CN107268543A - 一种分布式一体化闸门系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式一体化闸门系统，所述分布式一体化闸门系统包括控制箱、分别与所述控制箱电连接的流量测量机构和本地操作台；系统基于超声波法测量流速和水深，利用嵌入式软硬件技术和信号处理技术等完成流量测量和闸门自动化控制，采用分体式安装，将闸门控制部分和流量测量机构分开，适用于已建闸门处的闸门自动化和量测水建设，不需要对已建闸门进行较大的土建改动，费用极低，安装方式也较为便捷。解决了现有灌区测控一体化闸门因采用一体化设计而对安装条件要求比较严格，在安装前需要进行相应的、较繁琐的、工作量较大的土建改造，产品成本和人工费用都较高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及闸门自动化控制领域，具体地，涉及一种分布式一体化闸门系统。
背景技术
近年来国家在灌区积极推行“供水到户”、“农民用水户协会”等灌溉用水管理制度和灌区基层管理体制改革，有效提升了灌区广大用水户节水、用水计量的意识，为农业灌溉实施“总量控制，定额用水，计量灌溉”管理创造了条件。然而，目前灌区明渠量测水设备虽然较多，如流速仪、自记水位计、超声波水位计、雷达水位计、量水堰、量水槽，以及利用渠道建筑物设施量测水等。但这些方法在量水过程中存在着安装较繁、投资较多、测水不直观、功能单一等问题，尚不满足灌区斗、农末级渠系“运用简单、经济实用、量水直观、符合精度”的量水技术要求。因此，研究解决灌区先进实用、直读方便、满足精度、造价低廉、农户欢迎，适用灌区斗、农末级渠系量水的设备，是新形势下灌区用水管理的迫切需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式一体化闸门系统，解决了现有的一体式闸门对安装条件要求比较严格，在安装前需要进行相应的、较繁琐的、工作量较大的土建改造，产品成本和人工费用都较高等问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种分布式一体化闸门系统，所述分布式一体化闸门系统包括控制箱、分别与所述控制箱电连接的流量测量机构和本地操作台；
其中，所述控制箱用于控制闸门和/或用于控制所述流量测量机构；所述流量测量机构用于测量过闸流量；所述本地操作台用于显示数据和接受输入操作。
优选地，所述控制箱包括顺次电连接的主控板、电机驱动板、继电器、电机、齿轮箱和联轴器；
其中，所述齿轮箱通过所述联轴器与闸门启闭机连接，所述主控板通过控制所述电机驱动板来完成所述继电器的吸合，从而开启所述电机，所述电机的转子通过所述齿轮箱带动联轴器转动，从而完成所述闸门启闭机的开启或关闭。
优选地，所述齿轮箱上还设置有闸位开度计，所述闸位开度计能够对闸门的启闭高度进行测量，并将得到的信息传递至所述主控板上进行运算和处理。
优选地，所述控制箱还包括电源开关、蓄电池和太阳能控制器，所述蓄电池通过所述电源开关与所述主控板电连接，所述太阳能控制器与所述蓄电池电连接。
优选地，所述本地操作台包括分别与所述主控板电连接的显示屏、按键板和GPRS模块。
优选地，所述本地操作台还包括箱体，所述显示屏、所述按键板和所述GPRS模块都设置于所述箱体上，所述箱体上还通过液压杆连接有盖板。
优选地，所述流量测量机构包括平行设置的第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架的上端通过挡水板相连接，所述第一框架中朝向所述第二框架的一面上设置有超声波发射探头阵列，所述第二框架中朝向所述第一框架的一面上设置有超声波接收探头阵列；所述控制箱还包括发射板和接收板，所述超声波发射探头阵列通过所述发射板与所述主控板电连接，所述超声波接收探头阵列通过所述接收板与所述主控板电连接。
优选地，所述第一框架或所述第二框架上还固定有与所述主控板电连接的水位计。
根据上述技术方案，本发明提供了一种分布式一体化闸门系统，所述分布式一体化闸门系统包括控制箱、分别与所述控制箱电连接的流量测量机构和本地操作台；其中，所述控制箱用于控制闸门和/或用于控制所述流量测量机构；所述流量测量机构用于测量过闸流量；所述本地操作台用于显示数据和接受输入操作。现有的测控一体化闸门采用一体化设计，将闸门控制功能和流量测量功能集成到一起，适用于新建渠道的闸门自动化和量测水建设，也可用于已建闸门处的闸门自动化和量测水建设，不过对安装条件要求比较严格，在安装前需要进行相应的、较繁琐的、工作量较大的土建改造，产品成本和人工费用都较高。本发明采用分体式安装，将闸门控制部分和流量测量部分分开，适用于已建闸门处的闸门自动化和量测水建设，不需要对已建闸门进行较大的土建改动，费用极低，安装方式也较为便捷。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的分布式一体化闸门系统的结构图；
图2是本发明提供的分布式一体化闸门系统中控制箱的结构图；
图3是本发明提供的分布式一体化闸门系统中本地操作台的结构图；
图4是本发明提供的分布式一体化闸门系统中流量测量机构的结构图。
附图标记说明
1-控制箱 2-本地操作台
3-流量测量机构 4-闸门启闭机
101-主控板 102-电机驱动板
103-继电器 104-电机
105-齿轮箱 106-联轴器
107-闸位开度计 108-电源开关
109-蓄电池 110-太阳能控制器
111-发射板 112-接收板
201-显示屏 202-按键板
203-GPRS模块 301-挡水板
302-第二框架 303-第一框架
304-超声波发射探头阵列 305-超声波接收探头阵列
306-超声波水位计
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1-图4所示：本发明提供了一种分布式一体化闸门系统，所述分布式一体化闸门系统包括控制箱1、分别与所述控制箱1电连接的流量测量机构3和本地操作台2；其中，所述控制箱1用于控制闸门和/或用于控制所述流量测量机构3；所述流量测量机构3用于测量过闸流量；所述本地操作台2用于显示数据和接受输入操作。现有的测控一体化闸门采用一体化设计，将闸门控制功能和流量测量功能集成到一起，适用于新建渠道的闸门自动化和量测水建设，也可用于已建闸门处的闸门自动化和量测水建设，不过对安装条件要求比较严格，在安装前需要进行相应的、较繁琐的、工作量较大的土建改造，产品成本和人工费用都较高。本发明采用分体式安装，将闸门控制部分和流量测量部分分开，适用于已建闸门处的闸门自动化和量测水建设，不需要对已建闸门进行较大的土建改动，费用极低，安装方式也较为便捷。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述控制箱1包括顺次电连接的主控板101、电机驱动板102、继电器103(这里的继电器103可以采用本领域人员常用的继电器型号)、电机104、齿轮箱105和联轴器106；其中，所述齿轮箱105通过所述联轴器106与闸门启闭机4连接，所述主控板101通过控制所述电机驱动板102来完成所述继电器103的吸合，从而开启所述电机104，所述电机104的转子通过所述齿轮箱105带动联轴器106转动，从而完成所述闸门启闭机4的开启或关闭；电机104的转子与齿轮箱105相连接，这里的齿轮箱105由多个相互啮合的齿轮组成，主要是完成传动作用，置于齿轮的数量和设置位置可以根据实际的需要进行选择和设置，这里的联轴器106也是起到传动作用，可以为本领域人员常用的联轴器型号；这里的控制箱1还包括壳体，上述元件都设置于壳体内，外壳采用强度高、塑性好的铝合金材料加工而成，并采用黑色氧化处理方法对其表面涂层处理以达到防锈目的。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述齿轮箱105上还设置有闸位开度计107，所述闸位开度计107能够对闸门的启闭高度进行测量，并将得到的信息传递至所述主控板101上进行运算和处理。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述控制箱1还包括电源开关108、蓄电池109和太阳能控制器110，所述蓄电池109通过所述电源开关108与所述主控板101电连接，所述太阳能控制器110与所述蓄电池109电连接；本系统采用太阳能供电，这里的太阳能控制器110至少包括太阳能板和与太阳能板电连接的光电转换器，以将光能转换成电能储存在蓄电池109中。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述本地操作台2包括分别与所述主控板101电连接的显示屏201、按键板202和GPRS模块203；这里的显示屏201用来显示各种信息，包括闸位、水位、流量等信息，按键板202包括两部分按键，一部分控制闸门的按键，包括：“上升”、“下降”、“停止”按键；另一部分是输入操作按键，包括：光标向左移动键、光标向上一行移动键、光标向右移动键、光标向下一行移动键、输入信息保存键、取消键。GPRS模块203用来实现闸门的远程控制功能。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述本地操作台2还包括箱体，所述显示屏201、所述按键板202和所述GPRS模块203都设置于所述箱体上，所述箱体上还通过液压杆连接有盖板；这里的箱体可以采用强度和塑性较好的A3钢加工而成，并在表面喷漆以保护其不被氧化腐蚀。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述流量测量机构3包括平行设置的第一框架303和第二框架302，所述第一框架303和所述第二框架302的上端通过挡水板301相连接，所述第一框架303中朝向所述第二框架302的一面上设置有超声波发射探头阵列304，所述第二框架302中朝向所述第一框架303的一面上设置有超声波接收探头阵列305，所述控制箱1还包括发射板111和接收板112，所述超声波发射探头阵列304通过所述发射板111与所述主控板101电连接，所述超声波接收探头阵列305通过所述接收板112与所述主控板101电连接，采用超声波时差法进行测流速，这里的挡水板301是用于稳定闸门进水流态，防止流速过于紊乱导致流速测量精度不高。
在本发明提供的系统中，流量测量机构3是安装在已建闸门的前方位置。该系统的流量测量机构因为是安装在已建闸门的前方位置，水流状态较复杂，所以采用多个超声波探头组合成阵列的方式，以提高测量精度。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了更好的得到水位信息，所述第一框架303或所述第二框架302上还固定有与所述主控板101电连接的超声波水位计306。
本系统的具体流程为：打开控制箱1上电源开关108，本地操作台2的显示屏201进入初始化界面，通过按键板202进行相应的操作动作，相应的按键动作产生控制信号驱动主控板101产生发射信号到发射板111，发射板111驱动超声波发射探头阵列304发射超声波，接收板112接收超声波接收探头阵列305的回波信号经过滤波、放大、比较器返回主控板101，主控板101对接收到的回波信号进行处理，计算，得到过闸流量。
在流量测量过程中，可通过本地操作台2的“上升”、“下降”、“停止”按键对闸门的启闭进行控制，其工作原理是：主控板101根据本地操作台2上按键产生的控制信号控制电机驱动板102，电机驱动板102控制继电器103吸合，实现电机104转动，电机104通过联轴器106与闸门启闭机4连接，从而控制闸门启闭。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (8)
1.一种分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述分布式一体化闸门系统包括控制箱(1)、分别与所述控制箱(1)电连接的流量测量机构(3)和本地操作台(2)；
其中，所述控制箱(1)用于控制闸门和/或用于控制所述流量测量机构(3)；所述流量测量机构(3)用于测量过闸流量；所述本地操作台(2)用于显示数据和接受输入操作。
2.根据权利要求1所述的分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述控制箱(1)包括顺次电连接的主控板(101)、电机驱动板(102)、继电器(103)、电机(104)、齿轮箱(105)和联轴器(106)；
其中，所述齿轮箱(105)通过所述联轴器(106)与闸门启闭机(4)连接，所述主控板(101)通过控制所述电机驱动板(102)来完成所述继电器(103)的吸合，从而开启所述电机(104)，所述电机(104)的转子通过所述齿轮箱(105)带动联轴器(106)转动，从而完成所述闸门启闭机(4)的开启或关闭。
3.根据权利要求2所述的分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述齿轮箱(105)上还设置有闸位开度计(107)，所述闸位开度计(107)能够对闸门的启闭高度进行测量，并将得到的信息传递至所述主控板(101)上进行运算和处理。
4.根据权利要求3所述的分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述控制箱(1)还包括电源开关(108)、蓄电池(109)和太阳能控制器(110)，所述蓄电池(109)通过所述电源开关(108)与所述主控板(101)电连接，所述太阳能控制器(110)与所述蓄电池(109)电连接。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述本地操作台(2)包括分别与所述主控板(101)电连接的显示屏(201)、按键板(202)和GPRS模块(203)。
6.根据权利要求5所述的分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述本地操作台(2)还包括箱体，所述显示屏(201)、所述按键板(202)和所述GPRS模块(203)都设置于所述箱体上，所述箱体上还通过液压杆连接有盖板。
7.根据权利要求2所述的分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述流量测量机构(3)包括平行设置的第一框架(303)和第二框架(302)，所述第一框架(303)和所述第二框架(302)的上端通过挡水板(301)相连接，所述第一框架(303)中朝向所述第二框架(302)的一面上设置有超声波发射探头阵列(304)，所述第二框架(302)中朝向所述第一框架(303)的一面上设置有超声波接收探头阵列(305)；
所述控制箱(1)还包括发射板(111)和接收板(112)，所述超声波发射探头阵列(304)通过所述发射板(111)与所述主控板(101)电连接，所述超声波接收探头阵列(305)通过所述接收板(112)与所述主控板(101)电连接。
8.根据权利要求7所述的分布式一体化闸门系统，其特征在于，所述第一框架(303)或所述第二框架(302)上还固定有与所述主控板(101)电连接的超声波水位计(306)。
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