[发明专利]一种基于传感器网络的流体流量控制阀的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通讯技术的应用领域，尤其涉及一种基于传感器网络的流体流量控制阀的控制方法。

背景技术

近年来随着社会的发展，人们对环境破坏情况越来越重视，尤其是在排污方面，国家及政府都进行了大量的控制，针对一些污染物排放的企业，政府对污染物的排放时间及排放量都有一定要求，通常都是在排放管道上安装检测装置进行检测控制，以实现对排放量的控制。

流量控制阀作为直接控制液体流量的阀类，广泛的应用在排放管的流量控制上，目前最常用的流量控制阀一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁直通阀、电磁换向阀、电液换向阀。另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀，但这样的阀类没有流量的数据传输，检测流量要在管路中加装流量计，且上位机不能精确控制流量，另外控制阀门的开、关或开度调节以及流量的检测等是通过有线的方式与上位机连接，因此系统存在布线距离长，布线错综复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于传感器网络的流体流量控制阀的控制方法。流体流量控制阀通过中央控制单元，与所述中央控制单元连接的流量检测单元、流量控制单元、无线通信单元、显示单元、时钟单元等完成管路中流量的检测、流量的控制、数据显示，多个基于传感器网络的流量控制阀之间组成传感器网络，采用统一的数据传输格式与上位机进行无线数据通信，完成现场数据的实时传输。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种基于传感器网络的流体流量控制阀的控制方法，对管路内流量值进行实时采集并与标准值进行数据对比分析，通过PID算法调节阀门开度以使流量值与标准值一致，该控制方法包括：

标准值的设定，中央控制单元通过无线通信单元接收上位机的设定参数及标准流量-时间表；

实时流量数据采集，中央控制单元向流量控制单元发送PWM脉冲信号，经隔离放大后对励磁线圈提供励磁电源，励磁线圈附近管道内与流量成线性关系的电极信号经放大后由中央控制单元采集当前信号值，通过运算即得到管路内的实时流量值；

阀门开度采集，中央控制单元通过安装在蝶阀处的开度检测传感器检测蝶阀当前开度值；

时间采集，中央控制单元通过时钟单元采集当前时间值；

数据对比分析，中央控制单元将采集的流量数据，时间值及蝶阀开度值与内部预存的标准流量-时间表进行对比，并通过PID算法以获得蝶阀开度调节值；

蝶阀开度调节，中央控制单元将开度调节值送入流量控制单元内进行蝶阀开度调节，使得当前流量值与标准流量值一致；

数据上传，当中央控制单元通过无线通信单元接收到上位机发送的上传当前流量值指令后，中央控制单元即通过无线通信单元将检测的当前流量值等参数发送给上位机；

数据显示，中央控制单元将采集的当前流量值、流量设定值、当前流速、流量百分比、调整参数等信息通过显示单元进行显示；

所述流量数据采集中，中央控制单元发送PWM脉冲信号经隔离放大后对励磁线圈提供励磁电源，励磁线圈在其周围的管路中产生磁场，管路内流动的液体切割磁场以产生电压信号，电压信号由管路内部隔离面中的电极引出，并经过仪表放大器进行放大，再由中央控制单元实时采集当前电压值，通过运算即得到管路内的实时流量值。

所述标准值的设定中，对于流量为固定值，不需随时间改变而改变的，用户可以通过上位机直接输入流量值给中央控制单元，以确保该控制阀的流量值保持为固定值。

所述标准值的设定中，对于流量为变化值，即标准值是随时间改变而改变的，上位机可通过“时间-流量曲线参数的指令”，发送多组流量、时间数据给中央控制单元，中央控制单元根据时间顺序存储并依据各时间段流量值的数据进行流量控制。

所述蝶阀开度调节中，中央控制单元将开度调节值发送至流量控制单元内的驱动器上，以驱动步进电机转动，从而调节蝶阀正转或反转达到相应的开度值。

中央控制单元与上位机之间通过无线通信单元进行数据交互传输，通过具有无线功放功能的nRF905模块，采用统一的数据传输格式与上位机进行无线数据通信，完成现场数据的实时传输。

该控制方法中还包括无线传感器网络的组网方法，多个流量控制阀通过无线通信单元进行组网，形成无线传感器网络，采用统一的数据传输格式与上位机进行数据交互，每个流量控制阀具有特定的IP号，在传感器网络中可以作为基点或转发点，组网由上位机通过“组网参数指令”设定完成。