一种阴暗环境下石油用阀门解锁系统及方法

摘要

本发明涉及一种阴暗环境下石油用阀门解锁系统及方法，包括有若干阀门、移动解锁端以及解锁触发件，阀门设置有阀门执行器，阀门执行器用于控制阀门动作，移动解锁端配置有紫外光发射器、光谱接收器、输入装置、控制模块以及输出装置；控制模块包括触发单元、指令配置单元、加密单元以及输出单元；解锁触发件对应阀门设置，且解锁触发件固定于对应的阀门，解锁触发件上通过特种元素涂覆的触发图形；通过这样设置，一来保证阀门执行器不会出现误开启现象，同时保证只有配置对应的触发端才能进行阀门开启或关闭操作，且在黑暗环境下，通过特种元素发生光谱的方式进行信号辨识，保证执行加密和可靠性的同时，方便黑暗环境下对阀门的控制。

说明书

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，更具体地说，涉及一种阴暗环境下石油用阀门解锁系统及方法。

背景技术

阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置，是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止并能控制其流量的装置。

阀门是管路流体输送系统中控制部件，用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。用于流体控制的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格繁多， 阀门的公称通径从极微小的仪表阀大至通径达10m的工业管路用阀。可用于控制水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀性介质、 液态金属和放射性流体等各种类型流体地流动 ，阀门的工作压力可以从0.0013MPa到1000MPa 的超高压，工作温度可以c-270℃的超低温到1430℃的高温。

阀门的控制可采用多种传动方式， 如手动、电动、液动、气动、涡轮、电磁动、电磁液动、电液动、气液动、正齿轮、伞齿轮驱动等；可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下， 按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动， 从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。

而石油用阀门目前存在一个问题，由于开启和关闭的扭矩较大，所以一般的石油用阀门都是采用电控的方式进行动作，而在特定的环境限定下，石油阀门的控制环境的照度较低，这样一来就不适用一般的操作系统，如果需要进行开阀或者闭阀动作，都会非常困难。

而且石油用阀门一旦被通过非正常渠道开启或关闭，会造成非常巨大的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种阴暗环境下石油用阀门解锁系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

为了实现本发明的第一目的，提供一种阴暗环境下石油用阀门解锁系统，包括有若干阀门、移动解锁端以及解锁触发件，所述阀门设置有阀门执行器，所述阀门执行器用于控制阀门动作，所述移动解锁端配置有紫外光发射器、光谱接收器、输入装置、控制模块以及输出装置；所述控制模块包括触发单元、指令配置单元、加密单元以及输出单元；

所述解锁触发件对应所述阀门设置，且所述解锁触发件固定于对应的所述阀门，所述解锁触发件上通过特种元素涂覆的触发图形；

所述触发单元通过紫外光发射器向所述触发图形发射紫外光，并通过光谱接收器接收对应的反射光谱生成一触发信息，每一解锁触发件对应的触发信息的内容不同；

所述指令配置单元根据所述输入装置输入的指令生成指令信息；

所述加密单元生成一处理信息，所述处理信息包括所述触发信息以及所述指令信息，并通过加密密钥加密所述处理信息以生成加密信息，所述加密单元从所述触发信息中解析得到对应的阀门的编号信息，所述加密密钥根据当前实际时间以及所述编号信息生成；

所述输出单元将所述加密信息通过所述输出装置输出至所述阀门执行器；

所述阀门执行器配置有解密单元、验证单元以及执行单元；

所述解密单元接收所述加密信息后，通过一解密密钥解密所述加密信息，并将得到所述触发信息以及指令信息发送至所述验证单元，所述解密密钥根据当前的实际时间以及对应阀门的编号信息生成；

所述验证单元验证比对所述触发信息与预设的基准信息，当比对成功后，将所述指令信息发送至所述执行单元；

所述执行单元根据所述指令信息控制对应的阀门动作。

进一步地：所述加密单元配置有用于计算实际时间的第一计时器，所述解密单元配置有用于计算实际时间的第二计时器，所述控制器还包括时间同步策略，所述时间同步策略包括

根据所述第一计时器的实际时间生成第一同步信息，并通过所述输出单元向每一阀门执行器输出所述第一同步信息，所述阀门执行器根据所述第一同步信息配置所述第二计时器以使所述第二计时器与所述第一计时器时间同步。

进一步地：所述加密单元配置有加密算法以生成加密密钥，所述解密单元配置有与所述加密算法对应的解密算法以生成解密密钥，所述加密算法包括从所述第一计时器中获取实际时间的时项、分项以及秒项以得到第一时间值，并根据所述第一时间值以及所述编号信息生成所述加密密钥，所述解密算法包括从所述第二计时器中获取的实际时间的时项、分项以及秒项以得到第二时间值，并根据第二时间值以及所述编号信息生成解密密钥。

进一步地：所述解密单元还包括配置有解密容错次数，所述处理信息还包括校验信息，所述解密单元还包括校验策略，所述校验策略包括，当解密算法获取的解密密钥解密所述加密信息后无法得到对应的校验信息时，将所述第二计时器中获取的实际时间的秒项减一个单位后，根据新的第二时间值生成解密密钥以解密加密信息直至执行次数超过所述解密容错次数。

进一步地：所述的特种元素设置为铈元素物质和无色碳粉混合物。

进一步地：所述解锁触发件周沿涂覆有荧光涂层，所述荧光涂层围绕所述触发图形设置。

进一步地：所述阀门执行器设置有备用电源端，所述备用电源端设置有备用电源接口，所述备用电源接口用于连接备用电源，所述备用电源为所述阀门执行器提供电能。

为了实现本发明的第二目的，提供一种阴暗环境下石油用阀门解锁方法：提供有若干阀门、移动解锁端以及解锁触发件，所述阀门设置有阀门执行器，所述阀门执行器用于控制阀门动作，所述移动解锁端配置有紫外光发射器、光谱接收器、输入装置、控制模块以及输出装置；所述解锁触发件对应所述阀门设置，且所述解锁触发件固定于对应的所述阀门，所述解锁触发件上通过特种元素涂覆的触发图形；

具体包括以下触发端步骤以及执行端步骤；

所述触发端步骤包括触发步骤、输入步骤以及加密步骤；

触发步骤：包括通过紫外光发射器向所述触发图形发射紫外光，并通过光谱接收器接收对应的反射光谱生成不同的触发信息，进入输入步骤；

输入步骤：包括根据所述输入装置输入的指令生成指令信息，进入加密步骤；

加密步骤：包括生成一处理信息，所述处理信息包括所述触发信息以及所述指令信息，并通过加密密钥加密所述处理信息以生成加密信息，所述加密单元从所述触发信息中解析得到对应的阀门的编号信息，所述加密密钥根据当前实际时间以及所述编号信息生成，进入输出步骤；

输出步骤：包括将所述加密信息通过所述输出装置输出至所述阀门执行器；

所述执行端步骤包括解密步骤、验证步骤以及执行步骤；

解密步骤：对应的阀门执行器接收所述加密信息后，通过一解密密钥解密所述加密信息，所述解密密钥根据当前的实际时间以及对应阀门的编号信息生成，进入验证步骤；

验证步骤，包括比对所述解密步骤中得到所述触发信息与预设的基准信息，当比对成功后，进入执行步骤；

执行步骤，包括将所述指令信息发送至对应的阀门执行器以控制阀门动作。

进一步地：所述的特种元素设置为铈元素物质和无色碳粉混合物。

进一步地：还提供所述阀门执行器设置有备用电源端，所述备用电源端设置有备用电源接口，所述备用电源接口用于连接备用电源，所述备用电源为所述阀门执行器提供电能；

还包括电源启动步骤，当所述阀门执行器处于断电状态时，在所述触发端步骤前还包括所述电源启动步骤；

所述电源启动步骤包括将所述备用电源接入备用电源接口。

本发明技术效果主要体现在以下方面：通过这样设置，一来保证阀门执行器不会出现误开启现象，同时保证只有配置对应的触发端才能进行阀门开启或关闭操作，且在黑暗环境下，通过特种元素发生光谱的方式进行信号辨识，保证执行加密和可靠性的同时，方便黑暗环境下对阀门的控制。

附图说明

图1：本发明阴暗环境下石油用阀门解锁系统架构原理图。

附图标记：100、解锁触发件；200、移动解锁端；210、紫外光发生器；220、光谱接收器；230、控制模块；231、触发单元；232、指令配置单元；233、加密单元；234、输出单元；240、输入装置；250、输出装置；300、阀门执行器；310、解锁单元；320、验证单元；330、执行单元；400、阀门。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

参照图1所示，一种阴暗环境下石油用阀门400解锁系统，包括有若干阀门400、移动解锁端200以及解锁触发件100，首先根据系统的组成对每一部件进行详述，所述阀门400设置有阀门执行器300，所述阀门执行器300用于控制阀门400动作，阀门执行器300首先具有信号接收功能，根据信号执行不同的动作，阀门执行器300不做局限可以是电动、涡轮、电磁动、电磁液动、电液动、气液动、正齿轮、伞齿轮驱动，可以利用现有的所有具有控制阀门400动作的装置，而对应的指令内容也会存在不同，所述移动解锁端200配置有紫外光发射器、光谱接收器220、输入装置240、控制模块230以及输出装置250；首先紫外光发射器和光谱接收器220设置在同一感应头内，而使用时，紫外光发射器的紫外光灯发射紫外光，由于紫外光波长短、能量大，所以特种元素容易被激发产生光谱，解析所述光谱就可以得到信息，而控制模块230为所述移动解锁端200的中央处理器，需要说明的是，移动解锁端200的体积无需设置较大，保证便携性。所述控制模块230包括触发单元231、指令配置单元232、加密单元233以及输出单元234，根据功能划分上述单元。所述解锁触发件100对应所述阀门400设置，且所述解锁触发件100固定于对应的所述阀门400，所述解锁触发件100上通过特种元素涂覆的触发图形；首先解锁触发件100通过特种元素涂覆的触发图形，这样一来，就可以通过紫外光激发特种元素产生光谱效应，而由于特种图形的形状不同，就可以起到一个验证效果，保证安全性，特别适合在阴暗环境下或者照度较低的环境下使用，而这种设置方式不涉及线路，所以也就是说，其他人员是难以发现解锁触发件100的位置，且即使知道位置也难以维持，较为简单便利。

所述触发单元231通过紫外光发射器向所述触发图形发射紫外光，并通过光谱接收器220接收对应的反射光谱生成一触发信息，每一解锁触发件100对应的触发信息的内容不同；所述的特种元素设置为铈元素物质和无色碳粉混合物。采用的特种元素物质可以是含稀土镧系元素系列的“铈Ce”元素物质，由于“铈Ce”元素物质具有对紫外光波较强的吸收作用，和普通的无色碳粉混合后，可以使得紫外光谱产生红移现象，激发出特定的光谱阈值。控制模块230做特种元素“铈Ce”光谱阈值进行标准向量设定（初始化设定）也就是设定一个基准信号，再根据反馈的光谱的分布就可以得到对应的触发信息，这样将不同的解锁触发件100通过特种元素设置为不同的图案分布，就可以完成对数据的触发。所述解锁触发件100周沿涂覆有荧光涂层，所述荧光涂层围绕所述触发图形设置。通过这样设置，方便再阴暗环境下找到对应的解锁触发件100。

所述指令配置单元232根据所述输入装置240输入的指令生成指令信息；指令配置单元232是为了响应输入装置240，例如A阀门执行器300的解锁触发件100被扫描，而扫描的信息输入到指令配置单元232，而输入装置240此时就可以通过按键、麦克风、触摸屏幕等输入方式输入对应的动作，而这个动作就被转化为指令信息。

所述加密单元233生成一处理信息，所述处理信息包括所述触发信息以及所述指令信息，并通过加密密钥加密所述处理信息以生成加密信息，所述加密单元233从所述触发信息中解析得到对应的阀门400的编号信息，所述加密密钥根据当前实际时间以及所述编号信息生成；加密单元233是本发明至关重要的单元，为了防止他人对阀门400实时非授权动作，所以对阀门400的控制势必需要加密，以免信号被直接收取破解，从而控制阀门400动作，所以通过将处理信息加密，就可以发送加密信息到对应的阀门执行器300中，安全可靠。在另一个实施例中，所述加密单元233配置有加密算法以生成加密密钥，所述解密单元配置有与所述加密算法对应的解密算法以生成解密密钥，所述加密算法包括从所述第一计时器中获取实际时间的时项、分项以及秒项以得到第一时间值，并根据所述第一时间值以及所述编号信息生成所述加密密钥，所述解密算法包括从所述第二计时器中获取的实际时间的时项、分项以及秒项以得到第二时间值，并根据第二时间值以及所述编号信息生成解密密钥，通过这样设置，就可以根据两个时间值以及对应的阀门400编号信息计算获得对应的加密密钥和解密密钥，所以只要预先分别在阀门执行器300和控制模块230配置好对应的生成两个密钥的算法，就可以实现对等解锁。由于加密密钥和解密密钥需要相同，而加密单元233和解密单元的计时装置势必存在误差，所以所述加密单元233配置有用于计算实际时间的第一计时器，所述解密单元配置有用于计算实际时间的第二计时器，所述控制器还包括时间同步策略，所述时间同步策略包括根据所述第一计时器的实际时间生成第一同步信息，并通过所述输出单元234向每一阀门执行器300输出所述第一同步信息，所述阀门执行器300根据所述第一同步信息配置所述第二计时器以使所述第二计时器与所述第一计时器时间同步。通过同步策略的设置，可以保证第一计时器和第二计时器的时间同步，而通过时间因素进行加密，限定了不能进行远程解锁（远程解锁存在时间差，导致加密密钥和解密密钥不同）。

所述输出单元234将所述加密信息通过所述输出装置250输出至所述阀门执行器300；输出单元234不做赘述，输出装置250可以是无线、蓝牙、ZIGBEE等短波通讯方式。在此不做局限。

所述阀门执行器300配置有解密单元、验证单元320以及执行单元330；

所述解密单元接收所述加密信息后，通过一解密密钥解密所述加密信息，并将得到所述触发信息以及指令信息发送至所述验证单元320，所述解密密钥根据当前的实际时间以及对应阀门400的编号信息生成；解密单元是根据接收到的加密信息通过解密获取处理信息信息，加密密钥和解密密钥相互对应，就可以获得处理信息。在另一个实施例中，所述解密单元还包括配置有解密容错次数，所述处理信息还包括校验信息，所述解密单元还包括校验策略，所述校验策略包括，当解密算法获取的解密密钥解密所述加密信息后无法得到对应的校验信息时，将所述第二计时器中获取的实际时间的秒项减一个单位后，根据新的第二时间值生成解密密钥以解密加密信息直至执行次数超过所述解密容错次数。通过解密单元设置容错次数，由于移动解锁端200将数据发送到阀门执行器300会存在一个时间差，这个时间差一般在几个毫秒，但是可能因为实际情况出现差别，所以会导致第一时间值的秒项和第二时间值的秒项可能出现1个单位的差别，所以为了保证生成的解密密钥可以解密对应的加密信息，设置校验信息，如果因为差别导致秒项存在一个单位的差别，就无法得到对应的校验信息，也就说明得到的处理信息有误，所以需要重新解密，重新解密的方法，就是将秒项减去一个单位，这样一来，就可以实现时间上的同步，而一般解密容错次数优选为3次，也就是允许正常操作下，有3秒的误差，在3秒误差内，同样可以完成解密。

所述验证单元320验证比对所述触发信息与预设的基准信息，当比对成功后，将所述指令信息发送至所述执行单元330；而得到处理信息后，就需要对信息进行验证，查看是否是通过扫描进行获取，而判断是正常授权人员操作后，就可以执行对应动作。

所以所述执行单元330根据所述指令信息控制对应的阀门400动作。此时是通过执行单元330动作进行控制，较为简单便利。

在另一个实施例中，所述阀门执行器300设置有备用电源端，所述备用电源端设置有备用电源接口，所述备用电源接口用于连接备用电源，所述备用电源为所述阀门执行器300提供电能。通过这样设置，可以保证无电情况下，也能够正常使用。

为了实现本发明的第二目的，提供一种阴暗环境下石油用阀门400解锁方法：提供有若干阀门400、移动解锁端200以及解锁触发件100，所述阀门400设置有阀门执行器300，所述阀门执行器300用于控制阀门400动作，所述移动解锁端200配置有紫外光发射器、光谱接收器220、输入装置240、控制模块230以及输出装置250；所述解锁触发件100对应所述阀门400设置，且所述解锁触发件100固定于对应的所述阀门400，所述解锁触发件100上通过特种元素涂覆的触发图形；

具体包括以下触发端步骤以及执行端步骤；

所述触发端步骤包括触发步骤、输入步骤以及加密步骤；

触发步骤：包括通过紫外光发射器向所述触发图形发射紫外光，并通过光谱接收器220接收对应的反射光谱生成不同的触发信息，进入输入步骤；

输入步骤：包括根据所述输入装置240输入的指令生成指令信息，进入加密步骤；

加密步骤：包括生成一处理信息，所述处理信息包括所述触发信息以及所述指令信息，并通过加密密钥加密所述处理信息以生成加密信息，所述加密单元233从所述触发信息中解析得到对应的阀门400的编号信息，所述加密密钥根据当前实际时间以及所述编号信息生成，进入输出步骤；

输出步骤：包括将所述加密信息通过所述输出装置250输出至所述阀门执行器300；

所述执行端步骤包括解密步骤、验证步骤以及执行步骤；

解密步骤：对应的阀门执行器300接收所述加密信息后，通过一解密密钥解密所述加密信息，所述解密密钥根据当前的实际时间以及对应阀门400的编号信息生成，进入验证步骤；

验证步骤，包括比对所述解密步骤中得到所述触发信息与预设的基准信息，当比对成功后，进入执行步骤；

执行步骤，包括将所述指令信息发送至对应的阀门执行器300以控制阀门400动作。

所述的特种元素设置为铈元素物质和无色碳粉混合物。

还提供所述阀门执行器300设置有备用电源端，所述备用电源端设置有备用电源接口，所述备用电源接口用于连接备用电源，所述备用电源为所述阀门执行器300提供电能；

还包括电源启动步骤，当所述阀门执行器300处于断电状态时，在所述触发端步骤前还包括所述电源启动步骤；

所述电源启动步骤包括将所述备用电源接入备用电源接口。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。