CN109723044A - 一体式闸门测控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一体式闸门测控装置，安装在灌区渠道出水口的量水箱，用于测量水流流量数据；与测量系统连接的操作控制装置，通过测量装置反馈的数据，操作控制装置控制出水口水流量大小。本测量装置为一体化装置，安装简洁、成本低廉，利用测量流量数据，通过操作控制装置控制闸门的位置，合理的分配水资源，科学调配灌区的用水量。

Description

一体式闸门测控装置

技术领域

本发明涉及一种灌区闸门技术领域，尤其涉及一种一体式闸门测控装置。

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。

现有技术存在以下问题：测水不直观且功能单一的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种一体式闸门测控装置，解决现有技术中测水不直观且功能单一的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：设置闸门机构，其通过改变闸门口的出水口大小控制水流大小，在闸门机构迎水面设置量水箱，其供水流通过，

流量测量单元，其设置在量水箱内，实时测定通过水流的流量，

控制单元，其与流量测量单元连接，根据流量测量单元测定的流量控制闸门机构动作。

进一步地，闸门机构包括：闸门框架,固定安装在灌区渠道出水口，闸门门板，其设置在闸门框架上，并能沿闸门框架上下移动，以改变量水箱的出水口大小，传动机构，其设置在闸门框架上，并驱动闸门门板上下移动。

进一步地，传动机构包括：钢索式启闭机，其设置在闸门框架上；至少两个闸门吊臂，其上端穿过闸门框架，下端与闸门门板连接，限定闸门门板移动范围，且，其下端与钢索式启闭机的钢丝绳端连接，并在钢丝绳的带动下，驱动闸门门板上下移动；闸门框架采用2A12铝合金加工而成，闸门门板采用5A02铝合金加工而成，钢索式启闭机相对链条式启闭机，控制精度更高，采用铝合金的闸门框架和闸门门板，降低了闸门损耗，提高了闸门的使用寿命和控制精度。

进一步地，流量测量单元包括：超声波换能器发射阵列，其设置在量水箱内，超声波换能器接收阵列，其设置在量水箱内，发射电路，其设置在量水箱内，操作控制台相应的按键动作产生控制信号驱动主控板产生发射信号到发射板电路，发射电路驱动超声波换能器发射阵列发射超声波信号；接收电路，其接收到超声波换能器接收阵列的回波信号，并将回波信号进行滤波、放大和比较后返回信号处理电路，信号处理电路，其接收到整理后信号进行处理，传输给主控电路计算出水流过闸流量。

进一步地，流量测量单元包括：超声波水位计，其设置在量水箱内，与信号处理电路连接，实时测定水位信息，闸位计，其设置在闸门框架上，与信号处理电路连接，实施测定闸门门板位置信息，并传输至信号处理电路，信号处理电路将超声波水位计和闸位计的信息传输至主控电路，主控电路计算出水流过闸流速，通过超声波水位计和闸位计收集水流瞬时的信号，由主控电路计算出的过闸流速数据更精确。

进一步地，防水屏蔽盒安装在量水箱内壁，构成防水的密闭空间，防水屏蔽盒内安装了发射电路、接收电路和信号处理电路。

进一步地，控制单元包括：太阳能模块，其为控制单元供电，控制模块，接收流量测量单元的信号，控制闸门门板的位置，通过利用太阳能模块为装置提供电能的方式，解决了能源供应问题，扩大了装置的适用范围。

进一步地，太阳能模块包括：太阳能电池组件，其将太阳能转化为电能，桅杆，其为安装太阳能电池组件的装置，太阳能控制器，连接太阳能电池组件，传输电能，蓄电池，与太阳能控制器，将电能储存，电源开关，与蓄电池和主控电路连接，控制整套装置的开启。

进一步地，控制模块包括：主控电路，其接收流量测量单元信号，并计算出其具体流量和流速数值，DTU模块，与控电路连接,存储控制单元输入的控制信息，显示屏，与主控电路连接，显示检测到的流量和流速信息，同时显示输出的控制信息，电机驱动电路，接收主控电路信号，控制钢索式启闭机动作，按键与述主控电路连接，输入相关控制数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

1.数据接收电路和发射电路置于水下测流单元，采用灌封及防水结构结合的密封技术，干扰信号小，从而提高了流速测量精度。

2.闸门门板采用不锈钢材料，传动机构采用钢索启闭机，降低闸门损耗，提高闸门的使用寿命和测量精度。

3.利用水力学的原理，合理放置多对超声波换能器，确保了测流的精度和可靠性。

附图说明

图1为本发明一体式闸门测控装置的测量装置结构示意图；

图2为本发明一体式闸门测控装置的测量装置结构左视图；

图3为本发明一体式闸门测控装置的装置控制装置结构示意图。

其中，按键-10，太阳能电池组件-11，太阳能控制器-12，述蓄电池-13，主控电路-14，电源开关-15，桅杆-16，显示屏-17，DTU模块-18，电机驱动电路-19，超声波换能器阵列-20，接收电路-21，信号处理电路-22，防水屏蔽盒-23，发射电路-24，量水箱-25，超声波水位计-26，闸门门板-27，闸门框架-28，闸门吊臂-30，闸位计-31，定滑轮-32，钢索式启闭机-33。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明提供一种流速流量测量装置，在水库出水口位置安装闸门框架28，在闸门框架28的迎水面底部安装量水箱25，量水箱25为一两面开口，水流从中间穿过，的钜型箱子，其一侧出口与闸门框架28固定连接，水流从另一侧口流入，从安装闸门框架28一侧流出。

具体而言，量水箱25内安装有超声波换能器阵列20，以发射超声波，量水箱25内同时还安装了防水屏蔽盒23，防水屏蔽盒23中安装了发射电路24，接收电路21和信号处理电路22，防水屏蔽盒23采用灌封及防水结构结合的密封技术，制造出干扰信号比较小的密闭空间，防止其内部安装的电路收到干扰。

具体而言，闸门框架28内安装闸门门板27，闸门门板27固定安装闸门吊臂30，闸门吊臂30滑动穿过闸门框架28，其带动闸门门板27在一定范围内做上线的直线运动，闸门框架28采用2A12铝合金加工而成，闸门门板27采用5A02铝合金加工而成，以降低闸门损耗，提高闸门使用寿命。

具体而言，闸门框架28上端安装了钢索式启闭机33，钢索式启闭机33固定连接钢索34，钢索34的另一端绕过定滑轮32，固定连接在闸门门板27上，钢索式启闭机即到动作指令，沿中心轴35做旋转运动，其带动钢索34做水平运动，定滑轮32将钢索34水平运动变为垂直运动，同时带动闸门门板27做垂直运动，可控制量水箱25出水口的大小。

具体而言，闸门框架28上安装了闸位计31，闸位计31与信号处理电路22连接，将闸门门板27的位置信息发送给信号处理电路22，超声波水位计26也连接信号处理电路22，为测量水流流速提供相应数据。

打开操作控制台上的电源开关15，主控电路14产生发射信号到发射电路24，发射电路驱动流量测量系统中超声波换能器阵列20发射超声波，接收电路21接收流量测量系统中超声波换能器阵列20的回波信号经过滤波、放大和比较返回流量测量系统中信号处理电路22，信号处理电路22对接收到的回波信号进行处理，随后再返回主控电路14进行运算，得出水流瞬时通过闸门的流量。

具体而言，在流量测量过程中，可通过操作控制台“上升”、“下降”、“停止”对闸门的启闭进行控制，其工作原理是：主控电路14根据操作控制台产生的控制信号控制电机驱动电路19，电机驱动电路19控制流量测量系统中的钢索式启闭机33，从而控制闸门启闭。

流量测量单元中闸门框架采用2A12铝合金加工而成，闸门门板采用5A02铝合金加工而成，在工作过程中降低了闸门损耗，提高了闸门的使用寿命和控制精确度，钢索式启闭机相对链条式启闭机，控制精度更高，损耗会更小，能有效的节约水资源。

请参阅图2所示，本发明提供一种闸门控制装置，包括：按键-10、太阳能电池组件-11、太阳能控制器-12、蓄电池-13、主控电路-14、电源开关-15、桅杆-16、显示屏-17、DTU模块-18和电机驱动电路-19，其中桅杆16的一端固定安装在地面上，其另一端安装太阳能电池组件11，太阳能电池组件11能充分吸收太阳能，太阳能电池组件11连接太阳能控制器12，将太阳能转化为电能，太阳能控制器12连接蓄电池13，将电能储存，蓄电池13连接电源开关15，整套装置的供电由其控制。

具体而言，主控电路14连接DTU模块18，同时连接按键10，DTU模块18保存上一次工作的输入数据，打开电源15，DTU模块18自动输入上一次的工作数据，启动工作。

具体而言，主控电路14连接显示屏17，显示检测到的流量和流速信息，同时显示输出的控制信息。

具体而言，主控电路14连接电机驱动电路19，电机驱动电路19连接钢索式启闭机33；主控电路14通过接收信号处理电路22信息，计算出瞬间通过闸门的流量和流速，通过显示屏17显示器数据值，工作人员可以根据数据值，通过按键10输入数据值，主控电路10通过电机驱动电路19，启动钢索式启闭机33，将闸门门板27调节至合理的位置，既能保证用水端的水流量，又避免水资源的浪费。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体式闸门测控装置，其特征在于，

量水箱(25)，其供水流通过；

闸门机构，其通过改变量水箱(25)的出水口大小控制水流大小；

流量测量单元，其设置在所述量水箱(25)内，实时测定通过水流的流量；

控制单元，其与所述流量测量单元连接，根据所述流量测量单元测定的流量控制所述闸门机构动作。

2.根据权利要求1所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述闸门机构包括：

闸门框架(28),固定安装在灌区渠道出水口；

闸门门板(27)，其设置在所述闸门框架上，并能沿所述闸门框架(28)上下移动，以改变所述量水箱(25)的出水口大小；

传动机构，其设置在所述闸门框架(28)上，并驱动所述闸门门板(27)上下移动。

3.根据权利要求2所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述传动机构包括：

钢索式启闭机(33)，其设置在所述闸门框架(28)上；

至少两个闸门吊臂(30)，其上端穿过所述闸门框架(28)，下端与所述闸门门板连接，限定所述闸门门板(27)移动范围，且，其下端与所述钢索式启闭机(33)的钢丝绳端连接，并在钢丝绳的带动下，驱动所述闸门门板(27)上下移动。

4.根据权利要求1所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述流量测量单元包括：

超声波换能器发射阵列(20)，其设置在所述量水箱内；

超声波换能器接收阵列(20)，其设置在所述量水箱内；

发射电路(24)，其设置在所述量水箱(25)内，操作控制台相应的按键动作产生控制信号驱动主控板产生发射信号到发射板电路，发射电路驱动超声波换能器发射阵列发射超声波信号；

接收电路(21)，其接收到超声波换能器接收阵列的回波信号，并将所述回波信号进行滤波、放大和比较后返回信号处理电路；

信号处理电路(22)，其接收到所述整理后信号进行处理，传输给主控电路(14)计算出水流过闸流量。

5.根据权利要求1所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述流量测量单元包括：

超声波水位计(26)，其设置在所述量水箱(25)内，与所述信号处理电路(22)连接，实时测定水位信息；

闸位计(31)，其设置在所述闸门框架(28)上，与所述信号处理电路(22)连接，实施测定闸门门板位置信息，并传输至所述信号处理电路(22)。

所述信号处理电路(22)将所述超声波水位计(26)和所述闸位计(31)的信息传输至所述主控电路(14)，所述主控电路(14)计算出水流过闸流量。

6.根据权利要求5所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，防水屏蔽盒(23)安装在量水箱(25)内壁，构成防水的密闭空间。

7.根据权利要求6所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述防水屏蔽盒(23)内安装了发射电路(24)、接收电路(21)和信号处理电路(22)。

8.根据权利要求1所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述控制单元包括：

太阳能模块，其为所述控制单元供电；

控制模块，接收所述流量测量单元的信号，控制所述闸门门板(27)的位置。

9.根据权利要求8所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述太阳能模块包括：

太阳能电池组件(11)，其将太阳能转化为电能；

桅杆(16)，其为安装所述太阳能电池组件(11)的装置；

太阳能控制器(12)，连接所述太阳能电池组件(11)，传输电能；

蓄电池(13)，与太阳能控制器(12)，将电能储存；

电源开关(15)，与所述蓄电池(13)和所述主控电路(14)连接，控制整套装置的开启。

10.根据权利要求8所述的一体式闸门测控装置，其特征在于，所述控制模块包括：

所述主控电路(14)，其接收所述流量测量单元信号，并计算出其具体流量数值；

DTU模块(18)，与所述控电路(14)连接,存储所述控制单元输入的控制信息；

显示屏(17)，与主控电路(14)连接，显示检测到的流量和闸位信息，同时显示输出的控制信息；

电机驱动电路(19)，接收所述主控电路(14)信号，控制所述钢索式启闭机(33)动作；

按键(10)，与述主控电路(14)连接，输入所述显示屏(17)检测到的流量和闸位数据。