一种电动阀门开合度测量方法、装置、设备及介质与流程

本公开涉及超声波测量，具体涉及一种电动阀门开合度测量方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在工业自动化系统中，电动阀门作为流体控制的关键组件，其开合度的准确测量对于实现流体介质的精确控制和调节至关重要。

2、传统的开合度测量方法，如机械接触式测量或基于电机电流推断的方法，存在诸多局限。

3、首先，机械接触式测量需要传感器与阀门直接接触，这可能导致磨损和损坏，特别是在高速流体或腐蚀性环境中。此外，接触式传感器可能受到阀门运动过程中的振动和冲击的影响，导致测量精度下降。

4、其次，基于电机电流推断开合度的方法虽然不需要直接接触阀门，但这种方法受到电机特性、电源波动和负载变化等多种因素的影响，测量精度难以保证。特别是在阀门部分开启或关闭时，电机电流与阀门开合度之间的关系变得复杂，使得这种方法更加不可靠。

5、因此，需要一个能准确且可靠地计算电动阀门开合度的测量方法。

技术实现思路

1、本公开提供一种电动阀门开合度测量方法、装置、设备及介质，用以实现高精度、高可靠的测量电动阀门开合度。

2、第一方面，本公开提供一种电动阀门开合度测量方法，包括：

3、获取电动阀门前后两个超声波传感器的观测数据；其中，前一个超声波传感器在管道上方固定设置，后一个超声波传感器设置在管道下方，且位置随流体速度动态移动；

4、获取预设时间段内两个超声波传感器的观测数据，计算电动阀门全开状态下的标准截面积和全闭状态下的压强差，根据全闭状态下的压强差设置预设阈值；

5、通过两个超声波传感器的实时观测数据计算电动阀门前后的压强差；

6、当所述压强差小于或等于预设阈值时，将前一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；

7、当所述压强差大于预设阈值时，将后一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；

8、通过所述标准截面积和所述开口面积计算开合度。

9、根据本公开提供的电动阀门开合度测量方法，前一个超声波传感器在管道上方固定设置包括：

10、获取流经电动阀门的流体的密度和比热容，根据所述密度和比热容设置前一个超声波传感器与电动阀门的固定距离l1;

11、后一个超声波传感器设置在管道下方，且位置随流体速度动态移动包括：

12、设置流体标准流速为s1,获取后一个超声波传感器处的流体速度s2,

13、当s1≥s2时，设置后一个超声波传感器与电动阀门的动态距离l2=l1；

14、当s1＜s2时，设置后一个超声波传感器与电动阀门的动态距离l2=l1*s2/s1。

15、根据本公开提供的电动阀门开合度测量方法，前一个声波传感器以预设发射角α向前方向测量从传感器到阀门内壁的距离l1，管道直径d1=l1*cos(α);

16、后一个声波传感器以预设发射角β向后方向测量从传感器到阀门内壁的距离l2，管道直径d2=l2*cos(β);

17、计算电动阀门全开状态下的标准截面积a=π*（d1+d2）2/16。

18、根据本公开提供的电动阀门开合度测量方法，压强的计算过程包括：

19、建立超声波在流体中的传播速度与流体压力之间的物理模型；

20、测量超声波的传播速度；

21、将测得的超声波的传播速度代入物理模型，计算出对应的流体压力。

22、根据本公开提供的电动阀门开合度测量方法，全闭状态下的压强差的计算过程包括：

23、获取电动阀门全闭状态下的两个超声波传感器的观测数据，将其转化为二维超声波图像，并根据观测数据值设置图像的灰度值，

24、确定前后两个超声波图像中的均方误差，根据所述均方误差确定压强差。

25、根据本公开提供的电动阀门开合度测量方法，计算电动阀门的开口面积包括：

26、将超声波数据转化为二维超声图像，采用高斯滤波器对二维超声图像进行平滑滤波；

27、利用一阶偏导有限差分求得二维超声图像中每个像素点的梯度幅值与方向；

28、然后采用非极大值抑制技术对平滑后的图像进行处理,最后采用双阈值方法检测和连接边缘,获得最终的边缘；

29、根据边缘内像素数量，计算电动阀门的开口面积。

30、根据本公开提供的电动阀门开合度测量方法，通过所述标准截面积和所述开口面积计算开合度包括：

31、开合度=开口面积/标准截面积*s2/s1*100%。

32、第二方面，本公开还提供一种电动阀门开合度测量装置，包括：

33、数据获取模块：获取电动阀门前后两个超声波传感器的观测数据；其中，前一个超声波传感器在管道上方固定设置，后一个超声波传感器设置在管道下方，且位置随流体速度动态移动；

34、状态参数获取模块：获取预设时间段内两个超声波传感器的观测数据，计算电动阀门全开状态下的标准截面积和全闭状态下的压强差，根据全闭状态下的压强差设置预设阈值；

35、实时观测模块：通过两个超声波传感器的实时观测数据计算电动阀门前后压强的差值；

36、判断模块：当所述差值大于预设阈值时，将前一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；当所述差值小于或等于预设阈值时，将后一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；

37、开合度模块：通过所述标准截面积和所述开口面积计算开合度。

38、与现有技术相比，本公开涉及一种电动阀门开合度测量方法，该方法包括：获取电动阀门前后两个超声波传感器的观测数据；计算电动阀门全开状态下的标准截面积和全闭状态下的压强差；通过两个超声波传感器的实时观测数据计算电动阀门前后压强的差值；当所述差值大于预设阈值时，将前一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；当所述差值小于或等于预设阈值时，将后一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；计算开合度。通过采用上述方案，不需要与阀门直接接触，因此避免了磨损和损坏的问题。同时，由于超声波传感器具有高精度、高可靠性和抗干扰能力强等优点，因此可以大大提高电动阀门开合度测量的准确性和可靠性。

技术特征：

1.一种电动阀门开合度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电动阀门开合度测量方法，其特征在于，所述前一个超声波传感器在管道上方固定设置包括：

3.根据权利要求1所述的电动阀门开合度测量方法，其特征在于：所述计算电动阀门全开状态下的标准截面积包括：

4.根据权利要求1所述的电动阀门开合度测量方法，其特征在于，所述全闭状态下的压强差的计算过程包括：

5.根据权利要求1所述的电动阀门开合度测量方法，其特征在于，所述通过两个超声波传感器的实时观测数据计算电动阀门前后的压强包括：

6.根据权利要求1所述的电动阀门开合度测量方法，其特征在于，所述计算电动阀门的开口面积包括：

7.根据权利要求2所述的电动阀门开合度测量方法，其特征在于，所述通过所述标准截面积和所述开口面积计算开合度包括：

8.一种电动阀门开合度测量装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括：处理器；存储程序的存储器，其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有指令或计算机程序，当所述指令或计算机程序在设备上运行时，使得所述设备执行权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结本公开涉及一种电动阀门开合度测量方法、装置、设备及介质，该方法包括：获取电动阀门前后两个超声波传感器的观测数据；计算电动阀门全开状态下的标准截面积和全闭状态下的压强差；通过两个超声波传感器的实时观测数据计算电动阀门前后压强的差值；当所述差值大于预设阈值时，将前一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；当所述差值小于或等于预设阈值时，将后一个超声波传感器的观测数据转化为图像数据，计算电动阀门的开口面积；计算开合度。通过采用上述方案，能够高精度、高可靠的测量电动阀门开合度。技术研发人员：冯洪江,卫振源,吕东升,尚伟,张巍莹,王辉,吕英霄受保护的技术使用者：本溪钢铁（集团）信息自动化有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1