CN102564707B - 一种检测闸门漏水的装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测闸门漏水的装置，属于测量技术领域。装置包括用于控制装置工作的控制模块；用于固定信号采集模块并使信号采集模块升降的升降模块；用于采集闸门漏水流量的信号采集模块；用于分析处理信号采集模块采集的漏水信号的信号分析处理模块；用于显示系统操作和检测数据的信息显示模块；本发明还公开了该检测装置的控制方法，能够对闸门细微的漏水情况进行精确地测量，并且全面、及时地将闸门漏水的位置以及闸门漏水情况反馈到信息显示模块，有效保障检测人员的生命安全。同时，本发明操作方便，机械自动化控制程度高，具有很高的工作效率。

Description

一种检测闸门漏水的装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种检测闸门漏水的装置及方法，属于测量技术领域。

背景技术

闸门是最为常见的一种水工建筑物，但是由于施工质量控制不严和管理运行不当等原因，闸门普遍存在漏水问题，素来有“十闸九漏”之说。闸门漏水，既影响了工程效益发挥，也给闸室下游建筑物的养护维修带来不便。并且闸门一旦出现漏水，如果没有及时发现，后期处理难度较大且效果不佳，所以必须在闸门漏水初期采取积极的措施，防止闸门漏水。漏水初期首要步骤就是对闸门漏水情况进行检测。

现有工程中对于高于闸室下游水位的闸缝，可以通过肉眼对闸缝的漏水情况直接进行观测，然而对于低于闸室下游水位的闸缝的漏水情况，肉眼观测就难以实现，往往需要蛙人潜水探摸，但是蛙人不是专业检测人员，故检测往往不能全面反映真实情况，同时蛙人潜水探摸还存在很多限制，如探摸费用高、探摸范围有限、探摸风险高等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述背景技术中涉及的闸门存在的漏水问题，提供一种检测闸门漏水的装置及方法，能够精确地确定闸门漏水的位置以及漏水流量情况，为闸门后期的维修工作提供准确可靠的信息。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案：

一种检测闸门漏水的装置，包括用于供电的系统电源、控制箱体、信号分析处理模块、信号采集模块、升降模块、升降杆、控制模块、信息显示模块；

其中，所述系统电源、信号分析处理模块设置于控制箱体内，所述控制模块、信息显示模块分别设置于控制箱体的上表面；控制模块与信号分析处理模块的输入端连接，信号分析处理模块的输出端分别与信息显示模块以及升降模块相连接；

所述升降模块包括设置在控制箱体侧面上的两个主动轮、两个从动轮，以及设置于控制箱体内的升降电机、夹紧电机；其中，所述两个主动轮均与升降电机连接，两个从动轮均与夹紧电机连接；所述两个主动轮、两个从动轮分为两组，其中每组包括一个主动轮、一个从动轮；每组中主动轮、从动轮的轴心连线与所述控制箱体侧面的水平方向边沿线相平行，所述主动轮与从动轮的间距等于升降杆的外径；两个主动轮之间的轴心连线、两个从动轮之间的轴心连线分别与所述控制箱体侧面的竖直方向边沿线相平行；

所述升降杆由若干根圆管相互连接组成，竖直设置于主动轮与从动轮的间隔内；

所述信号采集模块设置于升降杆的末端，并且与信号分析处理模块双向连接。

作为本发明的检测闸门漏水的装置的进一步优化，还包括设置在控制箱体上的调平装置；所述调平装置包括调平旋钮和水平仪，调平旋钮用于调整水平仪的液泡位于水平仪圆心，使控制箱体始终处于水平位置。

作为本发明的检测闸门漏水的装置的进一步优化，所述组成升降杆的每根圆管的两端均设有螺纹，每根圆管的一端外径与另一端内径相同，通过螺纹将圆管连接在一起。

作为本发明的检测闸门漏水的装置的进一步优化，所述信号采集模块包括振动膜、线圈、磁铁、模数转换器；在漏水处，振动膜产生振动使线圈与磁铁相对运动，通过切割磁感应线产生电流模拟信号，所述模拟信号通过模数转换器转化为数字信号后传输至信号分析处理模块。

作为本发明的检测闸门漏水的装置的进一步优化，所述信号分析处理模块包括单片机、存储器。

作为本发明的检测闸门漏水的装置的进一步优化，所述信息显示模块为LCD显示器，所述控制模块为键盘。

本发明还提出一种检测闸门漏水的装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤A、将控制箱体安放在闸门顶端，根据闸门高度确定所需圆管的数量，然后将信号采集模块安装在第一根圆管的一端，并将第一根圆管垂直插入主动轮、从动轮之间的间隔处，使信号采集模块对准闸门的缝隙；

步骤B，通过调整控制箱体上的调平装置，使装置整体处于水平状态以确保信号采集模块沿闸门缝隙竖直运动；

步骤C，接入电源，通过控制模块向信号分析处理模块发送启动夹紧电机的控制命令，启动夹紧电机，将从动轮靠向主动轮，使升降杆牢固地夹紧于主动轮与从动轮之间；

步骤D、通过控制模块向信号分析处理模块发送启动升降电机的控制命令，启动升降电机带动主动轮转动，从而带动升降杆的升降，使信号采集模块的中心降至与闸门顶端处于同一高程；暂停升降电机的工作，同时，通过控制模块设定此时的高程为零高程；

步骤E，再次启动升降电机，使信号采集模块的中心降至与水面处于同一高程，通过控制模块设置信号采集模块每次下降的单位距离，通过控制模块向信号分析处理模块发送启动信号采集模块的控制命令，启动信号采集模块进行检测；

在升降过程中，当第一根圆管的另一端接近主动轮时，暂停升降电机的工作，在第一根圆管的另一端接上另一段圆管；待连接完毕后，再次启动升降电机的工作，以下步骤中以此类推；

步骤F、信号采集模块按预先设置的单位距离下降，每下降一个单位距离后升降电机停止工作，信号采集模块静止；如果闸门漏水，水流使振动膜产生形变并使其振动，振动膜使线圈与磁铁相对运动，切割磁感应线，产生可测电流模拟信号，通过模数转换器将该模拟信号转化为数字信号后传输至信号分析处理模块，同时信号分析处理模块将分析的结果发送至信息显示模块，及时显示该位置的高程以及其漏水情况，并对超限的情况系统自动予以标记；

步骤G、重复步骤F进行检测，当信号采集模块触碰到闸室底部后，升降电机自动停止工作，信号采集模块对最低点闸门的漏水情况进行检测；待检测完毕后，信号分析处理模块自动保存所有检测数据；检测人员通过控制模块向信号分析处理模块发送读取信号，然后在信息显示模块上查询所需数据。

进一步的，本发明的检测闸门漏水的装置的控制方法，步骤E所述信号采集模块每次下降的单位距离为信号采集模块的振动膜的直径。

进一步的，本发明的检测闸门漏水的装置的控制方法，在步骤G之后还包括步骤H，具体如下：

H-1，启动升降电机使升降杆快速上升，并逐段卸下彼此连接的圆管直至第一段圆管；

H-2，启动夹紧电机使从动轮远离主动轮，取下第一段圆管；

H-3，将信号采集模块从第一段圆管上拆卸下来，进行擦拭待其干燥后，切断电源。

本发明采用以上技术方案，具有以下技术效果：

1、本发明灵敏度高，能够对闸门细微的漏水情况进行精确地测量。

2、本发明能够精确全面地检测出闸门漏水的位置以及漏水流量情况。

3、本发明能够避免蛙人潜水探摸，保障检测人员的生命安全以及检测信息准确。

4、本发明机械自动化控制程度高，能够迅速及时将闸门漏水情况反馈到信息显示模块，具有很高的工作效率。

5、本发明结构简单、操作方便，广泛适用于多数类型和尺寸的闸门检漏工作。

附图说明

图1是本发明的装置的模块连接示意图。

图2是本发明的装置的整体结构示意图。

图3是从本发明装置的顶部俯视方向的内部结构示意图。

图4是本发明的信号采集模块的整体结构分解示意图。

图5是信号采集模块的侧面结构分解示意图。

图中的标号解释：1、调平装置，2、控制模块，3、信号分析处理模块，4、升降模块，5、信号采集模块，6、信息显示模块，7、系统电源；1-1、调平旋钮，1-2、水平仪，4-1、主动轮，4-2、从动轮，4-3、夹紧电机，4-4、升降电机，4-5、升降杆；5-1、振动膜，5-2、线圈，5-3、磁铁。

具体实施方案

下面结合附图对本发明的技术方案的实施做进一步的详细描述：

如图1及图2所示，本发明一种检测闸门漏水的装置包括调平装置、控制模块、信号分析处理模块、升降模块、信号采集模块、信息显示模块、系统电源。其中控制模块与信号分析处理模块的输入端连接，信号分析处理模块的输出端与升降模块以及信息显示模块的输入端连接，信号采集模块与信号分析处理模块连接，同时信号采集模块固定于升降模块。

如图2、图3所示，根据闸门高度确定所需升降杆4-5的数量，将信号采集模块5安装在升降杆4-5的一端；将装置安放在闸门顶端，使升降模块4朝向闸室下游，通过拧动调平旋钮1-1并观察水平仪1-2，使装置整体处于水平状态以确保信号采集模块5沿闸门缝隙竖直运动；接入电源7，打开系统，待系统进入工作状况后，按下控制模块2的夹紧按钮，启动夹紧电机4-3，从动轮4-2靠向主动轮4-1，使升降杆4-5牢固地夹紧于主动轮4-1与从动轮4-2之间。

通过调节控制模块2的升降按钮，启动升降电机4-4，带动主动轮4-1转动，从而带动升降杆4-5的升降，使信号采集模块5中心降至与闸门顶端处于同一高程；按下控制模块2的调零按钮，设定此时的高程为零高程；然后再次调节控制模块2的升降按钮，使信号采集模块5中心降至与水面处于同一高程，启动控制模块2的检测按钮；在检测过程中，当升降杆4-5顶端接近主动轮4-1时，按下控制模块2的暂停按钮，通过升降杆4-5两端的螺纹在升降杆4-5顶端接上一段升降杆4-5；待连接完毕后，再次按下控制模块2的暂停按钮，系统继续工作，在检测过程中，应该据需要适时添加至最后一段升降杆4-5。

如图4、图5所示，通过控制模块设置信号采集模块5每次下降的单位距离，一般为振动膜5-1的直径；信号采集模块5按预先设置的单位距离下降，每次到达一个高程后升降模块4停止工作，信号采集模块5静止，随后信号分析处理模块3自动开启信号采集模块5；如果闸门漏水，水流使振动膜5-1产生形变并使其振动，振动膜5-1使线圈5-2与磁铁5-3相对运动，切割磁感应线，产生可测电流，输出模拟信号，通过模数转换器转化为数字信号后传输至信号分析处理模块3，信号分析处理模块3将分析的结果发送至信息显示模块6，及时显示该位置的高程以及其漏水情况，并对超限的情况系统自动予以标记。

系统按预先设置对每个高程的闸门漏水情况依次进行检测，当信号采集模块5触碰到闸室底部后，升降模块4自动停止工作，信号采集模块5对最低点闸门的漏水情况进行检测。待检测完毕后，系统自动保存所有检测数据；按下控制模块2的读取按钮，信息显示模块6将检测的结果显示在LCD显示器上，记录所需数据。

数据读取完毕后，按下控制模块2的快升按钮，升降模块4上升一段升降杆4-5的距离后停止工作，卸下一段升降杆4-5，此步骤重复操作至第一段升降杆4-5；按下控制模块2的放松按钮，启动夹紧电机4-3，从动轮4-2远离主动轮4-1，取下第一段升降杆4-5；将信号采集模块5从升降杆4-5上拆卸下来，用干毛巾擦拭信号采集模块5，待其干燥后，关闭系统，切断电源7，将装置整体收起。

本实施例的具体工作过程如下：

某一闸门由于管理运行不当原因，闸门门缝部分出现漏水现象。现已知该闸门的高度为8.5m，闸室上游的水位为6.5m，另有一台检测闸门漏水的装置，其中每段升降杆的长度为1m，信号采集模块中振动膜的直径为0.1m。首先根据闸门高度确定所需升降杆的数量为9段，将信号采集模块安装在升降杆的一端；将装置安放在闸门顶端，使升降模块朝向闸室下游，通过拧动调平旋钮并观察水平仪，使装置整体处于水平状态以确保信号采集模块沿闸门缝隙竖直运动；接入电源，打开系统，待系统进入工作状况后，按下控制模块的夹紧按钮，启动夹紧电机，从动轮靠向主动轮，使升降杆牢固地夹紧于主动轮与从动轮之间。

然后通过调节控制模块的升降按钮，启动升降电机，带动主动轮转动，从而带动升降杆的升降，使信号采集模块中心降至与闸门顶端处于同一高程；按下控制模块的调零按钮，设定此时的高程为零高程；然后再次调节控制模块的升降按钮，使信号采集模块中心下降2m至与水面处于同一高程，启动控制模块的检测按钮；在检测过程中，当升降杆顶端接近主动轮时，按下控制模块的暂停按钮，通过升降杆两端的螺纹在升降杆顶端接上一段升降杆；待连接完毕后，再次按下控制模块的暂停按钮，系统继续工作，在检测过程中，应该据需要适时添加至第九段升降杆。

通过控制模块设置信号采集模块每次下降的单位距离为0.1m；信号采集模块每次下降0.1m后静止，随后信号分析处理模块自动开启信号采集模块；信号采集模块采集的漏水信号，然后通过模数转换器转换成数字信号后传输至信号分析处理模块，随后系统自动记录该位置的高程以及其漏水情况，对于超限的情况系统自动予以标记。

系统按预先设置对每隔0.1m高程的闸门漏水情况依次进行检测，检测步骤重复65次后，信号采集模块触碰到闸室底部后，升降模块自动停止工作，检测过程完成。随后按下控制模块的读取按钮，信息显示模块将检测的结果显示在LCD显示器上，记录所需数据。

数据读取完毕后，按下控制模块的快升按钮，升降模块上升1m后停止工作，卸下一段升降杆，此步骤重复操作9次后至第一段升降杆；按下控制模块的放松按钮，启动夹紧电机，从动轮远离主动轮，取下第一段升降杆；将信号采集模块从升降杆上拆卸下来，用干毛巾擦拭信号采集模块，待其干燥后，关闭系统，切断电源，将装置整体收起。

由本实施例可知，本发明检测数据精准，工作效率高。本发明中涉及的未说明的部分与现有技术相同。 

Claims (8)

1.一种检测闸门漏水的装置，其特征在于，包括用于供电的系统电源、控制箱体、信号分析处理模块、信号采集模块、升降模块、控制模块、信息显示模块；

其中，所述系统电源、信号分析处理模块设置于控制箱体内，所述控制模块、信息显示模块分别设置于控制箱体的上表面；控制模块与信号分析处理模块的输入端连接，信号分析处理模块的输出端分别与信息显示模块以及升降模块相连接；

所述升降模块包括升降杆、设置在控制箱体侧面上的两个主动轮、两个从动轮，以及设置于控制箱体内的升降电机、夹紧电机；其中，所述两个主动轮均与升降电机连接，两个从动轮均与夹紧电机连接；所述两个主动轮、两个从动轮分为两组，其中每组包括一个主动轮、一个从动轮；每组主动轮、从动轮的轴心连线与所述控制箱体侧面的水平方向边沿线相平行，所述主动轮与从动轮的间距等于升降杆的外径；两个主动轮之间的轴心连线、两个从动轮之间的轴心连线分别与所述控制箱体侧面的竖直方向边沿线相平行；

所述升降杆由若干根圆管相互连接组成，竖直设置于主动轮与从动轮的间隔内；

所述信号采集模块设置于升降杆的末端，并且与信号分析处理模块双向连接；所述信号采集模块包括振动膜、线圈、磁铁、模数转换器；在漏水处，振动膜产生振动使线圈与磁铁相对运动，通过切割磁感应线产生电流模拟信号，所述模拟信号通过模数转换器转化为数字信号后传输至信号分析处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种检测闸门漏水的装置，其特征在于：还包括设置在控制箱体上的调平装置；所述调平装置包括调平旋钮和水平仪，调平旋钮用于调整水平仪的液泡位于水平仪圆心，使控制箱体始终处于水平位置。

3.根据权利要求1所述的一种检测闸门漏水的装置，其特征在于：组成升降杆的每根圆管的两端均设有螺纹，每根圆管的一端外径与另一端内径相同。

4.根据权利要求1所述的一种检测闸门漏水的装置，其特征在于：所述信号分析处理模块包括单片机、存储器。

5.根据权利要求1所述的一种检测闸门漏水的装置，其特征在于：所述信息显示模块为LCD显示器，所述控制模块为键盘。

6.一种基于权利要求1至5任一所述的检测闸门漏水的装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、将控制箱体安放在闸门顶端，根据闸门高度确定所需圆管的数量，然后将信号采集模块安装在第一根圆管的一端，并将第一根圆管垂直插入主动轮、从动轮之间的间隔处，使信号采集模块对准闸门的缝隙；

步骤B，通过调整控制箱体上的调平装置，使装置整体处于水平状态以确保信号采集模块沿闸门缝隙竖直运动；

步骤C，接入电源，通过控制模块向信号分析处理模块发送启动夹紧电机的控制命令，启动夹紧电机，将从动轮靠向主动轮，使升降杆牢固地夹紧于主动轮与从动轮之间；

步骤D、通过控制模块向信号分析处理模块发送启动升降电机的控制命令，启动升降电机带动主动轮转动，从而带动升降杆的升降，使信号采集模块的中心降至与闸门顶端处于同一高程；暂停升降电机的工作，同时，通过控制模块设定此时的高程为零高程；

步骤E，再次启动升降电机，使信号采集模块的中心降至与水面处于同一高程，通过控制模块设置信号采集模块每次下降的单位距离，通过控制模块向信号分析处理模块发送启动信号采集模块的控制命令，启动信号采集模块进行检测；

在升降过程中，当第一根圆管的另一端接近主动轮时，暂停升降电机的工作，在第一根圆管的另一端接上另一段圆管；待连接完毕后，再次启动升降电机的工作，以下步骤中以此类推；

步骤F、信号采集模块按预先设置的单位距离下降，每下降一个单位距离后升降电机停止工作，信号采集模块静止；如果闸门漏水，水流使振动膜产生形变并使其振动，振动膜使线圈与磁铁相对运动，切割磁感应线，产生可测电流模拟信号，通过模数转换器将该模拟信号转化为数字信号后传输至信号分析处理模块，同时信号分析处理模块将分析的结果发送至信息显示模块，及时显示该位置的高程以及其漏水情况，并对超限的情况系统自动予以标记；

步骤G、重复步骤F进行检测，当信号采集模块触碰到闸室底部后，升降电机自动停止工作，信号采集模块对最低点闸门的漏水情况进行检测；待检测完毕后，信号分析处理模块自动保存所有检测数据；检测人员通过控制模块向信号分析处理模块发送读取信号，然后在信息显示模块上查询所需数据。

7.根据权利要求6所述的检测闸门漏水的装置的控制方法，其特征在于，步骤E所述信号采集模块每次下降的单位距离为信号采集模块的振动膜的直径。

8.根据权利要求6所述的检测闸门漏水的装置的控制方法，其特征在于，在步骤G之后还包括步骤H，具体如下：

H-1，启动升降电机使升降杆快速上升，并逐段卸下彼此连接的圆管直至第一段圆管；

H-2，启动夹紧电机使从动轮远离主动轮，取下第一段圆管；

H-3，将信号采集模块从第一段圆管上拆卸下来，进行擦拭待其干燥后，切断电源。