基于物联网的阀门装置的供热系统及家居预供热方法与流程

本发明涉及基于物联网的阀门装置、基于物联网的阀门装置的供热系统及家居预供热方法。

背景技术：

当寒冷的冬季来临，为了有个舒适的工作环境和生活环境，北方地区进行必要的采暖。随着北方地区的供暖季的到来，雾霾情况进一步加剧，燃煤导致大气污染并危害公众健康。

现有的供暖方式是基本为集中供暖，热用户只有两种选择方式：要么选择按房屋面积去供热企业交足额热费，要么办理停热。这种供热及计费方式存在不合理的地方，当用户阶段性的离开居住房屋时，供热公司仍然会按常态为其提供热量，这种情况会加剧雾霾污染程度，同时无法为热用户节约经济支出。

可见，现有的计量方式及费用支付方式太单一，不足以满足人们的需求。进而导致供热企业与热用户之间存在着矛盾，供热企业要耗费大量的人物、物力去收取热费，而热用户则会因各种类型的原因导致交热费的意愿不高，即使要交热费也存在不方便去供热企业指定地点的情况。

另外，随着农村煤改气的逐步深入，物联网进入家庭，如何例如智能家居来实现节能供热成为急需解决的技术问题，cn201110318001.7、cn201711455612.x不适合农村自给供热。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于物联网的阀门装置、基于物联网的阀门装置的供热系统及家居预供热方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于物联网的阀门装置，包括安装在墙壁之上的阀门支架、并联设置在阀门支架的两个结构相同的角阀壳体、设置在角阀壳体中的阀芯、以及下端与阀芯上端连接的阀体芯轴；其中一角阀壳体连接在进水管道上，一角阀壳体连接在回水管道上；

在阀体芯轴上端键连接有芯轴六方轴套；在阀门支架上竖直设置有开关导向架，水平设置在开关导向架一端的开关电机，在开关导向架上水平旋转设置有与开关电机传动连接的开关直线螺杆，在开关直线螺杆上设置有开关驱动头，在阀门支架设置在水平导向键，开关驱动头下端设置有与水平导向键纵向滑动连接的水平导向槽；

在开关驱动头横向两侧竖直设置有开关导向柱，在芯轴六方轴套上套装有开关驱动架板，在开关驱动架板一端设置有与芯轴六方轴套对应的轴向六方槽孔；在开关驱动架板的另一端设置有轴向导向槽，轴向导向槽套装在对应的开关导向柱上。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括设置在进水管道与回水管道之间暖气之上的放气阀组；放气阀组包括安装在暖气之上的放气阀体、设置在放气阀体下部且两端分别与进水管道和回水管道连接的水平过水通道、设置在放气阀体上部且下端与水平过水通道中部连接的竖直排气通道、设置在竖直排气通道顶部一侧的电磁放气阀、设置在电磁放气阀出口处的放气口、上下浮动设置在竖直排气通道中的上下漂浮块、设置在上下漂浮块下端的下端压杆、以及设置在放气阀体底部且位于竖直排气通道正下方且用于与下端压杆接触连接的触点开关。

在芯轴六方轴套外侧壁上分布有斜面导向架，在轴向六方槽孔内侧壁上径向设置有径向伸缩杆；在径向伸缩杆端部设置有用于斜面导向架的斜面滚动接触的接触滚轮，在径向伸缩杆上套装有外顶弹簧。

还包括智能家用服务系统层、网络层、以及智能家用设备层依次通信连接的三层；

在智能家用服务系统层包括作为用户终端的移动终端app与定位系统、以及作为后台系统的服务器；

网络层，包括包括用于通讯连接智能家用服务系统层与智能家用设备层的互联网；

智能家用设备层包括与互联网连接的家居网关、与家居网关连接的行程开关、触点开关、水浸传感器、和温度传感器、与家居网关连接的路由器、与路由器电连接的暖气mcu、以及与暖气mcu连接电机控制器；

行程开关设置在阀门支架上且位于开关驱动头两侧；

水浸传感器设置在角阀壳体下方的地面上；

温度传感器设置在室内或管道上；

电磁放气阀与路由器电连接；

电机控制器输出端分别与开关电机电连接。

一种基于物联网的阀门装置的供热系统，包括加热水罐、端口分别与加热水罐连接的主进水管道与主回水管道、设置在主进水管道上的主供热泵与主进口阀门、设置在主回水管道上的主出口阀门、设置在主进口阀门与主出口阀门之间的家居暖气、以及设置在家居暖气上的分支进口阀门与分支出口阀门；主供热泵连接有与电机控制器电连接的水泵电机。

作为上述技术方案的进一步改进：

主进口阀门与主出口阀门、和/或分支进口阀门与分支出口阀门包括基于物联网的阀门装置。

在加热水罐内设置有路由器电连接的电加热器；在加热水罐下端设置有燃气灶，在燃气灶上设置有与路由器电连接的电打火器与燃气阀门；在燃气灶上方设置有燃气报警器。

一种基于物联网的家居预供热方法，借助于基于物联网的阀门装置的供热系统，该方法包括以下步骤；

步骤一，初始化参数，设定行程开关位置，通过移动终端app距家庭由远及近设定距离第一、第二范围；根据温度传感器设定室内启停温度，将移动终端app与暖气mcu建立通信连接；

步骤二，当用户携带移动终端app的定位系统感应到达设定的第一距离范围外，移动终端app通过互联网通知暖气mcu，暖气mcu控制电加热器、开关电机、以及水泵电机停止工作；

步骤三，当用户携带移动终端app的定位系统感应到达设定的第一距离范围内且到第二距离范围外，首先，移动终端app通过互联网通知暖气mcu，暖气mcu通过电机控制器打开开关电机，打开主进口阀门与主出口阀门；其次，暖气mcu通过电机控制器打开水泵电机，主供热泵驱动水在主暖气管道中进行循环；再次，开关电机驱动分支进口阀门与分支出口阀门打开，家居暖气内进行水循环；最后，暖气mcu控制电加热器对加热水罐进行加热并保持在预设温度；

步骤三，当用户携带移动终端app的定位系统感应到达设定的第二距离范围内，暖气mcu控制燃气阀门打开，并同时控制电打火器进行点火，同时，启动燃气报警器进行监控；

步骤四，当用户离开室内，即当暖气mcu接收到定位系统依次离开第二距离范围、第一距离范围，暖气mcu按步骤三、步骤二反向关闭对应的电器件。

作为上述技术方案的进一步改进：

当水浸传感器感应到水时候，暖气mcu将该位置发送给移动终端app；

在步骤三中，开关电机打开主进口阀门与主出口阀门或分支进口阀门与分支出口阀门的顺序相同；包括以下步骤；

首先，开关电机驱动开关直线螺杆旋转，开关直线螺杆驱动开关驱动头直线运动；然后，开关导向柱在轴向导向槽滑动带动开关驱动架板摆动，接触滚轮推动斜面导向架背面，芯轴六方轴套带动阀体芯轴旋转打开阀门；

在步骤四中，开关电机打开主进口阀门与主出口阀门或分支进口阀门与分支出口阀门的顺序相同；包括以下步骤；

首先，开关电机驱动开关直线螺杆旋转，开关直线螺杆驱动开关驱动头直线运动；然后，开关导向柱在轴向导向槽滑动带动开关驱动架板摆动，芯轴六方轴套带动阀体芯轴旋转闭合阀门；其次，当到达关闭极限位置时候，接触滚轮在斜面导向架斜面上滚动，径向伸缩杆克服外顶弹簧缩回，进行超越卸荷。

在步骤三中，当暖气管路存积有空气时候，执行排气步骤；

首先，当空气通过水平过水通道进入到竖直排气通道，竖直排气通道内浮力减少上下漂浮块下沉，下端压杆压在触点开关；然后，触点开关通电，将电信号发送给暖气mcu；其次，暖气mcu控制电磁放气阀打开，空气从放气口；再次，随着空气排出，水位在竖直排气通道上升，上下漂浮块接收的浮力变大，并最终下端压杆离开触点开关；紧接着，触点开关断电；其次，暖气mcu控制电磁放气阀闭合。本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本发明的框图。

图2是本发明整体的结构示意图。

图3是本发明阀体的结构示意图。

图4是本发明芯轴六方轴套的结构示意图。

图5是本发明放气阀的结构示意图。

其中：1、移动终端app；2、定位系统；3、互联网；4、家居网关；5、路由器；6、燃气报警器；7、电打火器；8、电加热器；9、暖气mcu；10、电机控制器；11、水泵电机；12、开关电机；13、行程开关；14、触点开关；15、水浸传感器；16、温度传感器；17、电磁放气阀；18、燃气阀门；19、主进水管道；20、主供热泵；21、主进口阀门；22、家居暖气；23、分支进口阀门；24、分支出口阀门；25、放气阀组；26、主回水管道；27、主出口阀门；28、加热水罐；29、阀门支架；30、角阀壳体；31、阀体芯轴；32、开关导向架；33、开关直线螺杆；34、开关驱动头；35、开关导向柱；36、开关驱动架板；37、芯轴六方轴套；38、斜面导向架；39、轴向导向槽；40、轴向六方槽孔；41、径向伸缩杆；42、外顶弹簧；43、接触滚轮；44、放气阀体；45、水平过水通道；46、竖直排气通道；47、放气口；48、上下漂浮块；49、下端压杆。

具体实施方式

如图1-5所示，本实施例的基于物联网的阀门装置，包括安装在墙壁之上的阀门支架29、并联设置在阀门支架29的两个结构相同的角阀壳体30、设置在角阀壳体30中的阀芯、以及下端与阀芯上端连接的阀体芯轴31；其中一角阀壳体30连接在进水管道上，一角阀壳体30连接在回水管道上；

在阀体芯轴31上端键连接有芯轴六方轴套37；在阀门支架29上竖直设置有开关导向架32，水平设置在开关导向架32一端的开关电机12，在开关导向架32上水平旋转设置有与开关电机12传动连接的开关直线螺杆33，在开关直线螺杆33上设置有开关驱动头34，在阀门支架29设置在水平导向键，开关驱动头34下端设置有与水平导向键纵向滑动连接的水平导向槽；

在开关驱动头34横向两侧竖直设置有开关导向柱35，在芯轴六方轴套37上套装有开关驱动架板36，在开关驱动架板36一端设置有与芯轴六方轴套37对应的轴向六方槽孔40；在开关驱动架板36的另一端设置有轴向导向槽39，轴向导向槽39套装在对应的开关导向柱35上。

还包括设置在进水管道与回水管道之间暖气之上的放气阀组25；放气阀组25包括安装在暖气之上的放气阀体44、设置在放气阀体44下部且两端分别与进水管道和回水管道连接的水平过水通道45、设置在放气阀体44上部且下端与水平过水通道45中部连接的竖直排气通道46、设置在竖直排气通道46顶部一侧的电磁放气阀17、设置在电磁放气阀17出口处的放气口47、上下浮动设置在竖直排气通道46中的上下漂浮块48、设置在上下漂浮块48下端的下端压杆49、以及设置在放气阀体44底部且位于竖直排气通道46正下方且用于与下端压杆49接触连接的触点开关14。

在芯轴六方轴套37外侧壁上分布有斜面导向架38，在轴向六方槽孔40内侧壁上径向设置有径向伸缩杆41；在径向伸缩杆41端部设置有用于斜面导向架38的斜面滚动接触的接触滚轮43，在径向伸缩杆41上套装有外顶弹簧42。

还包括智能家用服务系统层、网络层、以及智能家用设备层依次通信连接的三层；

在智能家用服务系统层包括作为用户终端的移动终端app1与定位系统2、以及作为后台系统的服务器；

网络层，包括包括用于通讯连接智能家用服务系统层与智能家用设备层的互联网3；

智能家用设备层包括与互联网3连接的家居网关4、与家居网关4连接的行程开关13、触点开关14、水浸传感器15、和温度传感器16、与家居网关4连接的路由器5、与路由器5电连接的暖气mcu9、以及与暖气mcu9连接电机控制器10；

行程开关13设置在阀门支架29上且位于开关驱动头34两侧；

水浸传感器15设置在角阀壳体30下方的地面上；

温度传感器16设置在室内或管道上；

电磁放气阀17与路由器5电连接；

电机控制器10输出端分别与开关电机12电连接。

本实施例的基于物联网的阀门装置的供热系统，包括加热水罐28、端口分别与加热水罐28连接的主进水管道19与主回水管道26、设置在主进水管道19上的主供热泵20与主进口阀门21、设置在主回水管道26上的主出口阀门27、设置在主进口阀门21与主出口阀门27之间的家居暖气22、以及设置在家居暖气22上的分支进口阀门23与分支出口阀门24；主供热泵20连接有与电机控制器10电连接的水泵电机11。

主进口阀门21与主出口阀门27、和/或分支进口阀门23与分支出口阀门24包括基于物联网的阀门装置。

在加热水罐28内设置有路由器5电连接的电加热器8；在加热水罐28下端设置有燃气灶，在燃气灶上设置有与路由器5电连接的电打火器7与燃气阀门18；在燃气灶上方设置有燃气报警器6。

本实施例的基于物联网的家居预供热方法，借助于基于物联网的阀门装置的供热系统，该方法包括以下步骤；

步骤一，初始化参数，设定行程开关13位置，通过移动终端app1距家庭由远及近设定距离第一、第二范围；根据温度传感器16设定室内启停温度，将移动终端app1与暖气mcu9建立通信连接；

步骤二，当用户携带移动终端app1的定位系统2感应到达设定的第一距离范围外，移动终端app1通过互联网3通知暖气mcu9，暖气mcu9控制电加热器8、开关电机12、以及水泵电机11停止工作；

步骤三，当用户携带移动终端app1的定位系统2感应到达设定的第一距离范围内且到第二距离范围外，首先，移动终端app1通过互联网3通知暖气mcu9，暖气mcu9通过电机控制器10打开开关电机12，打开主进口阀门21与主出口阀门27；其次，暖气mcu9通过电机控制器10打开水泵电机11，主供热泵20驱动水在主暖气管道中进行循环；再次，开关电机12驱动分支进口阀门23与分支出口阀门24打开，家居暖气22内进行水循环；最后，暖气mcu9控制电加热器8对加热水罐28进行加热并保持在预设温度；

步骤三，当用户携带移动终端app1的定位系统2感应到达设定的第二距离范围内，暖气mcu9控制燃气阀门18打开，并同时控制电打火器7进行点火，同时，启动燃气报警器6进行监控；

步骤四，当用户离开室内，即当暖气mcu9接收到定位系统2依次离开第二距离范围、第一距离范围，暖气mcu9按步骤三、步骤二反向关闭对应的电器件。

当水浸传感器15感应到水时候，暖气mcu9将该位置发送给移动终端app1；

在步骤三中，开关电机12打开主进口阀门21与主出口阀门27或分支进口阀门23与分支出口阀门24的顺序相同；包括以下步骤；

首先，开关电机12驱动开关直线螺杆33旋转，开关直线螺杆33驱动开关驱动头34直线运动；然后，开关导向柱35在轴向导向槽39滑动带动开关驱动架板36摆动，接触滚轮43推动斜面导向架38背面，芯轴六方轴套37带动阀体芯轴31旋转打开阀门；

在步骤四中，开关电机12打开主进口阀门21与主出口阀门27或分支进口阀门23与分支出口阀门24的顺序相同；包括以下步骤；

首先，开关电机12驱动开关直线螺杆33旋转，开关直线螺杆33驱动开关驱动头34直线运动；然后，开关导向柱35在轴向导向槽39滑动带动开关驱动架板36摆动，芯轴六方轴套37带动阀体芯轴31旋转闭合阀门；其次，当到达关闭极限位置时候，接触滚轮43在斜面导向架38斜面上滚动，径向伸缩杆41克服外顶弹簧42缩回，进行超越卸荷。

在步骤三中，当暖气管路存积有空气时候，执行排气步骤；

首先，当空气通过水平过水通道45进入到竖直排气通道46，竖直排气通道46内浮力减少上下漂浮块48下沉，下端压杆49压在触点开关14；然后，触点开关14通电，将电信号发送给暖气mcu9；其次，暖气mcu9控制电磁放气阀17打开，空气从放气口47；再次，随着空气排出，水位在竖直排气通道46上升，上下漂浮块48接收的浮力变大，并最终下端压杆49离开触点开关14；紧接着，触点开关14断电；其次，暖气mcu9控制电磁放气阀17闭合。

使用本发明时，基于物联网，实现了别墅、农村等煤改气新农村改造，实现了远程智能控制，移动终端app1作为远端，实现智能控制，定位系统2实现自动定位与测距，从而根据不同的距离，mcu对应不同的控制策略，从而实现节能，降耗控制，互联网3，家居网关4，路由器5为网络媒介，燃气报警器6实现煤气监控，电打火器7对煤气进行点火，电加热器8实现快速加热，暖气mcu9可以为常用的单片机，st32等，电机控制器10实现对电机控制，水泵电机11实现暖气管道水循环，开关电机12实现进口与出口开关联动打开或闭合，行程开关13控制行程控制，从而实现精准打开，触点开关14实现自动放气阀控制，水浸传感器15实现对漏水检测，温度传感器16实现温度控制，从而控制送燃气量与电加热功率，电磁放气阀17实现自动排放，燃气阀门18实现对送燃气量的控制，主进水管道19实现供水，主供热泵20实现水循环，主进口阀门21，主出口阀门27，实现联动控制，家居暖气22供暖，分支进口阀门23，分支出口阀门24实现对各个暖气片的控制，放气阀组25实现自动排气，加热水罐28作为热水存储加热部件，阀门支架29为支撑，角阀壳体30为常规角阀，阀体芯轴31实现开度控制，开关导向架32实现导向，开关直线螺杆33，开关驱动头34实现直线驱动，为常规直线丝杠丝母机构、电推杆的直线机构，开关导向柱35，开关驱动架板36，芯轴六方轴套37方便摆动驱动，斜面导向架3轴向导向槽39，轴向六方槽孔40，径向伸缩杆41，外顶弹簧42，8实现闭合时候超程卸荷，打开时候，正常打开，接触滚轮43减少摩擦力。放气阀体44的水平过水通道45实现正常通水，竖直排气通道46实现排气，利用上下漂浮块48带动下端压杆49上下浮尘实现触点开关通断电控制，作为本领域技术人员可知，开关罩有防水罩。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。