CN105759873A - 一种气动盾形闸门智能协同控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种气动盾形闸门智能协同控制系统，包括中控室监控设备、气功盾形闸门智能控制箱和工业电视监控设备，所述气功盾形闸门智能控制箱由智能控制器和自动化检测单元组成，所述自动化检测单元包括压力传感器、水位计和盾形闸门开度传感器，并连接至所述智能控制器:所述中控室监控设备由两台操作员工作站和打印机组成，且所述两台操作员工作站和打印机利用一条主线路并联，所述智能控制器利用多模光纤和光纤收发器连接至所述主线路:所述工业电视监控设备包括高分摄像头、硬盘录像机、显示器，并连接所述主线路。本发明通过对结构的改进，减小了闸门开度同步偏差和水位控制误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种闸门装置，具体为一种气动盾形闸门智能协同控制系统。
背景技术
随着水利技术的发展，在各种水利工程中设置的挡水用的建筑物是水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流、控制水位、调节流量、引水发电或灌溉等。目前常用的挡水设施主要是钢制闸门和橡皮坝。钢制闸门易污染水质、破坏生态环境，且费用高昂橡皮坝无法精确控制水位，且使用寿命较短、工程成本较高。
气功盾形闸门由美国OHI公司结合传统钢闸门及橡皮坝的优点研发出来的高科技新产品，具有钢闸门和橡皮坝无法比拟的优点，己成功地应用在美国及加拿大等地的渠道与问道上。其主要优点如下:①采用干净的压缩空气启动，也可利用太阳能启动，没有机械用油及其产生的污染;璋;可分段独立操作、产生鱼道，保证水系统生态的平衡;②在控制水位方面，通过调整闸门开度，可实现无限段的连续调节水位，达到精确控制的目的;在灌溉和阴灾减灾方面，它能够精确控制分洪与灌溉排水兴奋还可借助升高铜板的力量将冬季河面的冰分次破除，防止冰层增厚，避免在春季冰雪融化时春汛产生的灾害手密结构简单、安装方便、成本低、使用寿命长，是一种先进、高效、节能、环保的水利设施。这均是钢制闸门和橡皮坝所无法比拟的。因此，采用气功盾形闸门己成为目前发达国家水利工程发展的趋势。
我国的气功盾形闸门系统是在引进国外先进技术的基础上，结合我国传统钢闸门及橡胶坝的特点研究出来的。由于国外对使用气功盾形闸门控制部分的核心技术处于技术保密状态，国内技术人员很难掌握其核心控制技术。同时，目前我国在使用气功盾形闸门时还存在以下两个关键问题:①启动过程中，河道水位较难精确控制，且较难实现全程自动控制，为了基本满足水位要求，目前均是手动控制，时间较长，从而造成能源的浪费。②由于河道的水流不均匀，水流大的地方压力大，水流小的地方压力小，使气动盾形闸门系统正常运行时，闸门开度之间易出现偏差。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种气动盾形闸门智能协同控制系统装置，从而解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种气动盾形闸门智能协同控制系统，包括中控室监控设备、气功盾形闸门智能控制箱和工业电视监控设备，所述气功盾形闸门智能控制箱由智能控制器和自动化检测单元组成，所述自动化检测单元包括压力传感器、水位计和盾形闸门开度传感器，所述压力传感器、水位计和盾形闸门开度传感器的信号输出端连接至所述智能控制器;所述中控室监控设备由两台操作员工作站和打印机组成，且所述两台操作员工作站和打印机利用一条主线路并联，所述智能控制器利用多模光纤和光纤收发器连接至所述主线路;所述工业电视监控设备包括高分摄像头、硬盘录像机、显示器，所述高分摄像头、硬盘录像机、显示器连接所述主线路。
本发明通过采用协调控制技术、模糊PID控制技术、系统辨识技术、多参数传感检测技术、计算机软件技术与计算机网络技术，实现了气功盾形闸门水位、开度的测量与控制，进而实现了闸门纠偏的智能协调控制与精确的水位控制。
本发明的智能控制器包括32位的DSP微处理器、32位的ARM微处理器和16位A/D数据采集器，所述DSP微处理器通过CPLD逻辑阵列译码与所述16位A/D数据采集器连接在一起，所述16位A/D数据采集器连接第一组模拟量输入模块(含16路模拟量输入)和第二组模拟输入模块(含16路模拟量输入);所述ARM微处理器连接有512K的RAM和16M的FLASHMemory、内部CAN总线、RS485通信接口以及RS232通信接口，且所述内部CAN总线连接第一输入输出接口以及第二输入输出接口;所述RS232通信接口与触摸屏连接，所述RS485通信接口通过串口服务器利用光纤与操作员工作站逗接在一起。
其中，所述32位DSP微处理器主要功能为浮点运算及数据处理，32位ARM微处理器主要功能为监控管理如通讯管理、硬件自检等功能。并且，所述32位DSP微处理器为该控制器的核心，其主要负责完成控制算法的实现与数据处理的功能实现。
具体来说，该控制器硬件的主要功能如下:
(1)数据采集功能:一般地，该装置的数据采集功能包括:模拟量采集、开关状态量采集，并且，装置模拟量采集能实现多级隔离和硬件软件滤波处理来保证装置的可靠性;此外，由于采用16位高速高精度A/D，能够实现数据的实时性和高准确性，使测量精度达到O.2级，输入信号为标准信号直流4~20mA或o~5V。另外，所述开关状态量采集包括:现场位置及其他反映设备运行状态的接点o其中，所述常规装置的开关量采集量为16点，可根据实际需要进行扩展到32点o并且，开关量的输入为直流24VDC输入，在硬件上采用二级隔离措施，同时在硬件和软件上实现对开关量的防抖动处理，增强抗干扰功能。
(2)输出控制功能:一般地，装置输出控制主要采用继电器输出方式控制，输出为无源接点，实现两级隔离既光电隔离和继电器隔离，有效增强了抗干扰能力。
(3)通信功能:一般地，通讯装置灵活选用RS485或RS232通信接口方式通讯，实现与人机界面、操作员工作站的数据共享。
本发明是一种实体装置，主要是对智能控制型气动盾形闸门装置所包括的组成部分、各组成部分的名称及其关联以及配合关系进行限定和保护。
由于采用了以上结构，本发明具有以下有益效果:
本发明通过对气功盾形闸门装置进行结构上的改进，能够准确获知压力、水位、开度等信息，并通过对气袋压力的直接控制，进而调整闸门开度，控制水位，提高了气功盾形闸门工作的准确性，减小了闸门开度同步偏差和水位控制误差;能够解决我国闸门种类少、技术落后、环保性不强的问题，可使其在我国的水利事业中发挥重大作用，并且对目前节能减排、发展低碳经济也具有重要意义。
附图说明
图1为本发明流程示意图;
图2为本发明智能控制器的结构原理杠图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，一种气动盾形闸门智能协同控制系统，包括中控室监控设备、气功盾形闸门智能控制箱和工业电视监控设备，所述气功盾形闸门智能控制箱由智能控制器1和自动化检测单元组成，所述自动化检测单元包括压力传感器2、水位计3和盾形闸门开度传感器4，所述压力传感器2、水位计3和盾形闸门开度传感器4的信号输出端连接至所述智能控制器1;所述中控室监控设备由两台操作员工作站5和打印机6组成，且所述两台操作员工作站5和打印机6利用一条主线路并联，所述智能控制器1利用多模光纤和光纤收发器7逗接至所述主线路;所述工业电视监控设备包括高分摄像头8、硬盘录像机9、显示器10，所述高分摄像头8、硬盘录像机9、显示器10连接所述主线路。
本发明通过采用协调控制技术、模糊PID控制技术、系统辨识技术、多参数传感检测技术、计算机软件技术与计算机网络技术，实现了气功盾形闸门水位、开度的测量与控制，进而实现了闸门纠偏的智能协调控制与精确的水位控制。
参见图2，本发明的智能控制器包括DSP微处理器101和ARM微处理器102、16位A/D数据采集器108，其是32位的DSP微处理器和32位的ARM微处理器。并且，各个数据器之间通过数据总线连接在一起，其中，所述DSP微处理器通过CPLD逻辑阵列译码109与16位A/D数据采集器108连接在一起，所述ARM微处理器102连接有512K的RAM110和16M的FLASHMemory111、内部CAN总线103、RS485接口113以及RS232接口112，所述内部CAN总线103连接第一输入输出接口104以及第二输入输出接口105，所述16位A/D数据采集器108连接第一组模拟量输入模块106(含16路模拟量输入)和第二组模拟输入模块107(含16路模拟量输入)。并且，所述RS232通信接口与触摸屏连接，所述RS485通信接口通过串口服务器与操作员工作站连接在一起。其中，所述32位DSP微处理器101主要功能为浮点运算及数据处理，32位ARM微处理器102主要功能为监控管理如通讯管理、硬件自检等功能。并且，所述32位DSP微处理器101为该控制器的核心，其主要负责完成控制算法的实现与数据处理的功能实现。
主要技术指标的对比如下：
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种气动盾形闸门智能协同控制系统，其特征在于:包括中控室监控设备、气功盾形闸门智能控制箱和工业电视监控设备。
2.根据权利要求1所述的一种气动盾形闸门智能协同控制系统，其特征在于:所述气功盾形闸门智能控制箱由智能控制器和自动化检测单元组成。
3.根据权利要求1所述的一种气动盾形闸门智能协同控制系统，其特征在于:所述自动化检测单元包括压力传感器、水位计和盾形闸门开度传感器，所述压力传感器、水位计和盾形闸门开度传感器的信号输出端连接至所述智能控制器。
4.根据权利要求1所述的一种气动盾形闸门智能协同控制系统，其特征在于:所述中控室监控设备由两台操作员工作站和打印机组成，且所述两台操作员工作站和打印机利用一条主线路并联，所述智能控制器利用多模光纤和光纤收发器连接至所述主线路。
5.根据权利要求1所述的一种气动盾形闸门智能协同控制系统，其特征在于:所述工业电视监控设备包括高分摄像头、硬盘录像机、显示器，所述高分摄像头、硬盘录像机、显示器连接所述主线路。
6.根据权利要求1所述的一种气动盾形闸门智能协同控制系统，其特征在于:所述的一种气动盾形闸门智能协同控制系统，其特征在于:所述智能控制器包括32位的DSP微处理器、32位的ARM微处理器和16位A/D数据采集器，所述DSP微处理器通过CPLD逻辑阵列译码与所述16位A/D数据采集器连接在一起，所述16位A/D数据采集器连接第一组模拟量输入模块和第二组模拟输入模块;所述ARM微处理器连接有512K的RAM和16M的FLASHMemory、内部CAN总线、RS485通信接口以及RS232通信接口，且所述内部CAN总线连接第一一输入输出接口以及第二输入输出接口;所述RS232通信接口与触摸屏连接。
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- 2014-12-16 CN CN201410774762.7A patent/CN105759873A/zh active Pending
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