专利名称：：网络式数字流量控制器监控管理系统的制作方法
技术领域：
：目前数字流量控制器已经公然于众,主要是通过传感器和模拟校正电路采样数据,供给微电脑处理之后输入到显示部分，目前的数字流量控制器只能实现数据采样和数码显示或流量控制，而不能将所采集的数据绘总于某个平台集中处理，也不能对某个单元或同时多个进行远程控制或数据交换，或改变流量的状态时需要极大的控制电流。
背景技术：
：为了能将所采集的数据绘总于某个平台集中处理，同时对某个单元或多个进行远程控制或数据交换，一个子单元主板在近距离内同时采集多个流量器的数据和操控多个流量器，在日常使用中便于维护和故障分析，或旧的软件版本不能满足暂时新的需求而进行软件自动升级，或降低工作时的工耗，本发明提供一种网络式数字流量控制器监控管理系统。
发明内容本发明采用4种技术方案1)、远程集成网络系统式控制结构。为了实现远程网络式控制和便于网络的组建，同时降低组建网络的成本，采用一种供电网络和数字信号通信网络集成在同一根电缆线上的并行网络技术方案，由于此网络只需两根电缆线搭建，一根为公共接线(即为地线)，另一根为网络集成线(即是供电网络和数字信号通信网络并在同一根电缆线输送)，所有子用户直接并联方式接于此网络线上。在远程控制平台终端有电源信号和数字信号合成输出电路，所有子用户终端有电源处理电路和数字信号编制、解调编程结构。2)、网络式数字流量控制器。网络式数字流量控制器是带有网络通信接口且使用数字方式去控制流量器的子用户结构系统，包含有电路主板部分(网络通信端口电路、电源处理电路、马达驱电路、CPU控制电路)和受控子单元部分(流量控制的机械结构和两个采集数据的传感器)。3)、自动分析故障、自动引导软件升级和自动报警。为了方便检修和自动分析一般性的故障，或软件版本自动更新，或远程监防盗，每个终端子用户都设有故障码列表提供给控制平台防问，同时在CPU(微电脑处理器)都设有自动引导程序升级受控于远程控制平台，每个终端子用户都有振动感应器，当振动感应器有触发信号或子用户的网络电缆断开，远程控制平台都认为有设备被盗然后启动报警系统。4)、低工耗机械控制结构。为了降低控制设备的成本和降低控制机械运转时的工耗，本发明也在机械结上作了相应的改进，传统式的球阀仅有一个控制过程，只需外加一个同步的控制力就可以完成，缺点是这个控制需要很大。由于球阀的结构简单，有效流量截面积大，流量状态的固定是通过加大球头部分(即是阀门)和外壳内部之间的磨擦力来实现，由此可知，要改变阀门的状态，外加力要大于这个磨擦力才能实现。本发明是将这个控制过程分成三个过程来完成，一施加一个外力先减小球头(即是阀门)的水平直径，从而减小了球头部分和外壳内部之间的磨擦力，二施加一个外力改变阀门的状态(改变流量的状态)，由于球头部分和外壳内部之间的磨擦力己经减小，本过程只需一个相对小的力就可以完成，三施加一个反方向的外力增大球头的水平直径，恢复原来的直径，也是恢复原来的磨擦力，此次控制过程完成。图1所示为网络式数字流量控制器监控管理系统的网络布置案例图。图2是网络式数字流量控制器用户和流量控制子单元连接图。图3所示为子用户即是网络式数字流量控制器的电路结构图。图4流量控制机械部分和电路控制图。图5为网络式数字流量控制器电路图。图6是4个外接单元的水流量控制器机电结合的电路图。图7是远程控制平台的电源信号和数字信号合成输出电路。图8是外接流量控制器子单元机械部分的结构及位置图，有A、B、C、D、E、F等6部分。具体实施例方式具体实施有整个网络系统的组建及监控管理、子用户的连接及操控子单元、机械部分运转、自动分析故障、自动引导软件升级和自动报警等6个过程。1、整个网络系统的组建及监控管理图1所示为网络式数字流量控制器监控管理系统的网络布置案例图，从远程控制平台外接两根电缆线同所有子用户(网络式数字流量控制器)并联结构连接在一起，一根为公共接线(即为地线)，另一根为网络集成线(即是供电网络和数字信号双向通信网络集成传输)，其中远程控制平台可以向同一个区域网络内的所有子用户(网络式数字流量控制器)以广播形式或独立用户地址式发送信息和读取信息,子用户也可以以申请方式向远程控制台发送信息，信息的内容为流量数据、流速数据、故障代码数据、阀门位置数据、升级软件数据、防盗报警信息等数据。2、子用户的连接及操控子单元图2是网络式数字流量控制器用户和流量控制子单元连接图，每个网络式数字流量控制器用户可以控制4个流量控制子单元，流量控制子单元即是机电结合部分，简要结构如图4所示。图3所示为子用户即是网络式数字流量控制器的电路结构图，其中抱括网络接线端口、电源处理电路、数字通信信号编制和解调部分、外接单元接口，网络接线端口所接的线是地线和网络集成线，数字通信信号编制和解调部分是通过软件编程来完成，外接单元接口所接的是流量控器的机械控制部分电路部件分别有马达、流量传感器和阀门位置传感器，具体如图4所示。图5为网络式数字流量控制器电路图，①虚线框1内是网络端口电路，Jl是网络接线端口，Rl是通信耦合电阻，同网络端口2脚和CPU的2/3脚连接，Dl、D3、Ql、R6、Cl、C3组成整流、滤波、稳压和滤波电路，给CPU控制电路输送电源用，D2、C2组成整流、滤波电路，给马达驱动电路供电。②R7、C4是CPU的复位电路，R8、R9是CPU的D2、D3口的上拉电阻，R8的一端另同CPU和网络线H—A相连，也是流量传感器的采集信号线，R9的另一端同CPU和网络线FLB相连，Rll、R12、R14、R15、R16、R17、R18、R19分别和网络线Siwl、Siw2、Siw3、Siw4相连，组成4个单元的阀门位置传感器的电路。R10、R13是CPU自动测试故障的连接电阻，分别试的是M—L、Power_S点的电压，Power—S点代表给CPU供电的电压参数，M—L点主要是测量马达是否工作或过i。R2、R3、R4、R5是给外接单元l、2、3、4供电电阻。③虚线框2内R20、R21、R26、Q2、Q7、Q12组成马达驱动的公共电路，④虚线框3、4、5、6内分别是外接单元1、2、3、4的端口电路，如Q3、Q13、Q8、R22、R27组成单元l的马达驱电路，R26、R27、R28、R29、R30是马达的驱动信号连接电阻，分别和CPU的15、16、17、18、19相连，马达的驱动过程是，如果需要1单元的马达转动，只需将R26、R27驱动电平置为相异，R28、R29、R30的电平和R26相同即可。J10振感应器和R31组成振动报警电路，当CPU的14脚收振动感应器的触发信号，然后向远程控制台申请方式发报警信息。图6是4个外接单元的水流量控制器机电结合的电路图，简要结构图4所示，如单元1外接端口J6，J6的l、2脚是马达的驱动信号，l脚接马达的正端，2脚接马达的负端，J6的3脚是传感器供电脚，J6的4、5脚分别是阀门位置传感器和流量传感器的数据输出引脚，J6的6脚接地。4图7是远程控制平台的电源信号和数字信号合成输出电路，Jll是网络接线端口，J12是控制平台的接线端口，J12的l脚为信号输出，常态为高电平，2脚为信号输入和输出允许控制引脚，也是电源信号输出控制引脚，3脚为信号输入引脚，4脚接地。R32、R33、R34、R35、R38、Q17、Q18组成信号放大驱动Q19，Q19既是信号输出管，又是电源输出的开关管，R36是退耦电阻，信号输入耦合电阻。J121、2、3脚的电平逻辑如下面的列表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3、机械部分运转图8是外接流量控制器子单元机械部分的结构及位置图，图A是整体结构图，包括3大部分电控制动部分、球阀部分、流量传感器部分，电控制动部分有固定板、带帽螺丝柱、大齿轮、小齿轮、柱形减速齿轮、马达、位置传感器。球阀部分有球阀主体(即是球阀外壳部分)和球阀副主体(即是球头阀门部分)。流量传感器部分包括扇叶、贴在扇叶边缘的反光片、观察窗口、固定在观察窗口里的纤维板、红外线发射接收头。为减少球阀的主体和副主体在转动时的磨擦力，在球阀副主体做相应的改进，将副主体分成球体上下两部分。如图B是球阀副主体侧面平剖图，副主体的上部分有带帽的螺丝柱、圆盘、单向运转齿轮、上轴、球体顶部、六角形滑孔，副主体的下部分有六角形滑柱、球体下部、下轴。图C是球阀副主体的正面平剖图，球阀副主体的上部和下部连接界面是左右两边对称的斜面，副主体上部的滑孔沿着下部的滑杆向下移动，如图D所示，球体的下部向内收缩，球体的水平直径变小，从而减小球体(即球阀副主体)和球阀主体(即球阀外壳)转动的的磨擦力，此时用很小的力就可以转动副主体的上部，经过六角形滑孔带动六角形滑杆，然后带动副主体下部转动，其实受单向运转齿轮的控制，副主体只能向逆时针方向转动，当副主体转动的置位确定后，副主体上部向上移动，副主体的球体受斜面涨力作用，使副主体的球体的水平直径又恢复原来的状态(如图C所示)，有利于固定球体的位置。由此可知，要改变球阀的流量状态，有3个过程，一是副主体上部向下移动，二是副主体转动，三是副主体上部向上移动。流量传感器的工作过程，结构如图A的流量传感器部分，流量传感器和球阀的进出口地方相连，液体流动带动扇叶转动，扇叶边缘贴有一个反光片，因此反光片随扇叶一起转动，在观察窗口固定有红外线发射接收头，当反光片经过观察窗口时，红外线发射头发光会被接收头检测到，转动一周产生一个触发信号，由于液体流动的速度同扇叶转动的速度成正比，通过接收头收到信号的个数N和信号的间隔时间T,然后通过相关的计算公式可以算出液体流量和流速。流量控制机械部分主要的控制和运转过程是，当CPU收到控制平台的控制信息后，如CPU选定4个外接单元中的子单元1工作，CPU第9脚输出高电平给两个传感器提供电源，CPU控制外接口1的1、2脚输出相异电平使该单元的马达工作，其它外接端口的l、2脚输出的电平相同，其它单元的马达没有工作，由于马达和柱形减速齿轮相连(如图F放大所示)，马达转动带动柱形减速齿轮、小齿轮和大齿轮一起转动，大齿轮和固定板的圆孔套在一起，只能在固定板上转动，由于大齿轮的内孔有螺丝，大齿轮转动会引起带帽螺丝柱向上或向下移动，如果大齿轮是逆时针方向转动，即带帽螺丝柱向下移动，与此同时球阀副主体的球体上部向下移，如图D所示，当螺丝帽和大齿轮卡紧时，即大齿轮与螺丝柱一起向逆时针方向转动，此时球阀副主体的球体下部随着转动，当位置传感器检测到合适值时，即是球阀此状态已经是远程控制平台所需设置的参数，CPU又控制马达反转，即大齿轮是顺时针方向转动，由于球阀副主体的单向运转齿轮控制的作用(如图E放大所示)，球阀副主体没有转动，因此大齿轮将与螺丝帽松开，螺丝柱继续向上移动，当球阀副主体的球体上部到了顶部时将不能再往上移动，此时大齿轮会停止转动，同时马达的工作状态会引过流保护，CPU的28脚会检测到电路网络M—L点此时的电压参数，由此CPU马上结束该次对外接子单元1的操控工作进入待机状态。4、自动分析故障总体故障一般有硬件故障和软件故障两种，硬件故障是指硬件电路中的某个零件出了问题，现使用CPU测试几个点的电压值，或通过传感器送来的数据，然后分析各个数据值是属于正常参数范围，还是属于故障范内，如果是故障就写入故障列表内。软件故障一般是通过编程在程序结构上进行漏洞捕捉，反馈回来被指定为的故障代码，或是在访问某个端口、设备、单元时反馈回来的故障代码，然后将故障代码写入故障列表内。其实这个故障列表是在编程时规定某个范围的存储器做为存放故障代码用的区域，然后远程控制平台访问这个列表经过分析，判断是否有故障，是属于那方面的故障，最后做出响应。5、自动引导软件升级在CPU(微电脑处理器)的程序存储器中的某个区域里编写一个自动引导程序数据下载的程序段，当需要更新软件(即是应用程序)时，远程控制平台先向子用户发送自动引导程序数据下载的命令，将子用户设置为自动引导程序数据下载的就绪状态，接着向子用户发送程序数据，数据发送完毕时，远程控制平台以检询方式逐个子用户访问，判断程序数据是否下载成功，若没有成功，重新下载，如果成功了就退出自动引导程序数据下载状态，进入待机状态。6、自动报警所有子用户终端都有振动感应器，当有人为性的振动网络式数字流量控制器(即是子用户)时，振动传感器会产生触发信号，CPU检测到此信号后就判断为设备被盗，就向远程控制平台发送报警信息；在待机时，远程控制平台会周期性的逐个访问所有子用户，当有某个子用户的网络电缆线被切断时，远程控制平台访问该子用户就会失败，此时远程控制平台认为有设备被盗。当远程控制平台收到报警信息或在待机时访问该子用户失败，远程控制平台都会做出相应的响应和启动报警系统。权利要求一种网络式数字流量控制器监控管理系统，其特征在于1、远程集成网络系统式控制结构。电源信号和数字通信信号集成在同一根电缆线同时传输的网络技术，电源信号和数字信号合成输出电路，控制平台同所有子用户(网络式数字流量控制器)仅通过两根通信电缆线直接以并联方式连接的通信网络结构技术。2、网络式数字流量控制器。网络端口电路①(电源处理电路，通信耦合电阻)，CPU(微电脑)控制部分②，流量传感器，阀门位置传感器，马达驱动电路③，子单元端口电路④，振动报警电路⑤。3、网络式的自动分析故障、自动引导软件升级和自动报警的技术。4、低工耗机械控制结构。A、电控制动部分带帽螺丝柱、大齿轮、小齿轮、柱形减速齿轮、马达、位置传感器；B、球阀副主体部分将球体分成上下两部分(如图C)，球体上部的单向运转齿轮、六角形滑孔、上轴，球体下部的六角形滑柱、下轴；C、流量传感器部分扇叶、贴在扇叶边缘的反光片、观察窗口、固定在观察窗口里的纤维板、红外线发射接收头。5、通过减小球体的水平直径来减小需要改变阀门状态的控制力的方法。1、远程集成网络系统式控制结构。电源信号和数字通信信号集成在同一根电缆线同时传输的网络技术，电源信号和数字信号合成输出电路，控制平台同所有子用户(网络式数字流量控制器)仅通过两根通信电缆线直接以并联方式连接的通信网络结构技术。2、网络式数字流量控制器。网络端口电路①(电源处理电路，通信耦合电阻)，CPU(微电脑)控制部分②，流量传感器，阀门位置传感器，马达驱动电路③，子单元端口电路④，振动报警电路⑤。3、网络式的自动分析故障、自动引导软件升级和自动报警的技术。4、低工耗机械控制结构。A、电控制动部分带帽螺丝柱、大齿轮、小齿轮、柱形减速齿轮、马达、位置传感器；B、球阀副主体部分将球体分成上下两部分(如图C)，球体上部的单向运转齿轮、六角形滑孔、上轴，球体下部的六角形滑柱、下轴；C、流量传感器部分扇叶、贴在扇叶边缘的反光片、观察窗口、固定在观察窗口里的纤维板、红外线发射接收头。5、通过减小球体的水平直径来减小需要改变阀门状态的控制力的方法。全文摘要本发明公开一种网络式数字流量控制器监控管理系统，其应用于流量控制领域，有利于实现数字化和网络化的流量监控管理，本网络式数字流量控制器监控管理系统的特点在于可对受控网络式数字流量控制器设备提供网络化的实时性监控管理功能及有效率的耗电量管理而达成节省能源及营运成本的目的，并可以提供对受控设备实进行软件升级及故障识别和防盗监控的功能，便于在日常使用中的维护和提高可持续使用的性能。文档编号G05B19/418GK101655710SQ20091004160公开日2010年2月24日申请日期2009年7月31日优先权日2009年7月31日发明者(请求不公开姓名)申请人:郑继光