[发明专利]一种管道阀门角度在线监测装置与方法

权利要求书

1.一种管道阀门角度在线监测装置，其特征在于，包括分立的检测模块与环形辅助模块，所述检测模块固定设置于阀门的手柄，所述环形辅助模块与阀门的手柄同轴设置、且固定安装于阀门的本体；所述环形辅助模块上朝向检测模块设有逐级变化的多个台阶面，所述检测模块上设有多个正对所述台阶面的第一TOF传感器；所述检测模块内设有IMU模块和主控模块，所述IMU模块和第一TOF传感器分别与主控模块通信连接；

所述IMU模块用于检测手柄的第一旋转角度值；

所述第一TOF传感器用于检测检测模块相对于台阶面的距离变化值；

所述主控模块用于将所述距离变化值换算成第二旋转角度值、通过第二旋转角度值补偿IMU模块检测数据的角度漂移。

2.根据权利要求1所述一种管道阀门角度在线监测装置，其特征在于，所有的台阶面首尾相连共同组成环形台阶，多个第一TOF传感器对准环形台阶呈圆周阵列排布；所述检测模块跟随阀门的手柄同轴旋转时，呈圆周阵列排布的多个第一TOF传感器同步沿环形台阶的周向位移。

3.根据权利要求1或2所述一种管道阀门角度在线监测装置，其特征在于，所述台阶面的高度为逐级升/降，除去最高台阶面与最低台阶面之间的高度差之外，其余相邻台阶面的高度差一致。

4.根据权利要求1或2所述一种管道阀门角度在线监测装置，其特征在于，所述检测模块内设有无线通信模块，所述无线通信模块与主控模块通信连接，所述无线通信模块用于实现本装置与上位机的无线通信。

5.根据权利要求4所述一种管道阀门角度在线监测装置，其特征在于，所述检测模块内设有加密鉴权模块，所述加密鉴权模块与主控模块通信连接，所述加密鉴权模块内预存有身份验证信息。

6.根据权利要求1、2、5中任一项所述一种管道阀门角度在线监测装置，其特征在于，所述检测模块上设有第二TOF传感器，所述第二TOF传感器的检测端朝向阀门的手柄的径向，所述第二TOF传感器与主控模块通信连接，用于检测本装置所处环境中是否有目标靠近本装置；当第二TOF传感器检测到有目标靠近本装置时，向主控模块输出唤醒信号。

7.根据权利要求6所述一种管道阀门角度在线监测装置，其特征在于，所述检测模块内设有电源模块，电源模块包括可充电电池与电源转换芯片，所述电源转换芯片的输入端与外部电源接口连接，所述电源转换芯片的输出端与可充电电池、检测模块内的用电负载分别连接。

8.基于权利要求1所述装置的一种管道阀门角度在线监测方法，其特征在于，包括：

采集阀门的手柄的第一旋转角度值，采集第一TOF传感器相对于台阶面的距离变化值；

将所述距离变化值换算成第二旋转角度值；

使用第二旋转角度值补偿第一旋转角度值的角度漂移。

9.根据权利要求8所述一种管道阀门角度在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括工作模式的切换，所述工作模式包括正常模式与低功耗模式，其中，

正常工作模式时，在预设的时间阈值范围内持续监测阀门的旋转角度，在非时间阈值范围内转入低功耗模式；

低功耗模式时，进入休眠状态，当接收到唤醒信号时，转为正常工作模式；

所述唤醒信号的来源包括监测到有目标靠近阀门、手动设置或通过无线通信方式设置。

10.根据权利要求8或9所述一种管道阀门角度在线监测方法，其特征在于，数据采集前，还设有身份认证步骤，所述身份认证步骤包括：

预设本地身份验证信息，读取接收到的身份识别信息，将身份识别信息与预设的身份验证信息相比对，若比对结果为相匹配，则进行阀门角度监测；若比对结果为不匹配，则发出警告信息。