阅读说明：本技术 可远程操控的文丘里流量计实验平台 (Remotely controllable venturi flowmeter experiment platform ) 是由 郑靓子 李艳红 赵文玉 陈卓 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可远程操控的文丘里流量计实验平台。包括：可电脑操控的文丘里流量计的实验装置、服务管理器以及用户终端；可电脑操控的文丘里流量计的实验装置与服务管理器之间通过互联网连接；服务管理器与用户终端之间通过互联网连接。所述可电脑操控的文丘里流量计实验装置包括：触摸屏电脑、PLC控制系统、变频泵、回水管路、进水管路、进水闸阀、进水电磁阀、溢流板、稳水挡板、水箱、文丘里实验管路、测压计、多管压差计、压力变送器、电磁流量计、出水闸阀、出水电磁阀、实验台和摄像头。本发明解决了如今高校开设文丘里流量计实验存在的相关问题,并合理利用资源,通过此共享远程实验,可达到教学目的,实现共享教育理念。(The invention discloses a remotely controllable Venturi flowmeter experiment platform. The method comprises the following steps: the experimental device of the venturi flowmeter can be controlled by a computer, the service manager and the user terminal; the experimental device of the venturi flowmeter which can be controlled by the computer is connected with the service manager through the internet; the service manager is connected with the user terminal through the Internet. The computer-controllable venturi flowmeter experimental device comprises: touch-sensitive screen computer, PLC control system, inverter pump, return water pipeline, water intake pipe, inlet gate valve, the solenoid valve of intaking, overflow plate, steady water baffle, water tank, venturi experiment pipeline, manometer, multitube differential pressure meter, pressure transmitter, electromagnetic flowmeter, outlet gate valve, play water solenoid valve, laboratory bench and camera. The invention solves the relevant problems existing in the experiment of establishing the Venturi flowmeter in colleges and universities, reasonably utilizes resources, can achieve the teaching purpose by sharing the remote experiment and realize the sharing education concept.)

可远程操控的文丘里流量计实验平台

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及可远程操控的文丘里流量计实验平台。

背景技术

目前国内各高校给排水科学与工程专业一般需开设水力学相关专业实验，其中包括文丘里流量计实验等。现阶段水力学实验设备一般包括自循环供水器、进水管路、可控硅无级调速器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、文丘里实验管段、测压计、滑尺、多管压差计、流量调节阀、回水管路等。在水泵运行过程中，通过设备上安装的测压计、压力变送器、电磁流量计等得出实验结果数据。

现阶段国内文丘里流量计实验平台可归为两种：一是由学生动手进行实验操作。由于实际操作必须根据实验指导书进行操作，要排除各种因素的影响，且实验中不可避免的存在系统误差，为得到准确的实验结果需进行多次实验，但在实际操作中，很难进行多次实验以得到准确的实验结果。以上导致购置了实验设备的高校仅能为本地学生提供实验机会，实验资源得不到充分利用，并且本地学生的实验过程存在不方便性、难以得到准确实验数据等缺点，而在缺乏实验条件的地区无法开展相关实验，学生缺乏实际操作机会，无法掌握实验操作能力，得不到切实直观的实验数据。尤其在疫情的影响下，学生无法在实验室完成相关实验，导致学生对理论知识上理解的不足；此外，非专业科普人员也很难接触到实验室试验装置来了解给排水专业，这也在一定程度上阻碍了更多的人被吸引加入到水务行业。

二是基于互联网的远程实验方案，主要是采用软件仿真实验平台进行网上仿真或虚拟实验，这种方案的实验现象和数据都是在理想情况下由软件计算得到的，完全由软件来虚拟化实验环境，不具有实验过程中应有的真实性，实验过程固化，不能模拟实际情况中存在的各种干扰因素和误差，实验虽便于了解实验过程，但实验效果难以比拟真实实验，对学生创新能力和发现问题意识的培养不利。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种依托于可电脑操控的文丘里流量计实验装置、互联网与用户终端等相关设备，将文丘里流量计实验装置结合成一个的共享系统，用户在真实实验环境和条件下开展文丘里流量计实验。

可远程操控的文丘里流量计实验平台，包括：1个或多个可电脑操控的文丘里流量计实验装置、服务管理器以及1个或多个用户终端。

所述可电脑操控的文丘里流量计实验装置与服务管理器之间通过互联网(有线或无线)连接；所述服务管理器与用户终端之间通过互联网(有线或无线)连接。

所述可电脑操控的文丘里流量计实验装置包括：触摸屏电脑、PLC控制系统、变频泵、回水管路、进水管路、进水闸阀、进水电磁阀、溢流板、稳水挡板、水箱、文丘里实验管路、测压计、多管压差计、压力变送器、电磁流量计、出水闸阀、出水电磁阀、实验台和摄像头。

所述PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、变频泵和摄像头的启闭；PLC控制系统采集进水电磁阀、出水电磁阀的开度；通过信号线采集压力变送器、电磁流量计等的在线监测数据。

在水箱的出水口与多管压差计底部的进水孔之间通过文丘里实验管段相连通，在多管压差计右部的出水孔与变频泵的进水口之间连通有回水管路。

在进水管路、文丘里实验管路、回水管路上安装有用于可电脑操控的文丘里流量计实验所需的数据采集装置；在水箱内设置有溢流板、稳水挡板来保证水箱内为恒压水流。

进一步，如上所述的可远程操控的文丘里流量计实验平台，所述服务管理器含一个管理平台，管理平台包括可电脑操控的文丘里流量计实验装置的登录接口及用户登录及选择某台可电脑操控的文丘里流量计实验装置开展相关实验的接口，服务管理器与可电脑操控的文丘里流量计实验装置之间通过互联网(有线或无线)连接；服务管理器与用户终端通过互联网(有线或无线)连接。

进一步，如上所述的可远程操控的文丘里流量计实验平台，所述用户终端包括计算机或手机；所述手机或计算机通过互联网(有线或无线)与服务管理器的操作平台连接，远程操控所选择的可电脑操控的文丘里流量计实验装置，完成文丘里流量计实验。

进一步地，如上所述的可电脑操控的文丘里流量计实验装置，所述进水管路上安装有：进水闸阀、进水电磁阀；在文丘里实验管段上安装有：测压计、多管压差计、压力变送器。

所述进水闸阀、进水电磁阀通过PLC控制系统控制其开启度来调节流量。

所述测压计、多管压差计安装在水箱的出水口至多管压差计进水孔之间的管段。

所述测压计、多管压差计安装在水箱的出水口至多管测压计进水孔之间的文丘里实验管段。

所述压力变送器用于在线监测测压计中的压差数据。

所述电磁流量计在线监测流量并反馈数据至PLC控制系统，便于与实验观测所得数据进行误差分析。

进一步地，如上所述的可电脑操控的文丘里流量计实验装置，包括PLC控制系统控制触摸屏电脑、各数据采集设备及摄像头。

所述PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、变频泵和摄像头的启闭；PLC控制系统采集进水电磁阀、出水电磁阀的开度；通过信号线采集压力变送器、电磁流量计等的在线监测数据。

所述触摸屏电脑用于接收PLC控制系统传送的在线监测数据并显示操作界面，实现触屏控制操作装置。

所述摄像头用于远程观察实景操作流程，直观观察实验现象。

进一步地，如上所述的可电脑操控的文丘里流量计实验装置，包括1条所述进水管路，进水管路的出水通过变频泵经过进水管汇入水箱。

进一步地，如上所述的可电脑操控的文丘里流量计实验装置，所述回水管路上安装有：出水闸阀、出水电磁阀、电磁流量计。

进一步地，所上所述的可电脑操控的文丘里流量计实验装置，所述文丘里实验管段上安装有：压力变送器。

有益效果：

本发明提供的可远程操控的文丘里流量计实验平台，依托于可电脑操控的文丘里流量计实验装置、PLC控制系统、互联网与电磁流量计等相关实验仪器，将文丘里流量计实验做成一个共享系统，在真实实验环境和条件下进行水力学实验，在用户端实时显示流量、压差变化等要求测量的水力参数。在保证实验真实性以及可操作性的前提下，可将结果进行输出、误差分析等，各传感器及其摄像头可将实验过程及数据实时展现在用户端上，用户通过远程操控可在移动便携设备输入实验前相关数据，实时观察实验过程及数据，并导出相关实验数据表。

本发明在一定程度上解决了如今高校开设水力学相关实验存在的相关问题，并合理利用资源，为国内缺乏该实验条件的高校的给排水科学与工程专业的学生服务，通过此共享远程实验，达到教学目的，实现共享教育理念，贯彻了可持续发展理念。

附图说明

图1为本发明可远程操控的文丘里流量计实验平台的整体原理图。

图2为本发明可电脑操控的文丘里流量计实验装置结构示意图。

图中标记：1-触摸屏电脑；2-PLC控制系统；3-变频泵；4-回水管路；5-进水管路；6-进水闸阀；7-进水电磁阀；8-溢流板；9-稳水挡板；10-水箱；11-文丘里实验管路；12-测压计；13-多管压差计；14-压力变送器；15-电磁流量计；16-出水闸阀；17-出水电磁阀；18-实验台；19-摄像头。

图3为本发明可电脑操控的文丘里流量计实验装置的原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

实施例：

图1为本发明可远程操控的文丘里流量计实验平台的整体原理图；本实施例提供的可远程操控的文丘里流量计实验平台，包括：3个可电脑操控的文丘里流量计实验装置、服务管理器以及30个用户终端。

所述可远程操控的文丘里流量计实验装置与服务管理器之间通过互联网(有线或无线)连接；所述服务管理器与用户终端之间通过互联网(有线或无线)连接。

本发明提供的可远程操控的文丘里流量计实验平台，用户终端的形式为电脑客户端或移动终端等，管理服务器可连接至少一个用户终端。

本发明提供的可远程操控的文丘里流量计实验平台，利用所述用户终端上配有的键盘或触摸屏电脑，进入管理服务器中的操作平台，进而控制所选择的可可电脑操控的文丘里流量计实验装置，完成远程实验操作，获取实时实验影像及数据，通过管理服务器传至用户终端，完成文丘里流量计实验。

所述可远程操控的文丘里流量计实验平台可同时开展文丘里流量计实验装置教学的实验。实际应用中，该远程实验系统中可以有多台可电脑操控的文丘里流量计实验装置，由管理服务器统一管理。

图2为本发明可电脑操控的文丘里流量计实验装置结构图，如图2所示，所述可电脑操控的文丘里流量计实验装置包括：触摸屏电脑1、PLC控制系统2、变频泵3、回水管路4、进水管路5、进水闸阀6、进水电磁阀7、溢流板8、稳水挡板9、水箱10、文丘里实验管路11、测压计12、多管压差计13、压力变送器14、电磁流量计15、出水闸阀16、出水电磁阀17、实验台18和摄像头19。

PLC控制系统2控制触摸屏电脑1的信号输入与输出、变频泵3和摄像头19的启闭；PLC控制系统2采集进水电磁阀7、出水电磁阀17、压力变送器14、电磁流量计15通过信号线输送的在线监测数据。

在水箱10的出水口与多管压差计13底部的进水孔之间通过文丘里实验管段相连通，在多管压差计13右部的出水孔与变频泵3的进水口之间连通有回水管路4。

在进水管路5、文丘里实验管路11、回水管路4上安装有用于文丘里流量计实验所需的数据采集装置；在水箱10内设置有溢流板8、稳水挡板9来保证水箱10内为恒压水流。

本发明提供的可远程操控的文丘里流量计实验平台，依托于互联网技术，将多台可电脑操控的文丘里流量计实验装置结合成一个共享系统，在真实实验环境和条件下进行文丘里流量计实验，在用户端实时显示流量、压力变化等测量参数，并通过摄像头观看实验现象。在保证实验真实性以及可操作性的前提下，可将结果进行输出、误差分析等，各传感器及其摄像头19可将实验过程及数据实时展现在用户端上，用户通过远程操控可在移动便携设备输入实验前相关数据，并实时观察实验过程及数据，并导出相关实验数据表。

该远程实验系统中可以同时容纳多个用户终端通过网络访问管理服务器，各个用户终端之间独立存在，不同学生在不同的用户终端上进行实验。用户终端可以为电脑客户端，也可以为手机等移动终端，具体形式不做限定。

为了精确测量进水管路5上各项参数，在所述进水管路5上安装有：进水闸阀6、进水电磁阀7；在文丘里实验管段上安装有：测压计12、多管压差计13、压力变送器14。

所述测压计12、多管压差计13安装在水箱10的出水口至多管测压计13进水孔之间的文丘里实验管路11；所述压力变送器14安装在文丘里实验管路11上。

优选地，本发明实施例提供的可电脑操控的文丘里流量计实验装置包括1条所述进水管路5，进水管路5的出水通过变频泵3经过进水管路5汇集到水箱10。

为了精确测量回水管路4上各项参数，所述回水管路4上安装有：出水闸阀16、出水电磁阀17、电磁流量计15。

实验操作平台、计算机测控系统为测试文丘里管的过水能力，测量流量Q、断面测压管水头差Δh等试验参数，打印试验报告，分析实验结果。系统可以完成文丘里流量计实验项目。

所述可电脑操控的文丘里流量计实验装置包括放在实验平台架上的水箱10，水箱10内装有溢流板8、稳水挡板9来保证水箱10内为恒压水流；从水箱10底部进水的吸水管，其上装有进水闸阀6、进水电磁阀7，并通过进水连接机构与变频泵3进水端相连；从水箱10溢流板8阻隔部分的底部出水的部分回水管使水通过回水管路4回流至变频泵3，从文丘里实验管路11流出的水流通过回水管路4回流至变频泵3，其上装有出水闸阀16、出水电磁阀17；通过调节变频泵3控制水泵频率，通过PLC控制系统2控制进水(出水)电磁阀调节开度，改变管路中水流流量。

图3为本实用可电脑操控的文丘里流量计实验装置的原理图。

所述服务管理器含一个管理平台，管理平台包括可电脑操控的文丘里流量计实验装置的登录接口及用户登录及选择某台可电脑操控的文丘里流量计实验装置开展相关实验的接口。

所述服务管理器与可电脑操控的文丘里流量计实验装置之间通过互联网无线连接；所述服务管理器与用户终端通过互联网无线连接。

所述用户终端包括计算机或手机；所述手机或计算机通过互联网无线与服务管理器的操作平台连接，远程操控所选择的可电脑操控的文丘里流量计实验装置，完成文丘里流量计实验。

所述PLC控制系统2通过信号线与执行设备连接；所述数据采集装置和图像采集设备通过信号线与PLC控制系统2连接。

所述PLC控制系统2通过信号线控制执行设备的运行与停止；同时将数据采集装置以及图像采集设备得到的信息通过信号线传送给触摸屏电脑1。

所述触摸屏电脑1显示屏和操作设备分别通过信号线与所述PLC控制系统2连接。

执行设备包括进水口、进水电磁阀7、水泵叶轮、出水电磁阀17、出水口。

所述执行设备、数据采集设备、图像采集设备分别通过信号线通讯方式与PLC控制系统2连接。

所述数据采集设备包括压力变送器14：压力变送器14在线监测文丘里流量计的测压管水头；电磁流量计15：电磁流量计15在线监测管路的流量。

所述图像采集设备包括但不限于摄像头19，所述摄像头19固定于可电脑操作的文丘里流量计实验装置的支架上，通过文丘里流量计实验装置支架与所述PLC控制系统2连接。由于学生远离实验装置，不能去现场观察设备的运行，远端学生通过摄像头19来观察需要观察的设备。

采用“硬件设备实体-真实实验场景-远程操作面板”的模式，根据学生在用户终端输入的实验控制信息电脑操控文丘里流量计实验装置，开展所需水力学专业实验。学生通过网络可以随时随地进行实验，而不需要专门到固定的实验室进行实验，实现了网络异地教学，对学生的创新能力和综合能力的提高可起到很大的促进作用。同时，实验中产生的实验数据为远程实验装置产生的真实数据，而并非是软件模拟仿真数据，为学生提供了便利的同时也能调动学生做是实验的积极性。另外，由于将实验硬件设置在远程实验设备上，对用户终端的硬件要求不高，学生可以在普通的电脑甚至是移动终端上完成实验。本发明实现了实验资源的社会共享，弥补了共享教育实践环节的不足，充分突显了共享教育在当下互联网环境下的新发展。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。