根據(jù)閥門的開度，查表得到閥門的Kv值，通過檢測壓差，計算實際流量，進(jìn)行負(fù)反饋，最終使實際流量與目標(biāo)流量相等；
[0025]更進(jìn)一步，具體通過設(shè)置在進(jìn)口和出口的兩個測壓閥實現(xiàn)平衡閥體閥前閥后壓差的采集。
[0026]更進(jìn)一步，本發(fā)明的電源采用外接電源或者移動電源使得平衡閥體安裝的位置更加靈活。
[0027]本發(fā)明控制方法整個過程都是自動實現(xiàn)，現(xiàn)場系統(tǒng)通過無線自組網(wǎng)經(jīng)無線網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程服務(wù)器通信，閥門的動作能夠精確控制，整個管網(wǎng)水力平衡的評估為在線實時評估，因此實現(xiàn)管網(wǎng)自動快速水力平衡。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)平衡閥的整體框圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的平衡閥體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明的通信檢測控制模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0031]其中，1、平衡閥體；2、閥芯；3、銅套；4、螺桿；5、電機(jī)支架；6、通信檢測控制模塊；
7、電動手動機(jī)構(gòu)；8、光電編碼器；9、壓差變送器；10、測壓銅管；11、減速機(jī)構(gòu)；12、測壓閥；13、溫度測量探頭;14、電源接口，15、DC-DC模塊，16、LDO模塊，17、BOOST電路，18、射頻模塊，19、MCU模塊，20、基準(zhǔn)電壓模塊，21,22為電機(jī)控制模塊，23、光電編碼器接口電路，24、25、繼電器，26、壓差變送器接口，27、電機(jī)。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0033]參見圖1和圖2，本發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)平衡閥包括兩端分別為進(jìn)口和出口的平衡閥體1、通過螺絲安裝在平衡閥體I上的電機(jī)支架5以及用于采集平衡閥體I溫度和流量同時控制平衡閥體開度的通信檢測控制模塊；在電機(jī)支架5與平衡閥體I之間設(shè)置有密封墊，該通信檢測控制模塊包括安裝在平衡閥體I的底部的用于測量平衡閥體I閥前閥后壓差的測壓閥12、安裝在電機(jī)支架5上的壓差變送器9、安裝在平衡閥體I側(cè)邊的溫度測量探頭13以及安裝在壓差變送器9和測壓閥12之間的測壓銅管10 ;溫度測量探頭13與通信檢測控制模塊6相連，測壓閥12通過測壓銅管10與壓差變送器9相連，壓差變送器9與通信檢測控制模塊6相連。
[0034]電機(jī)支架5上安裝有減速機(jī)構(gòu)11、電機(jī)27、壓差變送器9、光電編碼器8以及通信檢測控制模塊6，在減速機(jī)構(gòu)11的上端安裝有電動手動機(jī)構(gòu)7。
[0035]平衡閥體I內(nèi)部設(shè)置有閥芯2以及與閥芯2緊配結(jié)合的銅套3，在銅套3內(nèi)設(shè)置有螺桿4，在螺桿4頂端設(shè)置有減速機(jī)構(gòu)11，減速機(jī)構(gòu)11通過聯(lián)軸器與螺桿4連接，在減速機(jī)構(gòu)11的齒輪中心軸上安裝有光電編碼器8 ;通信檢測控制模塊6對平衡閥體I上的溫度、流量等信息進(jìn)行采集，然后通過無線自組網(wǎng)將信息傳送到無線網(wǎng)關(guān)，最后將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器端，遠(yuǎn)程服務(wù)器端對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算得出平衡閥體I的目標(biāo)流量，并將目標(biāo)流量傳到無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)根據(jù)無線自組網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)地址將閥門的流量信息發(fā)送給通信檢測控制模塊6，通信檢測控制模塊具有精確的閥門行程檢測，同時通信檢測控制模塊能夠精確的控制閥門的行程，從而使閥門實際流量與目標(biāo)流量一致，進(jìn)而實現(xiàn)對閥門的精確控制，實現(xiàn)快速水力平衡，通信檢測控制模塊6與電機(jī)及光電編碼器8相連；電機(jī)27與電源相連。電機(jī)27的供電采用外接電源或者移動電源。
[0036]本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)平衡閥的聯(lián)網(wǎng)是通過自主開發(fā)的433M無線組網(wǎng)系統(tǒng)來進(jìn)行組網(wǎng)，最后通