智能空气阀水力组件制造技术

智能空气阀水力组件，属于阀装置安全技术领域，包括空气阀、感知设备和智能监测终端，感知设备设置在阀门和/或阀门周边上，并与智能监测终端连接，所述智能监测终端连接有供电装置。本发明专利技术将空气阀、感知设备、智能监测终端设计为一体化的水力组件，可实现数据高频瞬态参数采集，在智能监测终端完成对数据的采集和分析处理工作，根据上传策略智能选择性的上传采集数据和分析结果；智能监测终端可用AI技术对数据进行分析，识别水击风险、设备健康，同时还具备低能耗的特点。

Intelligent air valve hydraulic components

【技术实现步骤摘要】
智能空气阀水力组件
本专利技术属于阀装置安全
，更具体地，涉及智能空气阀水力组件。
技术介绍
长距离调水安全运行的关键水力组件有调流调压阀、止回阀、空气阀以及空气罐等。空气阀安装的数量多，多数沿管线设置在野外，经常出现卡阻、吹堵、不排气等故障，导致管道漏损、水击爆管、气阻影响输水效率等事故的发生。为保证长距离调水工程系统的安全，对空气阀（如智能角型空气阀和智能多功能空气阀）吸气、大量排气、节流排气以及微量排气的正常运行以及健康状态的监测预警尤为重要。在新建和改扩建的长距离调水工程，空气阀除满足吸排气功能外，还需具有在线监控控制功能，以提升系统安全、输水效率以及智能程度，填补长距离调水工程空气阀在线监测控制的空白。
技术实现思路
针对上述技术的问题，本专利技术公开智能空气阀水力组件，将空气阀、感知设备、执行机构以及智能监测终端一体化设计、制造及应用，除传统的机械阀门功能外还具备实时智能监测与控制的作用。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：智能空气阀水力组件，包括空气阀、感知设备和智能监测终端，所述感知设备设置在阀门和/或阀门周边上，并与智能监测终端连接，所述智能监测终端连接有供电装置。进一步的，所述空气阀包括智能角型空气阀和智能多功能空气阀。进一步的，所述供电装置采用太阳能发电或管道余压发电的供电方式。进一步的，所述感知设备包括传感器、压力计和摄像头。进一步的，所述摄像头在险情时全程录播，作为后续溯源分析的数据基础。进一步的，所述智能监测终端包括处理模块、存储模块、采集模块、通讯模块，所述感知设备通过总线与采集模块相连，所述执行机构通过总线与处理模块相连，所述存储模块、采集模块、通讯模块分别与处理模块连接。更进一步的，所述采集模块通过单片机实现，能进行高频瞬态参数采集空气阀压力、水浸、噪声、图片数据。更进一步的，所述存储模块包括存储芯片，并集成了水力模型、设备特性曲线的仿真运行数据及其上传策略和监测数据。更进一步的，所述处理模块由可编程逻辑控制器实现。更进一步的，所述通讯模块支持无线网络和以太网光纤有线网络传输方式，根据数据上传策略实现数据传输。本专利技术的有益效果有：（1）在数据采集方面，可实现高频瞬态参数采集，并智能的根据故障发生或具有风险的情况采取全程故障录播的策略，作为后续溯源分析的数据基础；（2）在数据分析方面，支持Linux系统，可用压力特征值得方法和AI技术对有效数据进行分析，识别水击风险与设备健康，并评估空气阀对水击的消除效果；（4）形成在空气阀本体上采集阀门运行数据和位置管道的运行参数以及在智能监测终端的应用，作为边缘计算的物联网终端，数据采集和处理工作下沉到智能监测终端，根据上传策略智能选择性的上传采集数据和分析结果，上层软件平台运行负荷减轻，可接入大量分布式部署的监测型水力组件；（5）智能监测终端部分，采用低能耗设计和优化，功率低至5W以下，可不依赖市电，部署简单灵活；（6）支持智能监测终端对感知设备供电。附图说明图1为本专利技术实施例智能空气阀水力组件部署示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术。除非特别说明，本专利技术实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。实施例1如图1所示，本实施例智能空气阀水力组件包括空气阀、压力计、水浸传感器、噪声传感器、摄像头和智能监测终端，压力计、水浸传感器、噪声传感器、摄像头在阀门和/或阀门周边上，并与智能监测终端连接，智能监测终端连接太阳能供电装置。空气阀主要包括智能角型空气阀和智能多功能空气阀。智能监测终端支持Linux系统，包括处理模块、存储模块、采集模块、通讯模块，压力计、水浸传感器、噪声传感器、摄像头等感知设备（根据实际工程需求选配）通过总线与采集模块相连，存储模块、采集模块、通讯模块分别与处理模块连接。采集模块选用单片机实现，可实现高频瞬态参数采集，通过每秒100-1000Hz的频率将模拟信号转化为数字信号，并智能的在水锤发生、设备故障以及管道存在水击风险的时候，采取全程录播的策略，作为后续溯源分析的数据基础。存储模块包括存储芯片，存储芯片可配置2M~64M-bit闪存芯片，存储时间长于6个月的历史数据，并集成了水力模型、设备特性曲线的仿真运行数据及其上传策略和监测数据。处理模块由可编程逻辑控制器实现，对空气阀的三阶段排气吸气的工作状态，以及卡阻、吹堵、不排气等故障进行分析、判断，并对水力模型仿真数据和运行监测数据进行比对，对管线系统安全进行分析和告警。可进行基于压力特征值的分析，包括包括最大最小值，平均值，压力变化速率等，识别水击、空气阀吸气排气等现象，基于AI图像的识别：通过压力变化过程的波形图像特征，识别水击、空气阀吸气排气等现象，判别水击消除的效果，基于AI语义的识别：将压力划分为几千个固定的区间（类似几千个文字），将压力变化过程转换为压力区间的时序组合（类似于语句），采用语义识别的技术识别水击、空气阀吸气排气等现象，判别水击消除的效果。通讯模块支持无线网络和以太网光纤有线网络传输方式，支持GPRS/4G/MBUS/RS485通信方式和协议，并根据数据上传策略实现数据传输。进过采集分析处理后的数据通过物联网的无线或有线通讯方式上传到上层应用平台和/或云平台，进行平台或图形化拓扑的呈现，告警和通知，并进行综合的管理。实施例2基于设备运行特性参数和水力模型仿真运行参数（阈值）等信息，采集压力、水浸、噪声、摄像头照片、微动开关或其他触发开关的电流信号、开关量信号转换数据，通过数据分析来判断空气阀的工作状态和健康状态（含异常）。本实施例主要感知设备及其功能详见表1：表1关于管线安全、设备健康的数据分析以及水力模型验证方法包括以下几点：（1）压力监测值与水力模型分析数据（压力）的对比（-10m~1.5PN）：正常运行时，监测压力与稳态水力模型计算一致性；吸气工作时，吸气负压值与瞬态水力模型计算一致性，负压持续时间可以计算出吸气量；高速排气时，监测压力与瞬态水力模型计算一致性，压力持续时间可以计算排气量；节流排气时，监测压力与瞬态水力模型计算一致性，压力持续时间可以计算排气量；浮球关闭时，监测压力的波动曲线；微量排气时，监测压力波动曲线，验证正常工作，记录排气次数。（2）当监测压力高于主管道压力1.5倍以上，作为判断水击的依据。（3）当水浸开关出现间断接通与断开的情形，说明空气阀工作正常，微量排气处于正常状态。此时噪声传感器应检测到间断出现的微量排气噪声，说明空气阀工作正常。（4）当水浸开关一直处于断开状态（阀内为空气），且无任何排气噪声，说明空气阀出现排气吹堵故障且微量排气孔已堵塞。（5）当水浸开关一直处于断开状态（阀内为空气），但有持续的微量排气噪声，说明空气阀在大量排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能空气阀水力组件，包括空气阀、感知设备和智能监测终端，所述感知设备设置在阀门和/或阀门周边上，并与智能监测终端连接，所述智能监测终端连接有供电装置。/n

【技术特征摘要】
1.智能空气阀水力组件，包括空气阀、感知设备和智能监测终端，所述感知设备设置在阀门和/或阀门周边上，并与智能监测终端连接，所述智能监测终端连接有供电装置。


2.根据权利要求1所述的智能空气阀水力组件，其特征在于，所述空气阀包括智能角型空气阀和智能多功能空气阀。


3.根据权利要求1所述的智能空气阀水力组件，其特征在于，所述供电装置采用太阳能发电或管道余压发电的供电方式。


4.根据权利要求1所述的智能空气阀水力组件，其特征在于，所述感知设备包括传感器、压力计和摄像头。


5.根据权利要求4所述的智能空气阀水力组件，其特征在于，所述摄像头在险情时全程录播，作为后续溯源分析的数据基础。


6.根据权利要求1所述的智能空气阀水力组件，其特征在于，所述智能监测终端包括处理模...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷晓辉，黄靖，徐秋红，汪宇，李进，罗剑宾，欧立涛，齐浩，蒋丽云，
申请(专利权)人：株洲珠华智慧水务科技有限公司，株洲南方阀门股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43