一种基于物联网的阀门状态智能监控系统

技术领域

本发明涉及阀门监控领域，具体为一种基于物联网的阀门状态智能监控系统。

背景技术

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、导流、稳压、分流及溢流泄压等功能，阀门的品种和规格较多，一般用于控制空气、水、蒸汽、泥浆、油品及液态金属等各种类型流体的流动，而阀门根据材质还分为铸铁阀门、铸钢阀门、不锈钢阀门及非标订制阀门等；

但是在现有技术中，阀门在使用过程中无法对其实时状态进行准确监测，以至于阀门运行效率无法保证，此外，在监测过程中不能够针对性进行监测，以至于出现动物或者人工误触碰，造成预警而增加监测成本；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于物联网的阀门状态智能监控系统，判断实时状态监测阀门是否存在风险，防止阀门相邻距离大导致管控效率低，保证阀门的监测和控制能够具备及时性，提高阀门运行的安全性和高效性，防止生产过程中阀门控制不及时导致生产效率降低，甚至造成生产事故发生；还将当前生产过程中的分析对象进行监测，并通过实时监测判断分析对象的当前运行状态，防止在监测过程中阀门受到动物或者人误操作，导致对阀门的运行操作进行报警，影响阀门监测的效率及降低阀门监测的质量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的阀门状态智能监控系统，包括服务器，服务器通讯连接有：

阀门监测数据分析单元，用于将实时状态监测的阀门进行分析，判断实时状态监测阀门是否存在风险，将实时进行监测的阀门标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，通过分析生成监测效率合格信号，并将其发送至服务器；

实时预警分析监测单元，用于将当前生产过程中的分析对象进行监测，通过实时监测判断分析对象的当前运行状态，通过分析生成变动检测信号和误触碰信号，并将其发送至服务器；

实时控制分析监测单元，用于将分析对象的控制过程进行分析监测，判断分析对象的控制过程是否合格，将分析对象的控制时间段进行分析，通过分析生成控制异常信号和控制正常信号，并将其发送至服务器；

外界风险分析监测单元，用于将分析对象在运行过程中的外界风险进行分析，判断分析对象对应实时所处环境的风险是否合格，通过分析获取到分析对象的外界风险分析监测系数，根据外界风险分析监测系数比较生成外界高风险信号和外界低风险信号，并将其发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，阀门监测数据分析单元的运行过程如下：

采集到生产过程中需要配合控制的阀门，并将其标记为阀门组，根据阀门组内阀门间隔距离将阀门组划分为高距离组和低距离组，采集到同一运行时间段内高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长；将其分别与对应更新间隔时长阈值进行比较：

若同一运行时间段内高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长均未超过对应更新间隔时长阈值，则将对应高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长进行差值计算，将差值进行分析；

若同一运行时间段内高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长任一超过对应更新间隔时长阈值，则将对应高距离组或者低距离组进行重新采集，并将对应高距离组或者低距离组的监测数据采集设备进行更换且当前采集监测数据无效。

作为本发明的一种优选实施方式，差值分析过程如下：

在对应更新间隔时长差值超过差值阈值时，若高距离组的阀门监测数据更新间隔时长高于低距离组的阀门数据采集更新间隔时长，则判定当前运行过程中阀门监测效率不合格，将当前阀门组对应的监测数据采集设备进行更换，监测数据采集设备表示为现有技术中传感器等设备；若高距离组的阀门监测数据更新间隔时长低于低距离组的阀门数据采集更新间隔时长，则判定当前运行过程中阀门监测操作不合格，将当前阀门组对应的监测数据进行重新采集，并将阀门组的监测数据采集流程进行重新调整；在对应更新间隔时长差值超过差值阈值时，则判定当前阀门组的监测数据分析合格，生成监测效率合格信号并将监测效率合格信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，实时预警分析监测单元的运行过程如下：

将分析对象进行监测并将监测过程中的图像进行获取，设定固定帧数阈值进行图像采集，将采集图像内分析对象的任一部位作为参照部位，将完成采集的图像构建图像组，采集到监测过程中图像组内首末图像对应参照部位的移动距离以及图像组内相邻图像对应参照部位持续移动的频率，并将其分别与移动距离阈值和持续移动频率阈值进行比较：

若监测过程中图像组内首末图像对应参照部位的移动距离超过移动距离阈值，或者图像组内相邻图像对应参照部位持续移动的频率超过持续移动频率阈值，则判定监测过程中分析对象存在变动风险，生成变动检测信号并将变动检测信号发送至服务器；若监测过程中图像组内首末图像对应参照部位的移动距离未超过移动距离阈值，且图像组内相邻图像对应参照部位持续移动的频率未超过持续移动频率阈值，则判定监测过程中分析对象不存在变动风险，生成误触碰信号并将误触碰信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，实时控制分析监测单元的运行过程如下：

获取到控制时间段内分析对象所处阀门组对应配合控制阀门偏差时长以及对应阀门组各个分析对象的预设控制数值与实际控制数值的差值，并将其分别与偏差时长阈值范围和数值差值阈值进行比较：

若控制时间段内分析对象所处阀门组对应配合控制阀门偏差时长未处于偏差时长阈值范围，或者对应阀门组各个分析对象的预设控制数值与实际控制数值的差值超过数值差值阈值，则判定对应分析对象的控制监测不合格，生成控制异常信号并将控制异常信号发送至服务器；

若控制时间段内分析对象所处阀门组对应配合控制阀门偏差时长处于偏差时长阈值范围，且对应阀门组各个分析对象的预设控制数值与实际控制数值的差值未超过数值差值阈值，则判定对应分析对象的控制监测合格，生成控制正常信号并将控制正常信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，外界风险分析监测单元的运行过程如下：

采集到对应所处环境内分析对象的内外温度差值最大浮动跨度以及分析对象对应介质流速最大变化跨度；采集到对应所处环境内分析对象运行过程中供电电压的平均往复浮动量；通过分析获取到分析对象的外界风险分析监测系数；

将分析对象的外界风险分析监测系数与外界风险分析监测系数阈值进行比较：若分析对象的外界风险分析监测系数超过外界风险分析监测系数阈值，则判定分析对象的外界风险分析不合格，生成外界高风险信号并将外界高风险信号发送至服务器；若分析对象的外界风险分析监测系数未超过外界风险分析监测系数阈值，则判定分析对象的外界风险分析合格，生成外界低风险信号并将外界低风险信号发送至服务器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，将实时状态监测的阀门进行分析，判断实时状态监测阀门是否存在风险，防止阀门相邻距离大导致管控效率低，保证阀门的监测和控制能够具备及时性，提高阀门运行的安全性和高效性，防止生产过程中阀门控制不及时导致生产效率降低，甚至造成生产事故发生；还将当前生产过程中的分析对象进行监测，并通过实时监测判断分析对象的当前运行状态，防止在监测过程中阀门受到动物或者人误操作，导致对阀门的运行操作进行报警，影响阀门监测的效率及降低阀门监测的质量；

2、本发明中，将分析对象的控制过程进行分析监测，判断分析对象的控制过程是否合格，以保证分析对象的控制效率，确保控制处于最佳时机，防止出现控制存在风险导致生产过程中风险增加，不能够最大程度的保证生产效率，同时控制不当也容易造成分析对象的使用寿命降低；还将分析对象在运行过程中的外界风险进行分析，判断分析对象对应实时所处环境的风险是否合格，以保证分析对象本身质量的合格性，防止分析对象受外界环境影响导致其运行效率降低，以至于影响控制效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种基于物联网的阀门状态智能监控系统的原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1所示，一种基于物联网的阀门状态智能监控系统，包括服务器，服务器通讯连接有阀门监测数据分析单元、实时预警分析监测单元、实时控制分析监测单元以及外界风险分析监测单元，其中，服务器与阀门监测数据分析单元、实时预警分析监测单元、实时控制分析监测单元以及外界风险分析监测单元均为双向通讯连接；

服务器生成阀门监测数据分析信号并将阀门监测数据分析信号发送至阀门监测数据分析单元，阀门监测数据分析单元接收到阀门监测数据分析信号后，将实时状态监测的阀门进行分析，判断实时状态监测阀门是否存在风险，防止阀门相邻距离大导致管控效率低，保证阀门的监测和控制能够具备及时性，提高阀门运行的安全性和高效性，防止生产过程中阀门控制不及时导致生产效率降低，甚至造成生产事故发生；

将实时进行监测的阀门标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，采集到生产过程中需要配合控制的阀门，并将其标记为阀门组，根据阀门组内阀门间隔距离将阀门组划分为高距离组和低距离组，采集到同一运行时间段内高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长，阀门监测数据表示为阀门的运行参数，如流量、开度等参数，在运行过程中需要对每个阀门进行监测，如阀门监测数据更新间隔时长差值大，则容易造成阀门配合不合理；

将同一运行时间段内高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长分别与对应更新间隔时长阈值进行比较：若同一运行时间段内高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长均未超过对应更新间隔时长阈值，则将对应高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长进行差值计算，在对应更新间隔时长差值超过差值阈值时，若高距离组的阀门监测数据更新间隔时长高于低距离组的阀门数据采集更新间隔时长，则判定当前运行过程中阀门监测效率不合格，将当前阀门组对应的监测数据采集设备进行更换，监测数据采集设备表示为现有技术中传感器等设备；若高距离组的阀门监测数据更新间隔时长低于低距离组的阀门数据采集更新间隔时长，则判定当前运行过程中阀门监测操作不合格，将当前阀门组对应的监测数据进行重新采集，并将阀门组的监测数据采集流程进行重新调整；在对应更新间隔时长差值超过差值阈值时，则判定当前阀门组的监测数据分析合格，生成监测效率合格信号并将监测效率合格信号发送至服务器；

若同一运行时间段内高距离组的阀门监测数据更新间隔时长和低距离组的阀门数据采集更新间隔时长任一超过对应更新间隔时长阈值，则将对应高距离组或者低距离组进行重新采集，并将对应高距离组或者低距离组的监测数据采集设备进行更换且当前采集监测数据无效；

服务器接收到监测效率合格信号后，生成实时预警分析监测信号并将实时预警分析监测信号发送至实时预警分析监测单元，实时预警分析监测单元接收到实时预警分析监测信号后，将当前生产过程中的分析对象进行监测，通过实时监测判断分析对象的当前运行状态，防止在监测过程中阀门受到动物或者人误操作，导致对阀门的运行操作进行报警，影响阀门监测的效率及降低阀门监测的质量；

将分析对象进行监测并将监测过程中的图像进行获取，设定固定帧数阈值进行图像采集，将采集图像内分析对象的任一部位作为参照部位，将完成采集的图像构建图像组，采集到监测过程中图像组内首末图像对应参照部位的移动距离以及图像组内相邻图像对应参照部位持续移动的频率，并将监测过程中图像组内首末图像对应参照部位的移动距离以及图像组内相邻图像对应参照部位持续移动的频率分别与移动距离阈值和持续移动频率阈值进行比较：

若监测过程中图像组内首末图像对应参照部位的移动距离超过移动距离阈值，或者图像组内相邻图像对应参照部位持续移动的频率超过持续移动频率阈值，则判定监测过程中分析对象存在变动风险，生成变动检测信号并将变动检测信号发送至服务器，服务器接收到变动检测信号后，将其转送至管理员手机终端，管理员将对应编号的分析对象进行整顿，将分析对象恢复至预设位置；

若监测过程中图像组内首末图像对应参照部位的移动距离未超过移动距离阈值，且图像组内相邻图像对应参照部位持续移动的频率未超过持续移动频率阈值，则判定监测过程中分析对象不存在变动风险，生成误触碰信号并将误触碰信号发送至服务器；

可以理解的是，上述技术方案中分析对象的变动均在分析对象运行参数未变化的前提，对其检测是防止出现误触碰导致监测成本增加，同时在分析对象被移动后，在后续控制过程中容易造成控制不准确，从而引发控制不合格导致运行效率出现变化；

服务器生成实时控制分析监测信号并将实时控制分析监测信号发送至实时控制分析监测单元，实时控制分析监测单元接收到实时控制分析监测信号后，将分析对象的控制过程进行分析监测，判断分析对象的控制过程是否合格，从而保证分析对象的控制效率，确保控制处于最佳时机，防止出现控制存在风险导致生产过程中风险增加，不能够最大程度的保证生产效率，同时控制不当也容易造成分析对象的使用寿命降低；

将分析对象的控制时间段进行分析，获取到控制时间段内分析对象所处阀门组对应配合控制阀门偏差时长以及对应阀门组各个分析对象的预设控制数值与实际控制数值的差值，并将控制时间段内分析对象所处阀门组对应配合控制阀门偏差时长以及对应阀门组各个分析对象的预设控制数值与实际控制数值的差值分别与偏差时长阈值范围和数值差值阈值进行比较：

若控制时间段内分析对象所处阀门组对应配合控制阀门偏差时长未处于偏差时长阈值范围，或者对应阀门组各个分析对象的预设控制数值与实际控制数值的差值超过数值差值阈值，则判定对应分析对象的控制监测不合格，生成控制异常信号并将控制异常信号发送至服务器，服务器接收到控制异常信号后，将其转送至管理员手机终端，管理员将对应分析对象进行重新控制，并将当前运行过程进行质量分析，判断分析对象重新控制后对应流程执行是否合格；

若控制时间段内分析对象所处阀门组对应配合控制阀门偏差时长处于偏差时长阈值范围，且对应阀门组各个分析对象的预设控制数值与实际控制数值的差值未超过数值差值阈值，则判定对应分析对象的控制监测合格，生成控制正常信号并将控制正常信号发送至服务器；

可以理解的是，对应管道的阀门配合控制时，若相邻阀门的控制偏差时长过大，则导致控制效率降低，若相邻阀门的控制偏差时长过小，则导致管道内控制力度小，容易造成物质堆积影响阀门控制效率，其中物质表示为现有技术中水、燃气等；

服务器生成外界风险分析监测信号并将外界风险分析监测信号发送至外界风险分析监测单元，外界风险分析监测单元接收到外界风险分析监测信号后，将分析对象在运行过程中的外界风险进行分析，判断分析对象对应实时所处环境的风险是否合格，从而保证分析对象本身质量的合格性，防止分析对象受外界环境影响导致其运行效率降低，以至于影响控制效率；

采集到对应所处环境内分析对象的内外温度差值最大浮动跨度以及分析对象对应介质流速最大变化跨度，并将对应所处环境内分析对象的内外温度差值最大浮动跨度以及分析对象对应介质流速最大变化跨度分别标记为WCi和LSi；采集到对应所处环境内分析对象运行过程中供电电压的平均往复浮动量，并将对应所处环境内分析对象运行过程中供电电压的平均往复浮动量标记为DYi；

通过公式

将分析对象的外界风险分析监测系数Xi与外界风险分析监测系数阈值进行比较：

若分析对象的外界风险分析监测系数Xi超过外界风险分析监测系数阈值，则判定分析对象的外界风险分析不合格，生成外界高风险信号并将外界高风险信号发送至服务器，服务器接收到外界高风险信号后，将对应分析对象的所处位置进行环境控制，保证分析对象的环境合格，降低了环境变化对分析对象本身带来的影响；

若分析对象的外界风险分析监测系数Xi未超过外界风险分析监测系数阈值，则判定分析对象的外界风险分析合格，生成外界低风险信号并将外界低风险信号发送至服务器。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，通过阀门监测数据分析单元将实时状态监测的阀门进行分析，判断实时状态监测阀门是否存在风险，将实时进行监测的阀门标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，通过分析生成监测效率合格信号，并将其发送至服务器；通过实时预警分析监测单元将当前生产过程中的分析对象进行监测，通过实时监测判断分析对象的当前运行状态，通过分析生成变动检测信号和误触碰信号，并将其发送至服务器；通过实时控制分析监测单元将分析对象的控制过程进行分析监测，判断分析对象的控制过程是否合格，将分析对象的控制时间段进行分析，通过分析生成控制异常信号和控制正常信号，并将其发送至服务器；通过外界风险分析监测单元将分析对象在运行过程中的外界风险进行分析，判断分析对象对应实时所处环境的风险是否合格，通过分析获取到分析对象的外界风险分析监测系数，根据外界风险分析监测系数比较生成外界高风险信号和外界低风险信号，并将其发送至服务器。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。