Page 165 - 机械工程及自动化创新研究

第四章 阀门设计的相关研究

原理是在传统燃气阀门的基础之上装载磁铁阀芯，当不明来源的充气站对钢瓶进
行充装时，阀芯中的磁铁吸住了贴片，铁片保持一定的倾斜度从而阻挡了外界的
充气枪进行充装。当用户到正规充气站充气，打开阀门中的压力则使磁铁与铁片
分离，可以正常充装燃气；信息追踪的设计原理是，当用户到正规燃气充气站进

行充装时，充气枪上的读写器能够扫描阀门上的序列号，此时序列号的信息则会
系统收集，当序列号信息与系统中已经存储的信息一致，则充气枪的电路导通，
继电器的电路能够将电磁铁切断，从而使得电磁铁与铁片分离，正常充装燃气。
充气枪的读写器还能够根据用户的情况将燃气每次充装数据进行写入，实现芯片

信息的填充，结合定位系统，有利于对燃气钢瓶的安全监控管理。
2. 设计结构
根据需求和设计思路智能燃气阀门控制系统主要可分成四个部分，第一个
部分是燃气阀门本身，也就是传统的燃气阀门。第二部分是装在瓶身上的控制
系统，系统的控制器选用 STM32 单片机，加装无线导航远程定位系统和四频

GSM/GPRS 模块。第三部分是装在充气枪上的芯片与读写器系统，装载 RFID 射
频识别标签，Wi-Fi 无线传输系统，继电器等模块。第四部分是位于燃气管理部
门的远程监控管理服务器。

（三）基于物联网的智能燃气阀门控制系统的关键技术
基于物联网的智能燃气阀门控制系统涉及的技术主要是RFID无线射频技术、
GPS 定位技术、GPRS 通信技术和 Wi-Fi 无线传输技术四种主要技术。
在智能燃气阀门控制系统中 RFID 无线射频技术在一般状态下，会不断发出

射频信号，若有电子标签进入无线射频的视线则会产生共振，启动电子标签，电
子标签回应射频器，将信息传输给读写器，再将信息传送到控制系统。GPS 定位
技术采取的是伪距定位法。GPRS 技术是在 GSM 网络中加入 GPRS 网关节点和
业务节点，创建无线数据传输系统，利用 BSS 基站系统分配信息资源。有数据

传送时，信息首先传到 GPRS 终端再传送到基站，再传到业务节点和网关节点，
之后 GGSN 节点对数据进行处理，再发到系统终端。
（四）基于物联网的智能燃气阀门控制系统的应用
首先，通过智能燃气阀门的软硬件设置之后，对智能燃气阀门控制系统进行

测试。实验员将智能燃气阀门控制系统中的充气枪打开开关进行燃气的充装，之
后换成普通充气枪对其进行充气，从而测试智能燃气阀门系统的运行状况，测试

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