[0001] 本发明属于阀门监测领域，尤其是涉及一种手动阀门信息化监测仪。

[0002] 在城镇供水管网中大量安装手动阀门，这些手动阀门的开度信息、地理位置信息对于用户来讲处于未知状态，管网调度及管网管理中在不明确阀门开度的情况下，无法准
确有效的进行紧急事件的处理；并且容易出现因某一阀门误关闭或误开启导致停水、漏水
事故的发生，而该误操作的阀门却无法找到具体位置的情况。现阶段对管线手动阀门的管
理维护依然采用人工手动记录的方式完成，该记录方式容易出错且工作量大。在阀门状态
调整后，容易遗漏修改数据。为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种阀门状态监测
仪，该阀门状态监测仪结构简单，能将管网中安装的手动阀门的地理信息、安装信息、开度
信息等采集至云(监控)平台，实现对手动阀门的数据化、信息化管理。减少工作量，保证城
市管道的使用安全。

[0031] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。

[0033] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0034] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0035] 如图1至图3所示，一种手动阀门信息化监测仪，包括阀门状态监测仪1，阀门状态监测仪1包括监测仪壳体11，监测仪壳体11的顶壁安装有密封卡盖，所述监测仪壳体11四周
设有安装孔和中心设有一四方通孔，所述中心四方通孔和四周安装孔是为了便于匹配市面
上大部分手动阀门的不同安装形式；在使用状态时，所述监测仪壳体11可灵活利用连接支
架4固定于所监测的手动阀门5的阀门手轮2(阀杆)上，所述监测仪壳体11内设有电子陀螺
仪传感器18，当阀门手轮2带动监测仪壳体11整体旋转时，电子陀螺仪传感器18会测量出阀
门手轮2沿着三个轴向的旋转角速度。通过积分这些角速度可以获得阀门手轮2相对于参考
点的旋转角度，再通过MCU微处理器17进行公式运算和分析处理，从而获取所述手动阀门5
的开度状态。并将手动阀门5当前状态经4G无线通讯模组14发送至远程服务器端。

[0036] 如图2所示；

[0037] 1、方形监测仪壳体11的内腔侧壁固定安装有锂电池13，用于对GPS定位模组12、4G无线通讯模组14、电子陀螺仪传感器18、MCU微处理器17等提供电源。

[0038] 2、方形监测仪壳体11的内腔底壁设有PCB板支架，集成支架的上端螺接有PCB电路板19,所述监测仪壳体11侧壁装有4G全向高增益内置贴片天线16，用于4G无线通讯信号的
收发。

[0039] 3、所述PCB电路板19上装有电子陀螺仪传感器18，电子陀螺仪传感器18的输出端与PCB电路板19上的MCU微处理器17的输入端电性连接,PCB电路板19上的MCU微处理器17的
传输端口与4G无线通讯模组14的传输端口电性连接,锂电池13的正负极分别与PCB电路板
19的电源输入端口通过导线连接。

[0040] 4、所述阀门状态监测仪1还包括有两对水浸探针15，其分布于所述监测仪壳体11的两侧。所述水浸探针15的一端与所述PCB电路板19上的弹性座相接触，水浸探针15的另一
端贯穿所述监测仪壳体11后朝向所述手动阀门5延伸。当水没过手动阀门5，使水浸探针15
与水相接触时，水浸探针15内电路导通，从而向后台监控系统发送水淹警报。

[0041] 5、在所述PCB电路板19上内置有MCU微处理器17(MCU微处理芯片)，可用于手动阀门5开度的计算，手动阀门5开度数据的保存。云监控平台系统与所述阀门状态监测仪1通过
4G无线通讯模组14连接，从而能够获取手动阀门5的状态，如从云平台了解管道上哪些4G无
线通讯模组14处于打开状态以及当前开度，哪些4G无线通讯模组14处于关闭状态。还可以
对的基本安装信息、地理位置信息进行管理记录归档，减少了工作人员进行现场记录的工
作量，且提高了远程管理的准确性。

[0042] 6、远程监管平台还包括显示单元及报警单元，显示单元输出所述手动阀门的当前状态，并且当状态发生变化时，操作日志单元会生成阀门动作变化信息。

[0043] 7、阀门状态监测仪设置电源具有定时启动功能，间隔一定时间开启为陀螺仪传感器、GPS定位模组12及4G无线通讯模组14提供工作电压，既能保证电源的使用寿命又能定期
采集阀门状态数据。

[0044] 8、阀门状态监测仪还设置有微动开关，控制电源启动为陀螺仪传感器模块、4G无线通讯模组14供电，保证所监测阀门能够自监测其它原因的阀门异动和人为误操作，并判
断工作是否正常。

[0045] 9、阀门状态监测仪还设置有GPS定位模组12能给出所监测阀门的所在位置，大大节省了人工巡线及维护劳动量，延长了所监测阀门关联的输水管网的使用寿命。

[0046] 如图3所示，(1)锂电池13：内置式刀片电池，为阀门状态监测仪各工作模块提供工作电源。

[0047] (2)电源管理模块：电源管理模块包括定时单元，其中设定启动时间及时长，当达到启动时间时，电源管理模块输出适合传感器及4G无线通讯模组14的工作电压，使得传感
器开始采集阀门开度参数。

[0048] (3)GPS定位模组12：GPS定位模组12用于检测其所对应的阀门的位置，并将检测到的位置信息传递至MCU微处理器17。

[0049] (4)电子陀螺仪传感器18(九轴MEMS陀螺仪传感器)：作为采集传感器模块，采集阀门的开度信号数据，并将检测到的状态数据传递至MCU信号微处理模块。

[0050] (5)水浸传感器模组：包括有两个所述水浸探针15，其分布于所述壳体的两侧。当水没过阀门，使水浸探针与水相接触时，水浸探针15内电路导通，从而向后台监控系统发送
警报。

[0051] (6)4G无线信号收发模块：通讯集成硬件，将射频、基带集成在一块PCB小板上，将MCU微处理器17处理后的状态数据通过4G网络传输至远程服务器端，完成无线接收、发射、
基带信号处理功能。

[0052] 一种手动阀门信息化监测仪的工作过程；

[0053] 以手轮闸阀为例，如图1所示；在使用状态时，所述监测仪壳体11可灵活利用连接支架4固定于所监测的手动阀门5的阀门手轮2上，由阀门手轮2带动监测仪壳体11整体旋转
时，电子陀螺仪传感器18会测量出阀门手轮2沿着三个轴向的旋转角速度。通过积分这些角
速度可以获得阀门手轮2相对于参考点的旋转角度，再通过MCU微处理器17进行公式运算处
理，得出阀门手轮2组件的旋转圈数并计算手动阀门5的开度。

[0054] 对该手动阀门5设置状态数据监测系统，本硬件系统包括锂电池13、电源管理模块、电子陀螺仪传感器18、4G无线通讯模组14、GPS定位模组12、水浸探针15、MCU微处理器
17，如图3所示。电源管理模块分别连接锂电池13、微动开关、传感器及4G无线通讯模组14，
4G无线通讯模组14与远程服务器之间可进行无线通信。

[0055] 电源管理模块包括定时单元，其中可设定启动时间及时长，当达到启动时间时，电源管理模块输出适合传感器及4G无线通讯模组14的工作电压，使传感器开始采集阀门的工
作参数，并将数据传送至4G无线通讯模组14，4G无线通讯模组14将采集的信号发送至云端
服务器。例如间隔48小时系统通电，进行一次阀门状态监测；电源管理模块还包括触发单
元，当所监测的阀门发生动作时，触动微动开关，触发单元感应到微动开关动作，电源管理
模块立即输出适合传感器及4G无线通讯模组14工作的电压，使得陀螺仪传感器开始采集阀
门的工作参数，并将数据发送至4G无线通讯模组14，4G无线通讯模组14将采集的信号发送
至远程监控平台。远程监控平台收到阀门的动作数据后，在显示单元显示手动阀门的状态
信息。电源管理模块还包括触发供电单元，阀门状态监测仪设有微动开关，一旦出现非预知
情况下的阀门异动，例如非工作人员的检修维护操作的阀门开关动作，则判断该阀门为异
常动作，报警单元生成异动报警信号提醒工作人员前去巡视。保障管网输水安全。

[0056] 通过该电源管理模块的电源触发和定时触发两种工作模式来采集阀门状态数据，可以有效地延长电池使用寿命，缓解数据传输压力。

[0057] 监测仪壳体11还设置有一对水浸探针15，其分布于所述壳体的两侧。当阀井积水淹没过阀门时，使水浸探针15与水一旦接触时，水浸探针15内电路导通，从而向后台监控系
统发送阀门水淹警报。管理人员可通过GPS定位模组12发送的地理位置信息，找到故障阀门
的所在位置，大大节省了人工巡线及维护劳动量，提高了生产效率。

[0058] 本实施例中远程监控平台具体为物联网云端服务器，终端包括监控平台PC端和手机端APP等。该服务器包括数据库，用于存储阀门及管道GIS信息，便于建模、数据追溯等。

[0059] 本发明的优势：

[0060] 在手动阀门状态监测仪PCB板上设有九轴电子陀螺仪传感器，电子陀螺仪传感器由阀门手轮2带动壳体整体旋转时，陀螺仪会测量出阀门手轮2沿着三个轴向的旋转角速
度。通过积分这些角速度可以获得阀门手轮2相对于参考点的旋转角度，再通过MCU微处理
器17进行公式运算和分析处理，得出阀门手轮2组件的旋转圈数并计算阀门的开度，从而获
取所述手动阀门的开关状态。并将当前状态信息、上传至远程监管平台。该结构简单，使用
方便，且计算精确，实现了远程监控，保证了管道使用的安全。

[0061] 根据手动阀门的类型和使用环境的不同，可以将阀门状态监测仪以不同的安装角度来适配阀门，能够满足不同的使用需求。

[0062] 在阀门状态监测仪内部电路板中设有电子陀螺仪、GPS定位模组12、水浸探针15等，用来多方位采集阀门的多种运行参数，通过4G无线通讯模组14发送至远程服务器端进
行存储并判断所监测的手动阀门工作状态是否正常，以实现自监测功能。

[0063] 阀门状态监测仪设置电源具有定时启动功能，间隔一定时间开启为陀螺仪传感器、GPS定位模组12及4G无线通讯模组14提供工作电压，既能保证电源的使用寿命又能定期
采集手动阀门5的状态数据，并上传至云监控平台系统。

[0064] 阀门状态监测仪还设置有微动开关，控制电源启动为陀螺仪传感器模块、4G无线通讯模组14供电，电子陀螺仪传感器18启动后开始采集手动阀门5的状态参数，并上传至云
监控平台系统，保证所监测阀门能够自监测其它原因的阀门异动和人为误操作，并判断工
作是否正常。

[0065] 定时监测阀门工作状态，并且工作人员可在远程控制中心PC端、手机APP端观察手动阀门的工作状态，当有阀门异常开关时能及时发送报警信息给管理人员。

[0066] 可通过GPS定位模组12给出故障阀门的所在位置，大大节省了人工巡线及维护劳动量，延长了所监测阀门关联的输水管网的使用寿命。

[0067] 在阀门状态监测仪上设置有水浸探针，可用于监测阀门所处环境下的水位，进一步保证了阀门的使用安全。

[0068] 该阀门状态监测仪设置有窖井专用高增益内置天线，解决了偏远山区、地下阀井等通讯信号较弱场合使用难题。

[0069] 阀门状态监测仪具有现场和远程OTA在线升级功能，可进行功能升级服务。

[0070] 阀门状态监测仪外壳防护等级IP68适用于阀门井下安装。

[0071] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。