一种矩阵式阀控水表系统及其阀控方法

摘要

本发明涉及智能水表技术领域，尤其涉及一种矩阵式阀控水表系统及其阀控方法，本发明采用多个阀控水表单元通过与一个路由器单元实现数据交互，采集模块、水表存储器、时钟模块和阀控模块均通过通讯线路与主控模块相连，路由器单元为主控模块供电。本发明采用超低功耗的设计方案，此阀控水表具有独立的主控模块及电机驱动功能，并配合路由器单元组成矩阵阀控系统，并通过单通讯线实现与路由器单元的数据交互。阀控水表单元由路由器单元统一管理，统一采集数据并上传是客户管理系统，在降低整体成本的基础上，大大降低了维护的工作量。本发明通过采用多模式闭阀操作，即全封闭档位、排气档位和全开档位三个单位进行操作，适用不同情况的闭阀操作。

权利要求

1.一种矩阵式阀控水表系统，包括：阀控水表单元和路由器单元，多个阀控水表单元通过与一个路由器单元实现数据交互，阀控水表单元包括：主控模块、采集模块、水表存储器、时钟模块和阀控模块，所述采集模块、水表存储器、时钟模块和阀控模块均通过通讯线路与主控模块相连，路由器单元为主控模块供电，所述路由器单元包括：通讯模块、主芯片、电源模块和路由存储器，所述电源模块为主芯片与主控模块供电，所述路由存储器与主芯片、通讯模块相连，通讯模块与云端进行通讯，其特征在于，阀控模块包括：阀控电机驱动模块、排气球阀和阀门状态采集模块，所述排气球阀安装在阀控水表单元出水口处，主控模块通过阀控电机驱动模块和阀门状态采集模块与排气球阀相连，排气球阀的入水口设置有压力传感器，排气球阀的出水口设置有水位传感器，所述排气球阀设置有全封闭档位、排气档位和全开档位，所述排气球阀的球体上设置有过渡角度区间，过渡角度区间度数为10度，球体从完全闭合到连通时需要旋转10度。

2.根据权利要求1所述的一种矩阵式阀控水表系统，其特征在于，所述球体上设置有用于介质通过的介质通道和排气通道，介质通道的介质入口A置于球体一侧上端，介质通道的介质出口A置于球体另一侧下端，排气通道的气体入口B与排气通道的气体出口B均置于球体另一侧上端，阀体上设置有用于与气体出口B相配合的阀体气道，阀体气道的出口连接有气体流量计置于空气中。

3.一种矩阵式阀控水表系统的阀控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、阀控信息的接收，路由器单元通过通讯模块获取从水务公司发送的阀控指令；

步骤二、阀控信息传递，路由器单元通过串口通讯将阀控命令发送至相应的阀控水表单元；

步骤三、阀控执行，阀控水表单元的主控模块通过阀控电机驱动模块驱动排气球阀进行多模式闭阀操作；

步骤A、阀控水表单元的主控模块判断路由器单元传递的闭阀命令；

步骤B、当接收命令为欠费闭阀命令，阀控模块则执行全封闭档位，缴费完成后阀控模块则执行开阀命令；当接收命令为停水通知命令以及压力传感器检测管道内压力低于管道内正常供水压力，阀控模块则首先执行全封闭档位，当接收到供水信息以及压力传感器检测管道内压力恢复到管道内正常供水压力，阀控模块则执行排气档位，当水位传感器检测到管道内充满水后执行全开档位；

步骤四、信息采集，对步骤三中阀门状态进行监测并采集，通过阀门状态采集模块对排气球阀状态进行监测，以及主控模块对阀控电机驱动模块进行电机驱动电流检测，并将监测以及检测的信息通过路由器单元实时发送至水务云端。

4.根据权利要求3所述的一种矩阵式阀控水表系统的阀控方法，其特征在于，步骤B中所述的排气档位具体排气方法为，

步骤B11、阀控水表单元的主控模块通过阀控电机驱动模块控制排气球阀转动5度；

步骤B12、排气球阀的球体上的介质通道将球体两侧的管道连通，排气通道的气体出口B与阀体气道连通，气体介质由介质入口A进入，流经介质出口A、气体入口B、气体出口B、阀体气道，进而将气体排出；

步骤B13、球体进水侧管路内气体排出后，向球体出水侧管路注水，出水侧管路内的气体通过注水经气体入口B、气体出口B、阀体气道，进而将气体排出；

步骤B14、当水位传感器检测到向球体出水侧管路内水填充完成后，排气球阀转动至阀门全开，此时气体出口B与阀体气道断开；

步骤B15、气体流量计将测量的数据传送至水表存储器内用于流量补偿数据收集。

5.根据权利要求4所述的一种矩阵式阀控水表系统的阀控方法，其特征在于，流量补偿方法具体为，

步骤a、阀控水表单元内设置有水质传感器，检测通水后水质是否用于饮用；

步骤b、当排气球阀全部打开后，水质传感器检测到水无法饮用，主控模块控制阀控水表单元上的指示灯亮起，同时进行流量计数Q水质，并将数据存储在水表存储器；

步骤c、通过气体流量计测得流失气体的流量为Q气体；

步骤d、通过公式Q流失=Q水质+Q气体得出总流失量；

步骤e、通过公式C费用=Q流失*F水价得出需要补偿的水价；

步骤f、将补偿费用信息存储至水表存储器内，定期通过路由器单元发送至水务公司进行管理。

说明书

一种矩阵式阀控水表系统及其阀控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及智能水表技术领域，尤其涉及一种矩阵式阀控水表系统及其阀控方法。

背景技术

[0002] 随着社会的发展，自来水的使用需求逐年增加，人们环保意识的提高以及水资源的日益缺乏，为响应国家发改委对能源价格方案的统一部署，节约和有效地利用水资源越
来越受到国际社会的关注，此外，淡水资源还直接涉及到经济效益，所以有效的自来水资源
监测与管理显得非常重要和迫切需求。目前市场上的大部分水表的控制阀原件功能较为单
一，并且一段时间停水后首次使用水龙头，水中会夹杂一些气体和杂质，发明人发现：市场
上现有的水表需要多个功能模块来实现所需功能，这样无疑加大了水表结构的复杂程度，
从而加大了制造生产成本，且给后续维护维修带来巨大困难。

[0003] 国家知识产权局于2021年01月01日，公开了一件公开号为CN112161667A，名称为“一种光电直读阀控水表”的发明专利，该发明专利说明书中有以下部分内容：“本发明一种
光电直读阀控水表，包括壳体和一号连接管，所述壳体的一侧固定安装有一号连接管，所述
一号连接管远离壳体的一侧通过连接头与阀体连接，所述阀体远离连接头的一侧固定安装
有过渡结构，所述过渡结构远离阀体的一侧固定安装有二号连接管，所述壳体远离一号连
接管的一侧固定安装有三号连接管，所述壳体的顶部固定安装有水表体，所述水表体的一
侧转动安装有翻转表盖，所述壳体、阀体和水表体组成阀控水表主体，所述二号连接管和三
号连接管上均设有连接螺纹，所述阀控水表主体通过二号连接管和三号连接管与管道连
接。”该发明采取的技术方案存在着结构复杂，加工制作成本高的问题。

[0004] 国家知识产权局于2020年10月27日，公开了一件公开号为CN211783697U，名称为“一种立式无线阀控水表”的实用新型专利，该实用新型中说明书部分有以下内容：“一种立
式无线阀控水表，包括水表本体，所述水表本体下表面连接有连接管，所述水表本体前表面
一侧上方连接有盖板，所述盖板前表面设有检测机构，所述连接管外侧壁设有安装机构，所
述检测机构包括保护壳、蜂鸣器、信号检测仪、隔板、电池箱和转门，所述盖板上表面设有保
护壳，所述保护壳内部上表面连接有蜂鸣器，所述保护壳内部上表面靠近所述蜂鸣器一侧
连接有信号检测仪，所述保护壳内部上表面靠近所述信号检测仪一侧连接有隔板，所述保
护壳上表面一侧连接有转门，所述转门下表面连接有电池箱。”该实用新型采用的技术方案
存在着不能降低阀体控制能耗的问题。

[0005] 国家知识产权局于2021年01月15日，公开了一件公开号为 CN112229469A，名称为“远传阀控水表”的发明专利，该发明专利中说明书部分有以下内容：“一种远传阀控水表，
包括：基表9、时钟模块1、温度采集模块2和控制器3；其中，时钟模块1用于计量基表9的数据
冻结周期；温度采集模块2用于采集时钟模块1所处环境的温度；控制器3分别与时钟模块1、
温度采集模块2电连接，控制器3用于根据采集到的时钟模块1所处环境的温度对时钟模块1
进行温度补偿。”该发明采用的技术方案存在着信息采集步骤繁琐，设备日常维护困难的问
题。

[0006] 国家知识产权局于2020年05月22日，公开了一件公开号为CN111189503A，名称为“一种通过磁偶合传动控制的阀控水表”的发明专利，该发明专利中说明书部分有以下内
容：“一种通过磁偶合传动控制的阀控水表，包括控制模块组件和水表组件，所述控制模块
组件设置于水表组件的上方，所述控制模块组件包括：模块上盖、电路板、锂电池、电机和模
块外壳；所述模块上盖设置于模块外壳上，模块外壳内设有电路板，电路板上设有采样霍
尔；所述电机分别与电路板和锂电池连接，电机下方设有电机端磁钢圆盘，电机端磁钢圆盘
的下方设有凹槽，凹槽中设有电机端磁钢。所述水表组件包括：减速齿轮组机构、阀杆、连接
底座、表体和阀球；所述表体设置于模块外壳的下方，连接底座设置于表体的上方，连接底
座上设有减速齿轮组机构,减速齿轮组机构上方设有减速机构磁钢圆盘，所述减速机构磁
钢圆盘上方设有凹槽，凹槽中设有减速机构磁钢；减速齿轮组机构的下端为扇形齿轮，依次
与阀杆、阀球连接。”该发明专利所采用的技术方案由于采用磁偶合传动的方式控制阀体，
控制精度可靠性不稳定，维修困难。

[0007] 国家知识产权局于2019年04月19日，公开了一件公开号为CN208765777U，名称为“一种基于NB‑IoT物联网的无线远传阀控水表及系统”的实用新型专利，该实用新型专利中
说明书部分有以下内容：“一种基于NB‑IoT物联网的无线远传阀控水表，包括计量模块和处
理器，所述计量模块包括计量电路，所述计量电路用于水表数据的计量，所述计量电路的输
出端与处理器的输入端连接，其特征在于，还包括开阀钮模块、阀门模块和NB‑IoT模块；所
述开阀钮模块包括开阀钮和感应电路，所述感应电路用于感应开阀钮是否靠近感应电路，
所述感应电路的输出端与处理器的输入端连接；所述阀门模块包括阀门控制电路、直流电
机和水表阀门，所述处理器的输出端与阀门控制电路的输入端连接，所述阀门控制电路的
输出端与直流电机的输入端连接，所述直流电机与水表阀门连接；所述处理器与NB‑IoT模
块连接。”该发明专利所采用的技术方案存在用电量大，功耗高的问题。

[0008] 国家知识产权局于2021年03月26日，公开了一件公开号为 CN112558538A，名称为“具有阀门维护功能的无线远传阀控水表系统”的发明专利，该发明专利中说明书部分有以
下内容：“本发明提供具有阀门维护功能的无线远传阀控水表系统，包括：无线远传感知模
块、无线远传控制模块、供水自组网通信模块和供水后台管理模块；无线远传感知模块中的
水表阀门感知单元用于实时获取阀门状态参数；水表阀门感知单元将阀门状态参数经供水
自组网通信模块传输至供水后台管理模块；供水后台管理模块包括数据处理模块和数据分
析模块；数据处理模块对阀门状态参数进行预处理得到阀门安全系数；数据分析模块基于
阀门安全系数匹配对应的阀门维护策略；数据分析模块对阀门安全系数超过阈值的进行报
警提示；供水后台管理模块将阀门维护策略信息经供水自组网通信模块传输至无线远传控
制模块，无线远传控制模块将阀门维护策略信息转换为阀门控制信息并实现无线远传阀控
水表的自动阀门维护功能响应。”该发明专利所采用的技术方案存在着数据传输管理工序
复杂，设备加工制造成本高，实时传输数据所需能耗大的问题。

[0009] 综上所述，现有的智能阀控水表通常为独立式的单体智能阀控水表，采用单表控制、单表采集、单表传输的仪表模式进行工作。由于每块单体智能阀控水表均需要一整套数
据传输模块、电源及电源管理模块，因此，其设备成本较高。另外，单体智能阀控水表由于是
针对单表的维护，尤其是针对工业民用仪表这种使用量庞大的客户群体，其维护工作量很
大。

[0010] 现有的带阀水表的阀控功能单一，同时存在在水务公司停水操作后的供水阶段，水管内存有大量的气体，在打开阀门和水龙头后，由大量的水发生喷溅，给用户造成麻烦，
同时供水后水中存有泥沙以及铁锈无法用于生活用水，这部分水遭到了浪费，用户对此非
常在意，影响到了用户的个人利益。

发明内容

[0011] 为了解决上述提及到的技术问题，进而提供一种矩阵式阀控水表系统及其阀控方法。

[0012] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种矩阵式阀控水表系统，包括：阀控水表单元和路由器单元，多个阀控水表单元通过与一个路由器单元实现数据交互，
阀控水表单元包括：主控模块、采集模块、水表存储器、时钟模块和阀控模块，所述采集模
块、水表存储器、时钟模块和阀控模块均通过通讯线路与主控模块相连，路由器单元为主控
模块供电；

[0013] 所述路由器单元包括：通讯模块、主芯片、电源模块和路由存储器，所述电源模块为主芯片与主控模块供电，所述路由存储器与主芯片、通讯模块相连，通讯模块与云端进行
通讯；

[0014] 阀控模块包括：阀控电机驱动模块、排气球阀和阀门状态采集模块，所述排气球阀安装在阀控水表单元出水口处，主控模块通过阀控电机驱动模块和阀门状态采集模块与排
气球阀相连，排气球阀的入水口设置有压力传感器，排气球阀的出水口设置有水位传感器。

[0015] 进一步，所述排气球阀设置有全封闭档位、排气档位和全开档位。

[0016] 进一步，所述排气球阀的球体上设置有过渡角度区间，过渡角度区间度数为10度，球体从完全闭合到连通时需要旋转10度。

[0017] 进一步，所述球体上设置有用于介质通过的介质通道和排气通道，介质通道的介质入口A置于球体一侧上端，介质通道的介质出口A置于球体另一侧下端，排气通道的气体
入口B与排气通道的气体出口B均置于球体另一侧上端，阀体上设置有用于与气体出口B相
配合的阀体气道，阀体气道的出口连接有气体流量计置于空气中。

[0018] 一种矩阵式阀控水表系统的阀控方法，包括以下步骤：

[0019] 步骤一、阀控信息的接收，路由器单元通过通讯模块获取从水务公司发送的阀控指令；

[0020] 步骤二、阀控信息传递，路由器单元通过串口通讯将阀控命令发送至相应的阀控水表单元；

[0021] 步骤三、阀控执行，阀控水表单元的主控模块通过阀控电机驱动模块驱动排气球阀进行多模式闭阀操作；

[0022] 步骤四、信息采集，对步骤三中阀门状态进行监测并采集，通过阀门状态采集模块对排气球阀状态进行监测，以及主控模块对阀控电机驱动模块进行电机驱动电流检测，并
将监测以及检测的信息通过路由器单元实时发送至水务云端。

[0023] 进一步，步骤三中所述的多模式闭阀方法具体为，

[0024] 步骤A、阀控水表单元的主控模块判断路由器单元传递的闭阀命令；

[0025] 步骤B、当接收命令为欠费闭阀命令，阀控模块则执行全封闭档位，缴费完成后阀控模块则执行开阀命令；当接收命令为停水通知命令以及压力传感器检测管道内压力低于
管道内正常供水压力，阀控模块则首先执行全封闭档位，当接收到供水信息以及压力传感
器检测管道内压力恢复到管道内正常供水压力，阀控模块则执行排气档位，当水位传感器
检测到管道内充满水后执行全开档位。

[0026] 进一步，步骤B中所述的排气档位具体排气方法为，

[0027] 步骤B11、阀控水表单元的主控模块通过阀控电机驱动模块控制排气球阀转动5度；

[0028] 步骤B12、排气球阀的球体上的排气通道将球体两侧的管道连通，气体出口B与阀体气道连通，气体介质由介质入口A进入，流经介质出口A、气体入口B、气体出口B、阀体气
道，进而将气体排出；

[0029] 步骤B13、球体进水侧管路内气体排出后，向球体出水侧管路注水，出水侧管路内的气体通过注水经气体入口B、气体出口B、阀体气道，进而将气体排出；

[0030] 步骤B14、当水位传感器检测到向球体出水侧管路内水填充完成后，排气球阀转动至阀门全开，此时气体出口B与阀体气道断开；

[0031] 步骤B15、气体流量计将测量的数据传送至水表存储器内用于流量补偿数据收集。

[0032] 进一步，流量补偿方法具体为，

[0033] 步骤a、阀控水表单元内设置有水质传感器，检测通水后水质是否用于饮用；

[0034] 步骤b、当排气球阀全部打开后，水质传感器检测到水无法饮用，主控模块控制阀控水表单元上的指示灯亮起，同时进行流量计数Q水质，并将数据存储在水表存储器；

[0035] 步骤c、通过气体流量计测得流失气体的流量为Q气体；

[0036] 步骤d、通过公式Q流失=Q水质+Q气体得出总流失量；

[0037] 步骤e、通过公式C费用=Q流失*F水价得出需要补偿的水价；

[0038] 步骤f、将补偿费用信息存储至水表存储器内，定期通过路由器单元发送至水务公司进行管理。

[0039] 本发明的优点在于：

[0040] 本发明采用超低功耗的设计方案，此阀控水表具有独立的主控模块及电机驱动功能，并配合路由器单元组成矩阵阀控系统，并通过单通讯线实现与路由器单元的数据交互。
阀控水表单元由路由器单元统一管理，统一采集数据并上传是客户管理系统，在降低整体
成本的基础上，大大降低了维护的工作量。

[0041] 本发明通过采用多模式闭阀操作，即全封闭档位、排气档位和全开档位三个单位进行操作，适用不同情况的闭阀操作。

[0042] 本发明通过对排气球阀的阀体以及球体进行技术改进，同时配合管道内的压力传感器和水位传感器对停水维修后，供水管道内气体的排出清理，有效防止因供水管路内部
的气体与水混合通过水龙头排出造成的水的飞溅，影响用户使用，为客户提供舒适的用水
环境。

[0043] 本发明通过设置水质传感器以及气体流量传感器配合排气球阀的技术改进对停水维修后，供水中含有泥沙铁锈，无法饮用或用于生活用水的水量进行信息收集以及排气
阶段中产生的流量进行整体收集处理并发送至水务公司进行补偿处理。

[0044] 本发明通过设置有水质提示灯，为用户提供警示，防止对水质不达标的进行饮用。

附图说明

[0045] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0046] 图1为本发明系统框图；

[0047] 图2为本发明主控模块的电路图；

[0048] 图3为本发明阀控电机驱动模块的电路图；

[0049] 图4为本发明阀门状态采集模块的电路图；

[0050] 图5为本发明通讯模块的电路图；

[0051] 图6为本发明排气球阀球体处于全封闭档位的位置关系示意图；

[0052] 图7为本发明排气球阀球体处于排气档位的位置关系示意图；

[0053] 图8为本发明排气球阀球体处于全开档位的位置关系示意图。

具体实施方式

[0054] 下面将结合附图对本发明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
人员在没有做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。

[0055] 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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要
性，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，可以具体情况
理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0056] 实施例1：

[0057] 一种矩阵式阀控水表系统，包括：阀控水表单元和路由器单元，多个阀控水表单元通过与一个路由器单元实现数据交互，阀控水表单元包括：主控模块、采集模块、水表存储
器、时钟模块和阀控模块，所述采集模块、水表存储器、时钟模块和阀控模块均通过通讯线
路与主控模块相连，路由器单元为主控模块供电，主控模块采用HC32L110 系列单片机，实
现对阀门电机驱动控制、阀门状态采集。与路由器单元之间采用通讯方式，接收路由器单元
的控制命令并上传阀门状态信息。此款单片机采用32MHz Cortex‑M0+ 32 位CPU平台具有
灵活的功耗管理系统，超低功耗性能。在使用路由器单元供电的情况下，由于其具有超低静
态功耗，因此能保证整个系统在规定年限中正常使用。

[0058] 实施例2：

[0059] 所述路由器单元包括：通讯模块、主芯片、电源模块和路由存储器，所述电源模块为主芯片与主控模块供电，所述路由存储器与主芯片、通讯模块相连，通讯模块与云端进行
通讯，通过路由器单元对多个阀控水表单元进行信息收集处理并发送至水务云端，降低整
体成本的基础上，大大降低了维护的工作量，阀控水表单元通过一根通讯线实现与路由器
单元之间的信息交互，通过与路由器单元之间精准的逻辑处理，实现单通讯线的数据收发
控制，有效的较少了现场布线的工作，同时提高了系统的稳定可靠性。

[0060] 实施例3：

[0061] 阀控模块包括：阀控电机驱动模块、排气球阀和阀门状态采集模块，所述排气球阀安装在阀控水表单元出水口处，主控模块通过阀控电机驱动模块和阀门状态采集模块与排
气球阀相连，排气球阀的入水口设置有压力传感器，排气球阀的出水口设置有水位传感器，
通过设置有排气球阀针对在供水阶段中打开水龙头后发生的水龙头喷溅问题，发生喷溅原
因在于供水阶段时管道内存有气体，当用户用水时，造成水龙头喷溅，球体200出水侧管路
形成缓冲封闭管路，有效对高速气流或水流进行缓冲，阀控电机驱动模块采用HT7K1211驱
动芯片，该芯片是一款单通道 H 桥驱动器，最大马达峰值电流可达 2.1A。其优异的低导通
电阻特性使其具有良好的输出效率，这对电池供电系统而言十分有利。简单的两个输入控
制引脚结构提供了四种控制模式：正转、反转、制动和待机。 PWM 输入控制频率高达 
200kHz，可为各种应用产品提供精确的速度控制。该芯片还提供了包括过流保护、输出短路
保护和热关机保护在内的全方位保护功能，即使在恶劣工作环境下发生马达堵转或短路也
能避免芯片损坏。共享的输入控制引脚可用来控制自动休眠周期启动机制，无需额外的关
机信号引脚。此外，超低功耗的休眠周期只需要0.1μA 的电流，非常适用矩阵式阀控水表系
统。同时该系统可通过外接电阻来测量马达驱动电流，以此判断系统工作是否正常；采集阀
门的开关状态位置信息，状态输入为干接点，需接上拉电源。本方案中采用单片机IO口提供
上拉电源，阀门干接点输入串接电阻进入单片机进行状态检测。此方案可实现在需要检测
时单片机才提供上拉电源，因此可以进一步降低功耗，保证系统的整体运行时间。

[0062] 实施例4：

[0063] 所述排气球阀设置有全封闭档位、排气档位和全开档位，主控模块内置三种动作指令，并通过阀控电机驱动模块对排气球阀进行转动控制，同时通过阀门状态采集模块进
行信息反馈，确定排气球阀的球体200转动位置，进而得到精准阀位控制，进而实现控制排
气的准确度。

[0064] 实施例5：

[0065] 所述排气球阀的球体200上设置有过渡角度区间，过渡角度区间度数为10度，球体200从完全闭合到连通时需要旋转10度，设置过渡角度区间为多模式控制实现基础，避免附
增多余结构增加阀控水表的整体体积，全封闭档位用于欠费闭阀操作，排气档位用于停水
后清除管道内的气体防止打开水龙头的喷溅情况，全开档位用于正常用水操作，可以有效
的提高用户的用水舒适度。

[0066] 实施例6：

[0067] 所述球体200上设置有用于介质通过的介质通道220和排气通道210，介质通道220的介质入口A221置于球体200一侧上端，介质通道220的介质出口A222置于球体200另一侧
下端，排气通道210的气体入口B211与排气通道210的气体出口B212均置于球体200另一侧
上端，阀体100上设置有用于与排气通道210的气体出口B212相配合的阀体气道110，阀体气
道110的出口连接有气体流量计置于空气中，在球体200内开设介质通道220可以减轻整个
水表的重量，同时可以有效的将位于管道内上部分的气体排出，以及同时可以将排气球阀
出水侧管道内的气体排出并进行填充水，最大效果降低喷射情况的发生，本发明的排气球
阀结构简单，与现有的多位电磁阀结构不相同，多位电磁阀并不适用本申请整体结构中，多
位电磁阀需要大量管道进行连接同时需要线路进行连接供电，不适用安装在水表上，所述
介质通道220和排气通道210均开设在球体200内的实体部位，介质通道220和排气通道210
的两端均设置在球体200的表面，介质通道220和排气通道210不与球体200的非实体部分连
通。

[0068] 实施例7：

[0069] 一种矩阵式阀控水表系统的阀控方法，包括以下步骤：

[0070] 步骤一、阀控信息的接收，路由器单元通过通讯模块获取从水务公司发送的阀控指令；

[0071] 步骤二、阀控信息传递，路由器单元通过串口通讯将阀控命令发送至相应的阀控水表单元；

[0072] 步骤三、阀控执行，阀控水表单元的主控模块通过阀控电机驱动模块驱动排气球阀进行多模式闭阀操作；

[0073] 步骤四、信息采集，对步骤三中阀门状态进行监测并采集，通过阀门状态采集模块对排气球阀状态进行监测，以及主控模块对阀控电机驱动模块进行电机驱动电流检测，并
将监测以及检测的信息通过路由器单元实时发送至水务云端。

[0074] 采用超低功耗的设计方案，此阀控水表单元具有独立的主控模块及电机驱动功能，并配合路由器单元组成矩阵阀控系统，并通过单通讯线实现与路由器单元的数据交互。
阀控水表由矩阵路由器统一管理，统一采集数据并上传至客户管理系统，在降低整体成本
的基础上，大大降低了维护的工作量，同时本方法采用多模式闭阀控制，用于解决停水，供
水后管道内存有气体造成水龙头喷射问题，同时阀控水表单元可以独立的进行停水排气操
作。

[0075] 实施例8：

[0076] 步骤三中所述的多模式闭阀操作的具体方法为，

[0077] 步骤A、阀控水表单元的主控模块判断路由器单元传递的闭阀命令；

[0078] 步骤B、阀控水表单元对路由器单元发送的命令进行判断，当接收命令为欠费闭阀命令，阀控模块则执行全封闭档位，缴费完成后阀控模块则执行开阀命令；当接收命令为停
水通知命令以及压力传感器检测管道内压力低于管道内正常供水压力，阀控模块则首先执
行全封闭档位，当接收到供水信息以及压力传感器检测管道内压力恢复到管道内正常供水
压力，阀控模块则执行排气档位，当水位传感器检测到管道内充满水后执行全开档位。

[0079] 阀控水表单元的压力传感器会长期定时测量水压，同时将数据收集存储在阀控水表的水表存储器内，并通过主控模块对数据进行取中位数操作，确定正常供水水压用于判
别停水后管道内水压变化以及供水后管道内水压情况，进行精准的对比，再次提高排气操
作的准确度。

[0080] 阀控水表单元通过获取水务云端的供水信息以及与阀控水表单元检测管道内压力信息进行有效判断，确定停水信号以及供水信号，确保在未将管道内气体完全排出不进
行全开档位操作，完全避免喷射现象的发生。

[0081] 实施例9：

[0082] 步骤B中所述的排气档位具体排气方法为，

[0083] 步骤B11、阀控水表单元的主控模块通过阀控电机驱动模块控制排气球阀转动5度；

[0084] 步骤B12、排气球阀的球体200上的介质通道220将球体200两侧的管道连通，排气通道210的气体出口B212与阀体气道110连通，气体介质由介质入口A221进入，流经介质出
口A222、气体入口B211、气体出口B212、阀体气道110，进而将气体排出；

[0085] 步骤B13、球体200进水侧管路内气体排出后，向球体200出水侧管路注水，出水侧管路内的气体通过注水经排气通道210的气体入口B211、排气通道210的气体出口B212、阀
体气道110，进而将气体排出；

[0086] 步骤B14、当水位传感器检测到向球体200出水侧管路内水填充完成后，排气球阀转动至阀门全开，此时排气通道210的气体出口B212与阀体气道110断开；

[0087] 步骤B15、气体流量计将测量的数据传送至水表存储器内用于流量补偿数据收集。

[0088] 本方法通过水位传感器、压力传感器以及排气球阀的结构三者的有效配合对管道内气体进行清理排出，解决了目前市场很多用户反应的水龙头喷溅问题。

[0089] 实施例10：

[0090] 流量补偿方法具体为，

[0091] 步骤a、阀控水表单元内设置有水质传感器，检测通水后水质是否用于饮用；

[0092] 步骤b、当排气球阀全部打开后，水质传感器检测到水无法饮用，主控模块控制阀控水表单元上的指示灯亮起，同时进行流量计数Q水质，并将数据存储在水表存储器；

[0093] 步骤c、通过气体流量计测得流失气体的流量为Q气体；

[0094] 步骤d、通过公式Q流失=Q水质+Q气体得出总流失量；

[0095] 步骤e、通过公式C费用=Q流失*F水价得出需要补偿的水价；

[0096] 步骤f、将补偿费用信息存储至水表存储器内，定期通过路由器单元发送至水务公司进行管理。

[0097] 水务公司在进行管道维修时需要对管道供水区域进行停水操作，当再次供水后，用户用水的水质中存在大量的铁锈以及泥沙无法直接饮用，需要持续的排放一段时间方可
使用，此过程的排水量很大，用户对浪费的水费十分看重，本方法通过测量不可饮用水的流
失量以及排气过程中水表的流量信息进行采集以及计算，将总流失量进行费用换算整体发
送到水务公司云端进行处理以及解决，可以有效的维护用户利益以及确保用户饮水安全。

[0098] 本申请未对传感器的型号进行限定，只要可以实现相应的功能的传感器均可，本申请提及到的压力传感器为测量管道内水压。

[0099] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的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，或者对其中部分或者全部技术特征进行
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
案的范围。