一种智慧阀门的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种智慧阀门，属于阀门【技术领域】。它解决了现有的供暖及空调系统中阀门调节不便而造成能源消耗大的问题。本智慧阀门包括阀体、阀杆以及阀芯，阀杆的内端与阀芯固连，其外端伸出阀体且与一能驱动其动作的执行器相连接，智慧阀门还包括控制器、能检测阀体的阀前与阀后之间的压差的压差检测单元、显示器以及能向控制器输入设定流量或者设定阀门开度信息的按键单元，执行器、压差检测单元、显示器和按键单元均与控制器相连接，且控制器能接收按键单元输入的设定参数和压差检测单元检测到的压差值进行处理并发送相应的控制信号控制执行器驱动所述的阀杆动作。本智慧阀门具有便于管理和调节的优点。
【专利说明】一种智慧阀门
【技术领域】
[0001]本实用新型属于阀门【技术领域】，涉及一种智慧阀门。
【背景技术】
[0002]随着城市的发展，建筑将超越工业、交通等行业而居社会能耗首位，达到30%?40%以上，建筑节能将成为节能降耗的工作重点。大型公共建筑能耗总量大、单位能耗高、节能潜力大、工作易实施，经调研发现，大型公共建筑普遍存在10%?30%的节能潜力。
[0003]其中，建筑中的供暖和空调系统是能耗较大的部分，其主要通过水流的输送来达到热能传输的目的。在此水流的输送过程中，管路中的阀门用于调节水流输送的流量大小以及开关。
[0004]然而，目前的供暖及空调系统中，阀门设置后均较少调节，即便是用户的供热需求或者季节变化。而在阀门调节时，需要管理人员携带专用的仪器设备前往调节，存在流量调节不灵活，调节不及时而造成能源浪费，能耗大，调节方式单一以及不便管理的问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种调节方便的能使供暖及空调系统的能耗降低的智慧阀门。
[0006]本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现:
[0007]—种智慧阀门，包括阀体、阀杆以及设置于阀体内的阀芯，所述的阀杆的内端与上述阀芯固连，其外端伸出上述阀体且与一能驱动其动作的执行器相连接，其特征在于，所述的智慧阀门还包括控制器、能检测上述阀体的阀前与阀后之间的压差的压差检测单元、显示器以及能向上述控制器输入设定流量或者设定阀门开度信息的按键单元，所述的执行器、压差检测单元、显示器和按键单元均与上述控制器相连接，且所述的控制器能接收上述按键单元输入的设定参数和压差检测单元检测到的压差值进行处理并发送相应的控制信号控制上述执行器驱动所述的阀杆动作。
[0008]本智慧阀门可根据用户的需求直接通过设置于智慧阀门上的按键单元以及显示屏输入所需的设定流量或者设定阀门开度，其中，阀门开度信息可结合压差检测单元检测到的阀前阀后压差以及阀门的相应参数(管径等)，通过预设的公式换算为阀门流量。调节方便，使得管理人员能根据用户的需求或者季节的变换及时调节各处的流量，减少了能源的浪费，降低了能耗。这里，阀芯为平衡阀芯，可以省力且避免水流对阀芯的撞击，延长其使用寿命。
[0009]在上述的一种智慧阀门中，所述的智慧阀门还包括能向上述控制器输入模拟控制信号的模拟量输出单元，上述按键单元还具有能切换所述的控制器的控制方式的切换模块，所述的模拟量输出单元与上述控制器相连接。控制器能根据切换模块输入的控制方式选择性地选择模拟控制方式(根据模拟量输出单元输入的模拟信号进行控制)或者数字控制方式(根据按键单元输入的设定参数进行控制)，并根据接收到的设定参数以及压差检测单元检测的压差信号控制执行器调节阀门的开度。
[0010]在上述的一种智慧阀门中，所述的智慧阀门还包括与上述控制器相连接的能与远程终端进行数据通讯的通讯单元。在控制器上设置RS-485通讯接口，使此款阀门具备了远程控制和集中控制的能力，远程控制系统可以通过此通讯接口设置阀门的开度和流量，类似于按键单元的设置。
[0011 ] 在上述的一种智慧阀门中，所述的控制器上还连接有温度传感器，该温度传感器能检测上述阀体中流经的介质的温度。控制器能根据该温度传感器发送的温度信息判断系统运行的是制热或是制冷模式，制冷或者制热所需的水流量和调节有所不同。
[0012]在上述的一种智慧阀门中，所述的执行器包括驱动电机、能控制驱动电机工作的电机驱动器以及传动齿轮，所述的电机驱动器与上述控制器相连接，所述的驱动电机的输出端通过所述的传动齿轮与上述阀杆连接。
[0013]在上述的一种智慧阀门中，所述的执行器还包括与上述传动齿轮对应连接的手动手轮。除电动驱动阀门动作外，还可通过该手动手轮来调节阀门的开度。
[0014]在上述的一种智慧阀门中，所述的执行器处还设置有能检测上述阀杆的位置状态的位移传感器，该位移传感器与上述控制器相连接。通过位移传感器检测阀门开度信息，使得控制器的控制为闭环控制，控制更精确且便于显示。
[0015]在上述的一种智慧阀门中，所述的模拟量输出单元为温控器。模拟量输出单元也可以是其他控制系统。
[0016]在上述的一种智慧阀门中，所述的压差检测单元为压差传感器。压差检测单元也可为两个压力传感器，一前一后地分设于阀芯前后的阀体的测试口处。
[0017]一种智慧阀门的控制方法，利用智慧阀门来调节流经智慧阀的液态介质的流量，其特征在于，所述的控制方法包括如下步骤:
[0018]a、初始化:初始化智慧阀门的控制参数设置以及显示设置；
[0019]b、检测控制方式:读取输入的控制方式设置，并判断智慧阀门的控制方式，如选择模拟信号控制，则进入步骤c ;如选择数字信号控制，则进入步骤d ；
[0020]C、模拟信号控制:采集智慧阀门目前的阀门开度以及输入的模拟信号，将模拟信号转换为相应的阀门开度信号，将该设定的阀门开度信号与智慧阀门目前的阀门开度对t匕，并输出相应的控制信号控制智慧阀门的开度向设定开度调节；
[0021]d、数字信号控制:采集智慧阀门目前的阀门开度以及输入的数字信号，将数字信号转换为对应的阀门开度信号，将该设定的阀门开度信号与智慧阀门目前的阀门开度对t匕，并输出相应的控制信号控制智慧阀门的开度向设定开度调节。
[0022]在上述的一种智慧阀门的控制方法中，在步骤a与步骤b之间，先读取阀门的参数数据。读取包括型号、管径等在内的参数，用于显示和计算。
[0023]在上述的一种智慧阀门的控制方法中，阀门参数数据读取后，采集输入的数字信号并进行显示，再进入步骤b。
[0024]作为另一种情况，在上述的一种智慧阀门的控制方法中，所述的步骤b中，如选择数字信号控制，则先采集输入的数字信号并进行显示，再进入步骤d。
[0025]在上述的一种智慧阀门的控制方法中，所述的数字信号包括设定的阀门流量值和/或设定的阀门开度值。[0026]在上述的一种智慧阀门的控制方法中，先采集设定的阀门开度值，如未采集到输入的设定的阀门开度值，再采集设定的阀门流量值。
[0027]作为另一种情况，在上述的一种智慧阀门的控制方法中，先采集设定的阀门流量值，如未采集到输入的设定的阀门流量值，再采集设定的阀门开度值。
[0028]在上述的一种智慧阀门的控制方法中，所述的步骤c和步骤d中，转换得到设定的阀门开度信号后，采集智慧阀门中流经的介质的温度并判断制冷或制热模式，再根据预设的制冷或制热调整参数，调整该设定的阀门开度信号。制冷或制热模式的流量需求不同，可通过预先输入到控制器中的相应参数或者列表来对设定的参数进行调整。
[0029]与现有技术相比，本智慧阀门具有以下优点:
[0030]1、本智慧阀门可通过输入模拟信号或者直接通过按键输入数字信号这两种控制方式来调节阀门的开度，进而调整阀门处的流量，调节方便，调节方式多样，管理人员可及时地根据用户需要调整供暖或者空调系统处的流量，减少不必要的能源消耗，能耗较低。
[0031]2、本智慧阀门能通过远程控制终端集中控制若干个智慧阀处的流量，便于管理和调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本智慧阀门的原理结构框图。
[0033]图2是本智慧阀门的控制方法的流程图。
[0034]图中，1、执行器；11、驱动电机；12、电机驱动器；13、传动齿轮；14、手动手轮；2、控制器；3、压差检测单元；4、显示器；5、按键单元；51、增大键；52、减小键；53、切换键；6、模拟量输出单元；7、通讯单元；8、温度传感器；9、位移传感器。
【具体实施方式】
[0035]以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0036]本智慧阀门包括阀体、阀杆以及设置于阀体内的阀芯，阀杆的内端与阀芯固连，其外端伸出阀体且与一能驱动其动作的执行器I相连接。如图1所示，本智慧阀门还包括控制器2以及均与控制器2相连接的能检测阀体的阀前与阀后之间的压差的压差检测单元3、显示器4、能检测阀体中流经的介质的温度的温度传感器8、能向控制器2输入模拟控制信号的模拟量输出单元6、能向控制器2输入设定流量或者设定阀门开度信息的按键单元5和能与远程终端进行数据通讯的通讯单元7。
[0037]具体地说，按键单元5包括用于增加输入的流量值或开度值的增大键51、用于减小输入的流量值或开度值的减小键52以及能切换界面的切换键53 ;执行器I包括手动手轮14、驱动电机11、能控制驱动电机11工作的电机驱动器12以及传动齿轮13，电机驱动器12与控制器2相连接，驱动电机11的输出端通过传动齿轮13与阀杆连接，手动手轮14与传动齿轮13对应连接。
[0038]在本实施例中，控制器2选用AVR系列单片机中的ATmega88 ;模拟量输出单元6为温控器，也可选用其它能输出模拟控制信号的控制系统；压差检测单元3为压差传感器，当然也可选用两个压力传感器，一前一后地分设于阀芯前后的阀体上的测试口处；通讯单元I为设置于控制器2上的RS-485通讯接口，使此款阀门具备了远程控制和集中控制的能力，远程控制系统可以通过此通讯接口设置阀门的开度和流量，类似于按键单元5的设置；阀芯选用平衡阀芯，可以省力且避免水流对阀芯的撞击，延长其使用寿命；执行器I处还设置有能检测阀杆的位置状态的位移传感器9，该位移传感器9与控制器2相连接，用于反馈阀杆位置信息。控制器2、按键单元5、显示器4以及执行器I均集成于阀体上的一个壳体内。
[0039]本智慧阀门可根据用户的需求直接通过设置于智慧阀门上的按键单元5以及显示屏或者远程控制终端或者温控器输入所需的设定流量或者设定阀门开度来实现对阀门的控制。其中，阀门开度信息可结合压差检测单元3检测到的阀前阀后压差以及阀门的相应参数(管径等)，通过预设的公式换算为阀门流量，反之亦然。调节较为方便，使得管理人员能根据用户的需求或者季节的变换及时调节各处的流量，减少了能源的浪费，降低了能耗。
[0040]为方便显示和操作控制，将连接在阀体上的显示器4处的显示分为四个界面，通过切换键53在各个界面之间依次切换，增大键51和减小键52的作用在各个界面中不同:第一画面(显示公司名称、阀门规格型号等信息)；第二画面(显示阀门的设定开度、阀门的即时开度、阀门的即时流量以及流量单位)；第三画面(显示阀门的设定流量、阀门的即时开度、阀门的即时流量以及流量单位)以及第四画面(显示模拟信号控制方式与数字信号控制方式的选项)。本智慧阀门的控制方法具体包括如下步骤:
[0041]a、初始化:初始设置单片机中各寄存器，初始化显示寄存器，显示初始画面；
[0042]al、读取阀门的参数数据(包括阀门的规格型号、管径等在内的参数，用于显示和计算)，如没有阀门参数，则显示“无阀门数据”;如读取到阀门参数，则显示第一画面并进入下一步；
[0043]a2、检测切换键53的按下，进入第二画面并进入下一步；
[0044]a3、检测增大键51和减小键52的按下，分别增大或者减小设定的阀门开度值并通过显示器4显示；
[0045]a4、检测切换键53的按下，保存设定的阀门开度值并进入第三画面；
[0046]a5、检测增大键51和减小键52的按下，分别增大或者减小设定的阀门流量值并通过显示器4显示；
[0047]a6、检测切换键53的按下，保存设定的阀门流量值并进入第四画面；这里，可仅输入设定的阀门开度值或者阀门的流量值；
[0048]b、检测增大键51和减小键52的按下，分别选择模拟信号控制与数字信号控制，并在按下切换键53后保存设置，如选择模拟信号控制，则进入步骤c ;如选择数字信号控制，则进入步骤d;这里，如要选择模拟信号控制，之前可不输入阀门的设定流量和设定开度值；
[0049]C、模拟信号控制:采集位移传感器9检测到的智慧阀门目前的阀门开度以及温控器输入的模拟信号，将模拟信号转换为相应的阀门开度信号，将该设定的阀门开度信号与智慧阀门目前的阀门开度对比，并输出相应的控制信号给电机驱动器12，控制驱动电机11驱动阀杆动作，使智慧阀门的开度向设定开度调节；
[0050]d、数字信号控制:采集位移传感器9检测到的智慧阀门目前的阀门开度以及按键单元5或者远程控制终端输入的数字信号(阀门开度值或流量值)，将阀门流量值转换为对应的阀门开度信号，将该设定的阀门开度信号与智慧阀门目前的阀门开度对比，并输出相应的控制信号给电机驱动器12，控制驱动电机11驱动阀杆动作，使智慧阀门的开度向设定开度调T1。
[0051]除以上技术方案外，以上的第二画面至第四画面可根据实际需要进行调整，则相应的控制步骤也可依次进行替换；按键单元5也可包括用于输入参数的数字输入键和用于切换控制方式的控制方式转换键；步骤c和步骤d中，转换得到设定的阀门开度信号后，还可通过温度传感器8采集智慧阀门中流经的介质的温度，将之与设定值对比，判断制冷或是制热模式，再根据预设的制热或者制冷调整参数，调整该设定的阀门开度信号。
[0052]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种智慧阀门，包括阀体、阀杆以及设置于阀体内的阀芯，所述的阀杆的内端与上述阀芯固连，其外端伸出上述阀体且与一能驱动其动作的执行器(I)相连接，其特征在于，所述的智慧阀门还包括控制器(2)、能检测上述阀体的阀前与阀后之间的压差的压差检测单元(3)、显示器(4)以及能向上述控制器(2)输入设定流量或者设定阀门开度信息的按键单元(5)，所述的执行器(I)、压差检测单元(3)、显示器(4)和按键单元(5)均与上述控制器(2)相连接，且所述的控制器(2)能接收上述按键单元(5)输入的设定参数和压差检测单元(3)检测到的压差值进行处理并发送相应的控制信号控制上述执行器(I)驱动所述的阀杆动作。
2.根据权利要求1所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的智慧阀门还包括能向上述控制器(2)输入模拟控制信号的模拟量输出单元(6)，上述按键单元(5)还具有能切换所述的控制器(2)的控制方式的切换模块，所述的模拟量输出单元(6)与上述控制器(2)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的智慧阀门还包括与上述控制器(2)相连接的能与远程终端进行数据通讯的通讯单元(7)。
4.根据权利要求1或2所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的控制器(2)上还连接有能检测上述阀体中流经的介质的温度的温度传感器(8)。
5.根据权利要求1所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的执行器(I)包括驱动电机(11)、能控制驱动电机(11)工作的电机驱动器(12)以及传动齿轮(13)，所述的电机驱动器(12)与上述控制器(2)相连接，所述的驱动电机(11)的输出端通过所述的传动齿轮 (13)与上述阀杆连接。
6.根据权利要求5所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的执行器(I)还包括与上述传动齿轮(13)对应连接的手动手轮(14)。
7.根据权利要求1或5或6所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的执行器(I)处还设置有能检测上述阀杆的位置状态的位移传感器(9)，该位移传感器(9)与上述控制器(2)相连接。
8.根据权利要求2所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的模拟量输出单元(6)为温控器。
9.根据权利要求1或2所述的一种智慧阀门，其特征在于，所述的压差检测单元(3)为压差传感器。
【文档编号】F16K31/04GK203770794SQ201320855379
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】卓旦春 申请人:卓旦春