基于物联网平台的管道控制阀门及其工作方法技术

本发明专利技术提出一种基于物联网平台的管道控制阀门及其工作方法，其特征在于：包括：阀门机构，以及设置在阀门机构上并构成电气连接的：STM32控制器、无线传输模块和步进电机；所述步进电机的输出轴与阀杆外螺母连接，用以带动阀杆执行轴向运动；所述STM32控制器经无线传输模块连接物联网平台。以实现实时上报阀门的开度和运行状态，同时通过物联网实现对于管道阀门的智能远程控制的功能，解决了现有技术中对于管道阀门的开度和运行状态监测不便、调节阀门开度困难、需要耗费大量人工劳动力的问题，用户可直接通过手机接入物联网平台就可以实现对阀门随时随地的监测和控制。现对阀门随时随地的监测和控制。现对阀门随时随地的监测和控制。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网平台的管道控制阀门及其工作方法


[0001]本专利技术属于阀门
，尤其涉及一种基于物联网平台的管道控制阀门及其工作方法。

技术介绍

[0002]城市排水管道是城市良好环境和人们优质生活的重要保障,因此研究排水管道的智能控制具有十分重要的意义。由于管网深埋于地下或者布置再野外无人地区,对于管网阀门一般采用人工实地操控，费时费力，而且存在控制不及时、操作困难大等问题，如果管道阀门发生故障，不能及时进行排查和检修，常常因为管道阀门而产生许多不必要的损失，因此对于管道阀门的改进十分必要。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术提出了一种基于物联网平台的管道控制阀门及其工作方法的方案，以实现实时上报阀门的开度和运行状态，同时通过物联网实现对于管道阀门的智能远程控制的功能，解决了现有技术中对于管道阀门的开度和运行状态监测不便、调节阀门开度困难、需要耗费大量人工劳动力的问题，用户可直接通过手机接入物联网平台就可以实现对阀门随时随地的监测和控制。
[0004]本专利技术具体采用以下技术方案：一种基于物联网平台的管道控制阀门，其特征在于，包括：阀门机构，以及设置在阀门机构上并构成电气连接的：STM32控制器、无线传输模块和步进电机；所述步进电机的输出轴与阀杆外螺母连接，用以带动阀杆执行轴向运动；所述STM32控制器经无线传输模块连接物联网平台。该结构的作用在于实现数据采集与传输以及阀门的开度调节，通过物联网实现在线的远程控制。STM32微控制器作为整个阀门的核心控制器和并对阀门的相关数据进行简单处理，通过数字I/O口与步进电机连接。
[0005]优选地，所述阀门机构包括：阀盖、上阀体、下阀体、阀座、轴承、阀杆和阀杆外螺母；所述阀杆外螺母设置在阀杆顶部，并穿过两个水平平行安装在上阀体上的轴承，一对轴承用以减少阀杆外螺母转动时受到的阻力；所述阀盖安装在上阀体顶部，起到封装的作用。
[0006]优选地，所述STM32控制器固定安装在阀盖上，无线传输模块固定安装在STM32控制器所在的电路板上；所述步进电机朝下安装在阀杆外螺母上方，其输出轴与阀杆外螺母构成啮合连接；所述阀盖和上阀体之间设置有至少一个与STM32控制器连接的电池。
[0007]优选地，所述阀杆上设置有导向键，导向键安装在阀杆的键槽上以限制阀杆的轴向运动；两个所述轴承之间设置有油杯，通过油杯注油，进一步降低传动时的阻力；所述轴承通过轴承压盖固定，由于所述轴承压盖需要承受深沟球轴承向上的力，因此所述轴承压盖通过紧定螺钉进行加固；在所述下阀体内，采用填料和填料压盖对阀门的的排水管路进行密封，其中填料压盖通过螺纹安装在下阀体上，并起到压紧填料的作用；所述上阀体和下阀体通过双头螺柱固定。
[0008]优选地，所述轴承为深沟球轴承，所述油杯与上阀体构成螺纹连接；所述阀杆外螺母上设置有两个密封圈对轴承进行密封。对于传动结构的其他关键部位，同样也可以采用密封圈的结构进行水密处理。
[0009]优选地，所述无线传输模块采用 ESP8266-01S WIFI模块。
[0010]以及根据以上基于物联网平台的管道控制阀门的工作方法，其特征在于：通过记录步进电机运转的步数确定阀门的状态。具体地，STM32 微控制器对步进电机进行标定并记录步进电机当前的状态数据，将步进电机的相关状态数据整理为阀门的工况数据，通过无线传输模块上报给物联网平台。
[0011]优选地，包括以下步骤：步骤A1：对步进电机进行标定，以获得步进电机当前的状态参数，并将步进电机当前的状态参数转化得到阀门当前开度和阀门当前运行状态；步骤A2：通过无线传输模块将阀门开度和当前运行状态的数据上传至物联网平台；步骤 A3：物联网平台将阀门开度信息和运行状态上报到接入物联网平台的手机客户端上。
[0012]优选地，包括以下步骤：步骤B1：用户通过手机客户端向物联网平台下发阀门控制指令；步骤B2：物联网平台通过无线传输模块将阀门控制指令下发到管道控制阀门；步骤 B3：STM32 微控制器控制步进电机根据阀门控制指令执行对应的运转的步数。
[0013]优选地，当所述物联网平台检测到下发的阀门控制指令与接收到的下一时刻的阀门当前开度和阀门当前运行状态不符时，判断阀门为故障状态，并通知手机客户端。
[0014]相较于现有技术，本专利技术及其优选方案具有以下有益效果：该基于物联网平台的管道控制阀门，通过无线传输模块将STM32 微控制器获得的阀门开度和运行状态信息上报到物联网平台上，用户可通过手机客户端等方式即时查看管道控制阀门当前的开度和运行状态等信息，方便在阀门出现故障时对阀门进行相应的维修和更换，若用户需要调节阀门，直接通过接入物联网的手机客户端等平台即可发送命令对管道控制阀门进行调节。本专利技术能够避免全面覆盖且没有侧重点的故障排查方式，进行针对性的故障排查，同时可通过物联网平台进行对阀门开度进行调节，大大节省了人力物力。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：图1为本专利技术实施例基于物联网平台的管道控制阀门的结构剖视示意图；图2为本专利技术实施例构成的物联网控制系统的控制流程示意图；图3为本专利技术实施例 A-A 剖面结构示意图；图4为本专利技术实施例阀杆结构示意图；图5为本专利技术实施例导向键结构俯视示意图；图中：1、阀盖；2、电池；3、步进电机；4、双头螺柱；5、紧定螺钉；6、深沟球轴承；7、上阀体；8、导向键；9、阀座；10、填料垫圈；11、填料；12、下阀体；13、密封圈；14、填料压盖；15、阀杆；16、油杯；17、轴承压盖；18、阀杆外螺母；19、STM32微控制器；20、无线传输模块。
具体实施方式
[0016]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：如图1-图5所示，本实施例基于物联网平台的管道控制阀门设计方案，其主要构成部件包括：阀盖1、电池2、步进电机3、双头螺柱4、紧定螺钉5、深沟球轴承6、上阀体7、导向键8、阀座9、填料垫圈10、填料11、下阀体12、密封圈13、填料压盖14、阀杆15、油杯16、轴承压盖17、阀杆外螺母18、STM32微控制器19以及无线传输模块20。
[0017]从结构和功能上划分，其主要可以分为：阀门机构，以及设置在阀门机构上并构成电气连接的：STM32控制器、无线传输模块和步进电机。并采用电池进行供电。
[0018]其中，如图3所示，步进电机的输出轴与阀杆外螺母构成啮合连接，用以带动阀杆执行轴向运动。STM32控制器经无线传输模块连接物联网平台。该结构的作用在于实现数据采集与传输以及阀门的开度调节，通过物联网实现在线的远程控制。STM32微控制器作为整个阀门的核心控制器和并对阀门的相关数据进行简单处理，通过数字I/O口与步进电机连接。在本实施例中，无线传输模块采用ESP8266-01SWIFI模块，使用AT指令对物联网进行数据的上报和接收，控制阀门中数据采集模块的相关信号包括2路数字输出信号、1路数字输入信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网平台的管道控制阀门，其特征在于，包括：阀门机构，以及设置在阀门机构上并构成电气连接的：STM32控制器、无线传输模块和步进电机；所述步进电机的输出轴与阀杆外螺母连接，用以带动阀杆执行轴向运动；所述STM32控制器经无线传输模块连接物联网平台。2.根据权利要求1所述的基于物联网平台的管道控制阀门，其特征在于：所述阀门机构包括：阀盖、上阀体、下阀体、阀座、轴承、阀杆和阀杆外螺母；所述阀杆外螺母设置在阀杆顶部，并穿过两个水平平行安装在上阀体上的轴承；所述阀盖安装在上阀体顶部。3.根据权利要求2所述的基于物联网平台的管道控制阀门，其特征在于：所述STM32控制器安装在阀盖上，无线传输模块固定安装在STM32控制器所在的电路板上；所述步进电机朝下安装在阀杆外螺母上方，其输出轴与阀杆外螺母构成啮合连接；所述阀盖和上阀体之间设置有至少一个与STM32控制器连接的电池。4.根据权利要求2所述的基于物联网平台的管道控制阀门，其特征在于：所述阀杆上设置有导向键，导向键安装在阀杆的键槽上以限制阀杆的轴向运动；两个所述轴承之间设置有油杯；所述轴承通过轴承压盖固定，所述轴承压盖通过紧定螺钉进行加固；在所述下阀体内，采用填料和填料压盖对阀门的的排水管路进行密封；所述上阀体和下阀体通过双头螺柱固定。5.根据权利要求4所述的基于物联网平台的管道控制阀门，其特征在于：所述轴承为深沟球轴承，所述油杯与上阀体构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱华，董豪，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：