一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统及方法，包括反馈控制蝶阀，带信号输出的流量计，太阳能取电设备，输配水管。反馈控制蝶阀和带信号输出的流量计使用法兰固定于输配水管之间，太阳能取电设备为二者进行供电。反馈控制蝶阀由阀门执行器箱，支撑架，阀体，主蝶板，微调蝶板，电控箱等组成。反馈控制流程为：阀门执行器箱对云端的流量指令和流量计的实时流量数据进行边缘处理，制定主蝶板开度指令进行流量控制。当主蝶板完成调节后，阀门执行器箱持续采集实时流量数据与流量指令进行比对，利用微调蝶板进行流量的微调，从而利用反馈控制实现管路流量的精准控制。利用反馈控制实现管路流量的精准控制。利用反馈控制实现管路流量的精准控制。

A feedback control butterfly valve system and method using edge calculation

【技术实现步骤摘要】
一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统及方法


[0001]本专利技术涉及排水
，特指应用边缘计算技术进行流量反馈控制的蝶阀系统。

技术介绍

[0002]边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求，该技术在给排水阀门控制领域还鲜有使用。
[0003]蝶阀又叫翻板阀，属于调节阀的范畴。工作方式为蝶板围绕阀轴旋转来调节开度，在管道上主要起切断和节流作用，可用于低压管道介质的流速调节。蝶阀结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小、驱动力矩小、操作简便、迅速，是近年来发展最快的阀门品种之一。阀门执行器用于控制蝶阀的开度，是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分。它的作用是接受控制器送来的控制信号，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。在过程控制系统中，执行器由执行机构和调节机构两部分组成。执行机构接受控制信号把它转换为驱动调节机构的输出。调节机构通过执行元件直接改变阀门开度，使管路流量满足预定的要求。在传统的阀门控制过程中，精准流量的反馈控制技术应用较少。
[0004]不同的阀门开度有不同的流量特性。快开流量特性，起初变化大，然后比较平缓。线性流量特性，是阀门的开度跟流量成正比。等自流量特性，跟快开式的相反，是起初变化小，然后比较大。造成了流量的精准控制很难通过调节一个蝶阀的开度而实现。

技术实现思路
/>[0005]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，通过在套管内设置阀轴，阀轴上设置微调蝶板，转动装置分别驱动套管和阀轴从而实现在粗调的基础上进行精细调节流量；本专利技术还提供了一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统的精确控制方法，通过采用边缘技算服务器、联动采集控制设备和带信号输出的流量计对转动装置旋转方向和角度进行调节控制，实现精细调节。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007]一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，包括反馈控制蝶阀、输配水管、带信号输出的流量计和信号传输线；所述反馈控制蝶阀和带信号输出的流量计均安装在输配水管上，反馈控制蝶阀和带信号输出的流量计之间通过信号传输线连通，信号传输线用于控制信号的传输和反馈。
[0008]上述方案中，所述反馈控制蝶阀与带信号输出的流量计的安装距离大于5倍的输配水管管径。
[0009]上述方案中，所述反馈控制蝶阀包括阀体、主蝶板、阀轴和套管；所述阀体内置套
管，套管中间端与主蝶板固定连接，套管一端安装在转动装置上，通过转动装置转动能够带动主蝶板随套筒一起转动；所述阀轴穿过套管，阀轴上固定有微调蝶板，所述阀轴一端安装在转动装置上，通过转动装置转动能够带动微调蝶板随阀轴一起转动。
[0010]上述方案中，所述主蝶板的半径为R，微调蝶板半径r为(1/8～1/6)R；所述主蝶板与微调蝶板中心距大于微调蝶板直径。
[0011]上述方案中，所述转动装置包括第三主动锥齿轮、第四主动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第一自锁电机和第二自锁电机；
[0012]所述第一自锁电机带动第三主动锥齿轮，第三主动锥齿轮与第三从动锥齿轮啮合；所述第三从动锥齿轮驱动阀轴转动；
[0013]所述第二自锁电机带动第四主动锥齿轮，第四主动锥齿轮与第四从动锥齿轮啮合；所述第四从动锥齿轮驱动套管转动。
[0014]上述方案中，所述转动装置包括第一主动锥齿轮、第二主动锥齿轮、第一手摇杆、第二手摇杆、第一减速箱和第二减速箱；所述第一主动锥齿轮与第四从动锥齿轮啮合，通过第一手摇杆转动带动第一主动锥齿轮转动，所述第四从动锥齿轮驱动套管转动；所述第二主动锥齿轮与所述第三从动锥齿轮啮合，通过第二摇杆转动带动第二主动锥齿轮转动，所述第三从动锥齿轮驱动阀轴转动；所述第一手摇杆、第二手摇杆分别与第一减速箱和第二减速箱的输入端连接。
[0015]上述方案中，所述第三从动锥齿轮与第四从动锥齿轮之间设置有滚珠，其中，第四从动锥齿轮上设置有滚珠滑道；所述滚珠滑道用来安置滚珠。
[0016]上述方案中，还包括支撑架，所述支撑架通过阀体支撑，支撑架上设置有阀门执行器箱，所述阀门执行器箱内设置上位显示机；上位显示机用于显示“指令流量、反馈流量、实时开度、电量”。
[0017]上述方案中，还包括电控箱，所述电控箱内置采集控制设备和边缘计算服务器；采集控制设备分别与边缘计算服务器和带信号输出的流量计采用信号传输线连接并进行信号的交互。
[0018]应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统的精准控制方法，包括如下步骤：
[0019]S1：云端通过4G网络将流量指令传输至边缘计算服务器；
[0020]S2：带信号输出的流量计将实时的流量数据传输至采集控制设备，进行信号处理后传输至边缘计算服务器；
[0021]S3：边缘计算服务器将流量指令与实时流量数据进行边缘比对，判断二者之间的差值；根据差值，边缘计算服务器将阀门调整指令下发至采集控制设备；采集控制设备控制第二自锁电机的旋转方向和角度，进控制主蝶板的角度；
[0022]S4：带信号输出的流量计再将实时流量反馈至边缘计算服务器，再次对流量指令与实时流量数据进行边缘比对；根据差值，边缘计算服务器下发控制阀轴的指令，通过操作第一自锁电机进行流量的微调；
[0023]S5：多次循环S4，直至将实时流量数据调整为与流量指令相同，即可实现流量的精准反馈控制；
[0024]多次循环S4，当微调蝶板全开或者全闭时，仍无法将实时流量数据调整为与流量指令相同，则跳转至S3重新开始执行，直至实现流量的精准反馈控制。
[0025]有益效果：
[0026]1.本专利技术中反馈控制蝶阀与带信号输出的流量计的安装距离大于5倍的输配水管管径的目的在于消除蝶阀引起的旋转流和扰动对流量计精度的不良影响，防止反馈信号产生过多畸变，同时可以减少边缘计算的数据处理量，以期达到最佳的反馈控制效果。
[0027]2.本专利技术中通过在套管内设置阀轴，阀轴上设置微调蝶板，转动装置分别驱动套管和阀轴从而实现在粗调的基础上进行精细调节流量。
[0028]3.本专利技术中微调蝶板的半径为主蝶板半径的1/8～1/6，主蝶板与微调蝶板中心距大于微调蝶板直径，这样设置的目的在于：当对系统的流量精准度需求较高时，较小的蝶板可以更准确的控制流量；由于管道中心的流速较大，为了提高控制精度，应该微调蝶板中心偏移主蝶板中心点。
[0029]4.本专利技术中的转动装置包括电控和手动两种模式，手动模式是为了防止在没有电源的情况下不能调节反馈控制蝶阀，同时，本专利技术转动装置可以实现对套筒和阀轴分开调节控制，调节套管可以实现粗调，在粗调的基础上，通过调节阀轴调节微调蝶板可是实现精细调节。
[0030]5.本专利技术中采集控制设备分别与边缘计算服务器和带信号输出的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，其特征在于，包括反馈控制蝶阀(1)、输配水管、带信号输出的流量计(4)和信号传输线(8)；所述反馈控制蝶阀(1)和带信号输出的流量计(4)均安装在输配水管上，反馈控制蝶阀(1)和带信号输出的流量计(4)之间通过信号传输线(8)连通，信号传输线(8)用于控制信号的传输和反馈。2.根据权利要求1所述的一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，其特征在于，所述反馈控制蝶阀(1)与带信号输出的流量计(4)的安装距离大于5倍的输配水管管径。3.根据权利要求1所述的一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，其特征在于，所述反馈控制蝶阀(1)包括阀体(12)、主蝶板(15)、阀轴(14)和套管(16)；所述阀体(12)内置套管(16)，套管(16)中间端与主蝶板(15)固定连接，套管(16)一端安装在转动装置上，通过转动装置转动能够带动主蝶板(15)随套筒(16)一起转动；所述阀轴(14)穿过套管(16)，阀轴(14)上固定有微调蝶板(88)，所述阀轴(14)一端安装在转动装置上，通过转动装置转动能够带动微调蝶板(88)随阀轴(14)一起转动。4.根据权利要求3所述的一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，其特征在于，所述主蝶板(15)的半径为R，微调蝶板(88)半径r为(1/8～1/6)R；所述主蝶板(15)与微调蝶板(88)中心距大于微调蝶板(88)直径。5.根据权利要求3所述的一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，其特征在于，所述转动装置包括第三主动锥齿轮(1733)、第四主动锥齿轮(1734)、第三从动锥齿轮(177)、第四从动锥齿轮(176)、第一自锁电机(1741)和第二自锁电机(1742)；所述第一自锁电机(1741)带动第三主动锥齿轮(1733)，第三主动锥齿轮(1733)与第三从动锥齿轮(177)啮合；所述第三从动锥齿轮(177)驱动阀轴(14)转动；所述第二自锁电机(1742)带动第四主动锥齿轮(1734)，第四主动锥齿轮(1734)与第四从动锥齿轮(176)啮合；所述第四从动锥齿轮(176)驱动套管(16)转动。6.根据权利要求3所述的一种应用边缘计算的反馈控制蝶阀系统，其特征在于，所述转动装置包括第一主动锥齿轮(1731)、第二主动锥齿轮(1732)、第一手摇杆(1711)、第二手摇杆(1712)、第一减速箱(1721)和第二减速箱(1722)；所述第一主动锥齿轮(1731)与第四从动锥齿轮(176)啮合，通过第一手摇杆(1711)转动带动第一主动锥齿轮(1731)转动，所述第四从动锥齿轮(176)驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞懿元，李红，汤攀，陈超，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：