一种长距离供水管路阀门远程控制系统及控制方法与流程

本发明涉及长距离供水技术领域，特别是涉及一种长距离供水管路阀门远程控制系统及控制方法。

背景技术：

一般如果长距离的供水管路的阀门布置在荒郊野外，就很难进行监控，运行管理维护也不方便，主要问题是荒郊野外供电困难以及控制信号传输困难。

就供电而言，因电动阀门是非连续工作的执行机构，其驱动及控制系统的功率一般在几百瓦左右，而目前小功率的光伏电池、小功率的风力发电等新能源技术已经很成熟，可以采用光伏电池或风力发电经电力电子变换器给蓄电池充电，再由蓄电池给电动阀门以及其控制系统、通信系统供电，不过仍需要解决荒郊野外光伏电池容易受到大风等破坏的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种长距离供水管路阀门远程控制系统及控制方法，该长距离供水管路阀门远程控制系统可供软件工程师编程后，以实现对长距离供水管路的阀门进行监控，也可很好地保护光伏电池。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种长距离供水管路阀门远程控制系统，光伏电池和电力电子变换器，所述光伏电池获取的能量经过电力电子变换器储存到蓄电池；

所述阀门远程控制系统还包括光伏电池保护装置，所述光伏电池保护装置包括风速传感器、光伏电池保护微处理器和光伏电池内藏和外露切换机构，所述风速传感器与所述光伏电池保护微处理器的输入端电连接，所述光伏电池保护微处理器的输出端与所述光伏电池内藏和外露切换机构电连接，所述光伏电池内藏和外露切换机构与所述光伏电池机械连接。

其中，所述光伏电池内藏和外露切换机构为光伏电池升降驱动机构，所述光伏电池升降驱动机构包括光伏电池的保护箱体和用于升降该保护箱体的升降机构，所述保护箱体的上方设有供光伏电池出入的开口，所述保护箱体的箱壁由厚钢板制成，其上面均匀布置有通孔。

其中，所述箱壁的通孔的直径等于所述厚钢板的厚度。

其中，所述通孔为倾斜的通孔，小孔位于钢板的外侧面的位置和位于钢板的内侧面的位置之间的中心距离等于钢板的厚度。

其中，所述保护箱体的底部开有泄水孔。

其中，所述蓄电池为光伏电池保护微处理器和光伏电池升降驱动机构供电。

其中，所述阀门远程控制系统还包括信号立柱、光伏立柱和风力立柱4，信号立柱顶部安装远地无线通信模块；光伏立柱上安装保护箱体，保护箱体内安装升降机构，升降机构的上方安装光伏电池；风机立柱上安装风力发电机；风机立柱、光伏立柱和信号立柱的高度依次降低。

所述阀门远程控制系统还包括阀门的驱动装置、远地监控设备、远地手动控制设备、远地无线通信模块、本地无线通信模块、蓄电池以及监控器，所述监控器与本地无线通信模块电连接，所述本地无线通信模块通过无线通信网络与所述远地无线通信模块通信，所述远地无线通信模块与所述远地监控设备电连接，所述远地监控设备、远地手控设备均与所述驱动装置电连接，所述驱动装置与阀门机械连接，所述蓄电池为所述驱动装置、远地手动控制设备和远地无线通信模块供电。

其中，所述驱动装置包括电机、编码器、功率电路和控制器，所述远地监控设备、远地手控设备的输出端均与所述控制器的第一输入端电连接，所述控制器的输出端与所述功率电路的输入端电连接，所述功率电路的输出端与所述电机的输入端电连接，所述电机的反馈端与所述编码器的输入端电连接，所述编码器的输出端与所述控制器的第二输入端电连接，所述功率电路的输出端与所述控制器的第三输入端电连接，所述电机与所述阀门机械连接。

一种长距离供水管路阀门远程控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：利用光伏电池为蓄电池充电，蓄电池为所述驱动装置、远地手动控制设备和远地无线通信模块供电；

步骤二：利用风速传感器来感应风速的大小，在风大的时候，光伏电池保护微处理器控制光伏电池升降驱动机构将光伏电池下降；

步骤三：通过监控器向本地无线通信模块发送控制指令，本地无线通信模块通过无线通信网络与所述远地无线通信模块通信，将该控制指令传输至远地无线通信模块；

步骤四：远地无线通信模块将该控制指令传输至远地监控设备；

步骤五：远地监控设备根据该控制指令控制驱动装置驱动阀门开或者关。

其中，驱动装置驱动阀门的开或者关的步骤如下：

步骤一：控制器接收远地监控设备、远地手控设备的指令，输出触发信号触发功率电路发出PWM电压脉冲至电机；

步骤二：电机根据该PWM电压脉冲控制阀门的开或者关；

步骤三：编码器获取电机的速度以及位置取样信号反馈给控制器，控制器结合功率电路输出的PWM电压脉冲中取样的电流，调整输出的触发信号。

本发明的有益效果：

本发明的一种长距离供水管路阀门远程控制系统，通过光伏电池保护装置来保护光伏电池，具体是利用风速传感器来感应风速的大小，在风大的时候，光伏电池保护微处理器控制光伏电池内藏和外露切换机构将光伏电池藏起来，进而确保光伏电池免受大风的侵袭，可很好地保护光伏电池。

本发明的一种长距离供水管路阀门远程控制系统的控制方法，利用光伏电池为蓄电池充电，蓄电池为所述驱动装置、远地手动控制设备和远地无线通信模块供电；利用风速传感器来感应风速的大小，在风大的时候，光伏电池保护微处理器控制光伏电池内藏和外露切换机构将光伏电池藏起来；通过监控器向本地无线通信模块发送控制指令，本地无线通信模块通过无线通信网络与所述远地无线通信模块通信，将该控制指令传输至远地无线通信模块；远地无线通信模块将该控制指令传输至远地监控设备；远地监控设备根据该控制指令控制驱动装置驱动阀门开或者关，进而实现长距离供水管路阀门的远程控制以及对光伏电池的保护。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的一种长距离供水管路阀门远程控制系统的电路框图。

图2是本发明的一种长距离供水管路阀门远程控制系统的驱动装置的结构示意图。

图3是本发明的一种长距离供水管路阀门远程控制系统的信号立柱、光伏立柱和风力立柱的结构示意图。

图中包括有：

保护箱体1、泄水孔11；

光伏立柱2；

信号立柱3；

风力立柱4。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的发明思路是：一般长距离供水管路阀门布置在荒郊野外，无法监控，运行管理维护也不方便。主要问题是荒郊野外供电困难、控制信号传输困难。

就供电而言，因电动阀门是非连续工作的执行机构，其驱动及控制系统的功率一般在几百瓦左右，而目前小功率的光伏电池、小功率的风力发电等新能源技术已经很成熟，可以采用光伏电池或风力发电经电力电子变换器给蓄电池充电，再由蓄电池给电动阀门以及其控制系统、通信系统供电，不过仍需要解决荒郊野外光伏电池容易受到大风等破坏的问题。

就控制信号传输而言，因在长距离供水系统中有线传输的成本太高，不太可行，而电信、移动或者联通等几个网络运营商的无线网络则覆盖较广，非常可靠，成本也较低，因此可采用基于无线网络的信号传输方式来解决信号传输问题。

本实施例的一种长距离供水管路阀门远程控制系统，旨在解决长距离供水管路的阀门监控的问题，以及供电的问题，同时利用光伏电池供电如何保护光伏电池的问题。

本实施例如图1至图3所示，包括阀门的驱动装置、远地监控设备、远地手动控制设备、远地无线通信模块、本地无线通信模块、蓄电池以及监控器，所述监控器与本地无线通信模块电连接，所述本地无线通信模块通过无线通信网络与所述远地无线通信模块通信，所述远地无线通信模块与所述远地监控设备电连接，所述远地监控设备、远地手控设备均与所述驱动装置电连接，所述驱动装置与阀门机械连接，所述蓄电池为所述驱动装置、远地手动控制设备和远地无线通信模块供电；

所述阀门远程控制系统还包括光伏电池和电力电子变换器，所述光伏电池获取的能量经过电力电子变换器储存到蓄电池；

所述阀门远程控制系统还包括光伏电池保护装置，所述光伏电池保护装置包括风速传感器、光伏电池保护微处理器和光伏电池内藏和外露切换机构，所述风速传感器与所述光伏电池保护微处理器的输入端电连接，所述光伏电池保护微处理器的输出端与所述光伏电池内藏和外露切换机构电连接，所述光伏电池内藏和外露切换机构与所述光伏电池机械连接。

其中，所述光伏电池内藏和外露切换机构为光伏电池升降驱动机构，所述光伏电池升降驱动机构包括光伏电池的保护箱体1和用于升降该保护箱体1的升降机构，所述的升降机构为由电力电子变换器驱动的小型直流电动机或永磁同步电动机或无刷直流电动机，微处理器根据风力传感器的信号以及白天、夜晚的时段信号，发送PWM驱动信号来控制升降机构的动作，从而是光伏电池板升高进入工作状态或降低进入保护箱体1内。

所述保护箱体1的上方设有供光伏电池出入的开口，所述保护箱体1的箱壁由厚钢板制成，其上面均匀布置有通孔，以容许部分风进入箱体，减少大风对箱体的压力，避免箱体变形。

其中，所述箱壁的通孔的直径等于所述厚钢板的厚度,如果通孔太大，则起不到对光伏电池的保护作用，如果通孔太小，则对减少箱体受到风的压力的作用也不大，经过发明人的无数次试验，选择这个直径的通孔的效果最好。

其中，所述通孔为倾斜的通孔，小孔位于钢板的外侧面的位置和位于钢板的内侧面的位置之间的中心距离等于钢板的厚度，既避免风垂直进入箱内吹到光伏电池上，又增大风进入箱体的路径，对大风起有效的阻尼作用，从而减小作用在光伏电池板以及驱动机构上的风力。

其中，所述保护箱体1的底部开有泄水孔11，以防雨水积聚。

其中，所述蓄电池为光伏电池保护微处理器和光伏电池升降驱动机构供电。

其中，所述阀门远程控制系统还包括风力发电机，所述风力发电机产生的能量经过电力电子变换器储存到蓄电池。

其中，所述阀门远程控制系统还包括信号立柱3、光伏立柱2和风力立柱4，信号立柱3顶部安装远地无线通信模块；光伏立柱2上安装保护箱体1，保护箱体1内安装升降机构，升降机构的上方安装光伏电池；风机立柱上安装风力发电机；风机立柱、光伏立柱2和信号立柱3的高度依次降低，既避免互相干扰，又保证尽可能好的发电效果和通信信号接收效果。

其中，所述远地监控设备为嵌入式阀门远程控制器，对阀门进行实时监控。

其中，所述远地手控设备为PLC控制箱，直接对电动阀门进行控制。

本实施例可实现通过利用无线通信网络可实现长距离供水管路阀门的远程控制，通过光伏电池为各用电设备供电，通过光伏电池保护装置来保护光伏电池，具体是利用风速传感器来感应风速的大小，在风大的时候，光伏电池保护微处理器控制光伏电池升降驱动机构将光伏电池下降到保护箱体1内部，进而确保光伏电池免受大风的侵袭，可很好地保护光伏电池。

长距离供水管路阀门远程控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：利用光伏电池为蓄电池充电，蓄电池为所述驱动装置、远地手动控制设备和远地无线通信模块供电；

步骤二：利用风速传感器来感应风速的大小，在风大的时候，光伏电池保护微处理器控制光伏电池升降驱动机构将光伏电池下降；

步骤三：通过监控器向本地无线通信模块发送控制指令，本地无线通信模块通过无线通信网络与所述远地无线通信模块通信，将该控制指令传输至远地无线通信模块；

步骤四：远地无线通信模块将该控制指令传输至远地监控设备；

步骤五：远地监控设备根据该控制指令控制驱动装置驱动阀门开或者关。

其中，驱动装置驱动阀门的开或者关的步骤如下：

步骤一：控制器接收远地监控设备、远地手控设备的指令，输出触发信号触发功率电路发出PWM电压脉冲至电机；

步骤二：电机根据该PWM电压脉冲控制阀门的开或者关；

步骤三：编码器获取电机的速度以及位置取样信号反馈给控制器，控制器结合功率电路输出的PWM电压脉冲中取样的电流，调整输出的触发信号。

本发明的一种长距离供水管路阀门远程控制系统的控制方法，利用光伏电池为蓄电池充电，蓄电池为所述驱动装置、远地手动控制设备和远地无线通信模块供电；利用风速传感器来感应风速的大小，在风大的时候，光伏电池保护微处理器控制光伏电池升降驱动机构将光伏电池下降；通过监控器向本地无线通信模块发送控制指令，本地无线通信模块通过无线通信网络与所述远地无线通信模块通信，将该控制指令传输至远地无线通信模块；远地无线通信模块将该控制指令传输至远地监控设备；远地监控设备根据该控制指令控制驱动装置驱动阀门开或者关，进而实现长距离供水管路阀门的远程控制以及对光伏电池的保护。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。