[发明专利]一种电动阀门远程故障监测系统

说明书

本申请提供一种电动阀门远程故障监测系统，包括：MCU、硫化氢传感器、氢气传感器、拉压传感器、执行机构；其中，拉压传感器通过信号放大器与MCU的A/D转换接口连接，硫化氢传感器、氢气传感器分别通过各自的信号变送器与MCU的A/D转换接口连接，MCU的D/A转换接口通过电压转电流变送器与执行机构的开度控制端口连接。所述执行机构的开到位信号和关到位信号与MCU的GPIO输入接口连接，MCU的GPIO输出接口分别通过执行机构继电器与执行机构的控制开端口、控制关端口连接。本申请的系统可以实现不同执行机构以及不同气体的监测环境，可以实现快速扩展与复用。

技术领域

本申请涉及化工行业电动阀门控制技术领域，尤其涉及一种电动阀门远程故障监测系统。

背景技术

在化工行业中，易挥发、易燃易爆、有毒的气体液体大多通过管道传输，不可避免要使用阀门控制。传统的阀门现场控制方式，难以及时发现阀门泄漏等情况。阀门作为管道系统中的关键部件，其智能化水平的提高是化工行业的热门研究问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种电动阀门远程故障监测系统，本申请能够针对性的解决现有的问题。本申请以通用嵌入式计算机(GEC)架构为基础，以窄带物联网(NB-IoT)为通信手段，选取硫化氢(H₂S)、氢气(H₂)两种代表性危险气体，设计并实现了一种人机交互良好、安全性较高且可维护的化工行业电动阀门远程故障监测系统。

基于上述目的，本申请还出了一种电动阀门远程故障监测系统，包括：

MCU、硫化氢传感器、氢气传感器、拉压传感器、执行机构；其中，

拉压传感器通过信号放大器与MCU的A/D转换接口连接，硫化氢传感器、氢气传感器分别通过各自的信号变送器与MCU的A/D转换接口连接，MCU的D/A转换接口通过电压转电流变送器与执行机构的开度控制端口连接。

进一步地，所述执行机构的开到位信号和关到位信号与MCU的GPIO输入接口连接，MCU的GPIO输出接口分别通过执行机构继电器与执行机构的控制开端口、控制关端口连接。

进一步地，所述系统还进一步包括ME3616模块匹配电路、STM32硬件最小系统，分别与MCU的UART接口连接，STM32硬件最小系统还通过5V转24V电压放大器与信号放大器、电压转电流变送器连接。

进一步地，所述系统进一步包括NB-IoT模组，与所述MCU连接以将所述MCU的数据在MCU和外部服务器之间进行收发。

进一步地，所述拉压传感器用于测量阀门转动时力矩的大小，执行机构用于通过蜗杆蜗轮结构控制电动阀门转动，执行机构控制蜗杆带动蜗轮转动。

进一步地，所述执行机构为开关型或调节型电动执行机构。

进一步地，所述系统与所述服务端进行密钥、隐私数据协商，其中密钥为可逆矩阵C，隐私数据为m×n条，所述系统通过以下步骤实现数据隐私保护：

(1)IMSI作为系统的终端标识，系统生成[1,15]的随机值b，终端认证标识取值为IMSI号的第b位；

(2)将系统终端需要保护的数据以及终端认证标识作为原始数据X，维度为m×n；

(3)使用矩阵C加密原始数据X，得到加密数据Y；

(4)将加密数据Y、随机值b发送至服务器；

(5)服务器接收到数据使用C的逆矩阵C^-1解析得到原始数据X；

(6)服务器通过认证标识检验、发送时间验证结合数据帧完整性验证，验证通过则进行存储、转发操作，否则丢弃数据。

进一步地，所述加密数据Y的公式为：