CN110747823A - 长距离引调水工程的水闸控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距离引调水工程的水闸控制系统，它包括闸门板、升降驱动装置、闸门框和中央处理装置，闸门板安装在闸门框内，升降驱动装置在中央处理装置的控制下驱动闸门板在闸门框内进行开闭闸动作，它还包括开度传感器、第一水位高度检测模块、第二水位高度检测模块、水闸出水流量计算模块和比较模块；第一水位高度检测模块用于检测闸门板前侧的水位高度，第二水位高度检测模块用于检测闸门板后侧的水位高度，开度传感器通过检测升降驱动装置中驱动电机的工作状态来感应闸门板开度，水闸出水流量计算模块根据闸门板前侧的水位高度、闸门板后侧的水位高度和闸门板开度计算水闸出水流量。本发明实现长距离引调水工程水闸的精确控制。

Description

长距离引调水工程的水闸控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，具体地指一种长距离引调水工程的水闸控制系统及控制方法。

背景技术

目前，我国灌溉用水量约占总用水量的60％以上，大部分灌区输水系统中使用的传统分水和节制闸门，均采用单闸门的离散手动操作和开环控制，测流计量和灌溉方式粗放，渠道输水过程中经常出现“退水”现象，水流失十分严重。

2018年末全国农业灌溉用水有效利用系数的预期指标为0.5，大部分灌区的实际水有效利用率不到50％，灌溉水的利用率和利用效益较低。

现有技术中，在长距离引调水工程中，测流装置和分水控制闸门各自独立，信息融合与系统集成成本高，不能满足建设自动化灌区的需求。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种长距离引调水工程的水闸控制系统及控制方法，本发明使用水闸出水流量计算模块计算水闸开启时的水闸出水流量Q，使用图像采集装置采集水闸出水时水闸前的水面图像信息，通过水闸前的水面图像信息实时获知水闸出水流量情况，从而实现长距离引调水工程水闸的精确控制。

为实现此目的，本发明所设计的一种长距离引调水工程的水闸控制系统，它包括闸门板、升降驱动装置、闸门框和中央处理装置，所述闸门板安装在闸门框内，升降驱动装置用于在中央处理装置的控制下驱动闸门板在闸门框内进行开闭闸动作，其特征在于：它还包括开度传感器、第一水位高度检测模块、第二水位高度检测模块、水闸出水流量计算模块和比较模块；

所述第一水位高度检测模块和第二水位高度检测模块分别设置在闸门板的前后两侧，第一水位高度检测模块用于检测闸门板前侧的水位高度h_t，第二水位高度检测模块用于检测闸门板后侧的水位高度H，开度传感器通过检测升降驱动装置中驱动电机的工作状态来感应闸门板开度e₁，水闸出水流量计算模块用于根据闸门板前侧的水位高度h_t、闸门板后侧的水位高度H和闸门板开度e₁计算水闸出水流量Q，中央处理装置用于将水闸出水流量Q传输至比较模块；

所述比较模块内存储有水闸出水流量阈值Q₀，比较模块将接收到的水闸出水流量Q与水闸出水流量阈值Q₀进行比较，若水闸出水流量Q大于或等于水闸出水流量阈值Q₀，则通过中央处理装置控制升降驱动装置驱动闸门板动作，使水闸出水流量Q小于水闸出水流量阈值Q₀。

一种上述系统的水闸控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：第一水位高度检测模块检测闸门板前侧的水位高度h_t，第二水位高度检测模块检测闸门板后侧的水位高度H，开度传感器通过检测升降驱动装置中驱动电机的工作状态来感应闸门板开度e₁，水闸出水流量计算模块根据闸门板前侧的水位高度h_t、闸门板后侧的水位高度H和闸门板开度e₁计算水闸出水流量Q；

步骤2：中央处理装置用于将水闸出水流量Q传输至比较模块，比较模块内存储有水闸出水流量阈值Q₀，比较模块将接收到的水闸出水流量Q与水闸出水流量阈值Q₀进行比较，若水闸出水流量Q大于或等于水闸出水流量阈值Q₀，则通过中央处理装置控制升降驱动装置驱动闸门板动作，使水闸出水流量Q小于水闸出水流量阈值Q₀；

步骤3：中央处理装置将实时的水闸出水流量Q和比较模块输出的流量比较判断结果传输给远程监测模块进行数据显示；

图像滤波单元和图像增强单元将图像采集装置采集的图像分别进行图像滤波和图像增强处理后，将最终得到的图像k(x,y)通过中央处理装置输送到显示模块进行显示。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统，利用闸门板、连接件、绳索卷轮、传动钢杆、升降轴、闸门框、电机和闸门开度检测传感器、图像采集装置、绳索线、水闸前的水位高度检测模块、水闸后的水位高度检测模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、水闸出水流量计算模块、无线传输模块、监测模块、中央处理装置、比较模块、报警模块、显示模块以及图像处理模块对水闸进行控制，其中，使用水闸出水流量计算模块计算水闸开启时的水闸出水流量Q，使用图像采集装置采集水闸出水时水闸前的水面图像信息，并将上述水闸出水流量Q传输至比较模块以获知水闸出水流量是否过大，同时，还能通过水闸前的水面图像信息实时获知水闸出水流量情况，工作人员能够通过显示模块和监测模块获知水闸开启出水时的情况。

(2)本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统，本发明的发明点还在于通过频率叠加的方式对设置于闸门前后的水位高度检测传感器采集的信号进行处理，从而有效滤除了噪声信号，更进一步提高对闸门前后的水位高度检测的精度。

(3)本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统，水闸出水流量计算模块结合了流速的系数、闸门框的宽度、垂向收缩系数、水闸前的水位高度、水闸后的水位高度、收缩断面的水深和流量系数综合计算出水闸出水流量，考虑参数全面，使出水闸出水流量计算更加精确。

(4)本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像滤波、图像增强处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对水闸前水面的图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作状态示意图；

图3为本发明的电控部分原理框图；

图4为本发明中图像处理模块的原理框图。

其中，1—闸门板、2—连接件、3—绳索卷轮、4—传动钢杆、5—升降轴、6—绳索线、7—开度传感器、8—图像采集装置、9—绳索线、10—电机、11—第一水位高度检测模块、12—第二水位高度检测模块、13—水闸出水流量计算模块、14—比较模块、15—中央处理装置、16—无线传输模块、17—图像处理模块、17.1—图像滤波单元、17.2—图像增强单元、18—远程监测模块、19—显示模块、20—报警模块、21—第一信号处理模块、22—第二信号处理模块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1～4所示的长距离引调水工程的水闸控制系统，它包括闸门板1、升降驱动装置、闸门框6和中央处理装置15，所述闸门板1安装在闸门框6内，升降驱动装置用于在中央处理装置15的控制下驱动闸门板1在闸门框6内进行开闭闸动作，它还包括开度传感器7、第一水位高度检测模块11、第二水位高度检测模块12、水闸出水流量计算模块13和比较模块14；

所述第一水位高度检测模块11和第二水位高度检测模块12分别设置在闸门板1的前后两侧，第一水位高度检测模块11用于检测闸门板1前侧的水位高度h_t，第二水位高度检测模块12用于检测闸门板1后侧的水位高度H，开度传感器7通过检测升降驱动装置中驱动电机的工作状态来感应闸门板开度e₁，水闸出水流量计算模块13用于根据闸门板1前侧的水位高度h_t、闸门板1后侧的水位高度H和闸门板开度e₁计算水闸出水流量Q，中央处理装置15用于将水闸出水流量Q传输至比较模块14；

所述比较模块14内存储有水闸出水流量阈值Q₀，比较模块14将接收到的水闸出水流量Q与水闸出水流量阈值Q₀进行比较，若水闸出水流量Q大于或等于水闸出水流量阈值Q₀，则通过报警模块20进行报警，同时通过中央处理装置15控制升降驱动装置驱动闸门板1动作，使水闸出水流量Q小于水闸出水流量阈值Q₀。

上述技术方案中，它还包括图像采集装置8，图像采集装置8设置于所述闸门框6的正上方，所述图像采集装置8用于采集闸门板1前水面图像信息，所述图像采集装置8将采集到的图像信息传输至图像处理模块17，所述图像处理模块17包括图像滤波单元17.1和图像增强单元17.2，所述图像采集装置8的输出端与所述图像滤波单元17.1的输入端连接，所述图像滤波单元17.1的输出端与所述图像增强单元17.2的输入端连接，所述图像增强单元17.2的输出端与中央处理装置15的输入端连接。

上述技术方案中，所述图像采集装置8传输至图像处理模块17的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像滤波单元17.1对图像f(x,y)进行图像滤波处理，经过图像滤波处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，σ为滤波参数，滤波效果通过σ进行调节，则有：

g(x,y)＝f(x,y)·G(x,y)

其中，G(x,y)表示滤波处理函数，e表示自然常数；

所述图像增强单元对图像g(x,y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为k(x,y)，则有：

所述图像增强单元将图像k(x,y)传输至所述中央处理装置15。

上述技术方案中，它还包括远程监测模块18，所述中央处理装置15将实时的水闸出水流量Q和比较模块14输出的流量比较判断结果传输给远程监测模块18进行数据显示。

上述技术方案中，它还包括显示模块19，所述中央处理装置15将图像k(x,y)输送到显示模块19进行显示。工作人员能够通过显示模块19和监测模块18获知水闸开启出水时的情况。

上述技术方案中，图象增强单元17.2的目的是为了改进图像滤波单元17.1处理后的图像质量，除去图象中的噪声，使边缘清晰，提高图象的可判读性。

上述技术方案中，图像处理模块17对采集的图像依次进行图像滤波、图像增强处理，可高效、快速的提取图像采集装置8的图像信息，可提高对水闸前水面的图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统中的中央处理装置采用ATMEL公司生产的ATmega16单片机。ATmega16单片机是一款高性能，低功耗的8位单片机，指令执行速度快，具有独立内部振荡器的可编程看门狗定时器和可工作于主/从机模式的SPI串行及接口。内部集成有16KB的可编程Flash程序存储器和512B的EEPROM，以及1KB的SRAM，可以对锁定为进行编程以实现用户程序的加密。ATmega16单片机与常用的MCS-51单片机相比，不仅处理速度快、性能好而且其外围电路更加简单、工作更加稳定，具有明显的优越性。因此，从稳定性和快速性考虑，本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统采用ATmega16单片机作为中央处理装置。

其中，无线传输模块为GPRS无线传输模块，GPRS无线传输模块的传输距离则不受空间距离限制，传输速率满足应用要求，可实现大范围内设备的远程控制。GPRS无线传输模块具体为基于双频GPRS模块SIM900A开发的无线通信模块。

由于长距离调水工程空间跨度大，水流输送过程具有大时滞特性，同时渠系中单个闸门的开度变化会引起上、下游多个渠池的水位和流量变化，如果控制不当会引发水位波动的持续震荡，影响输水效率和工程的安全运行。本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统通过报警模块以提示水闸出水流量是否过大，同时，工作人员还能够通过闸前水面图像信息获知水闸出水情况，从而能够更加精确通过中央处理装置对电机进行调节，以达到调节闸门板1开度合理的目的。

上述技术方案中，所述水闸出水流量Q的计算方法为：

其中，

为流速的系数，的取值范围为[0.95,1.00]，b为闸门框6的宽度，ε为孔流垂直收缩系数，H为闸门板1后侧的水位高度，h_t为闸门板1前侧的水位高度，h_c为收缩水深，e₁为感应闸门板开度，μ₀为孔流流量系数，g为重力加速度。

水闸出水流量计算模块结合了流速的系数、闸门框的宽度、垂向收缩系数、水闸前的水位高度、水闸后的水位高度、收缩断面的水深和流量系数综合计算出水闸出水流量，考虑参数全面，使出水闸出水流量计算更加精确。

上述技术方案中，所述第一水位高度检测模块11包括n个水闸前侧水位高度检测传感器，所述n个水闸前侧水位高度检测传感器中的第i个水闸前侧水位高度检测传感器输出信号为：X_i·sin(ω_it)，其中，i为大于1小于n的自然数，X_i为第i个水闸前侧水位高度检测传感器输出信号的幅值，ω_i为第i个水闸前的水位高度检测传感器输出信号的频率，t为时间参数；对n个水闸前侧水位高度检测传感器进行频率叠加处理，频率叠加处理后的信号为X·sin(ωt)，其中，X为经过频率叠加处理后的幅值，ω为经过频率叠加处理后的频率，其中，

X·sin(ωt)＝X₁·sin(ω₁t)+X₂·sin(ω₂t)+…+X_n·sin(ω_nt)；

对经过频率叠加处理后的信号再进行求导处理，则有

求取经过频率叠加处理后的X·sin(ωt)的频率ω，则有

求取经过频率叠加处理后的X·sin(ωt)的幅值X，则有

其中，令h_t＝X。

上述技术方案中，所述第二水位高度检测模块12包括N个水闸后侧水位高度检测传感器，所述N个水闸后侧水位高度检测传感器中第j个水闸后侧水位高度检测传感器输出信号为：Y_j·sin(f_jt)，其中，j为大于1小于N的自然数，Y_j为第j个水闸后侧水位高度检测传感器输出信号的幅值，f_i为第j个水闸后侧水位高度检测传感器输出信号的频率，t为时间参数；对N个水闸后侧水位高度检测传感器进行频率叠加处理，频率叠加处理后的信号为Y·sin(ft)，其中，Y为经过频率叠加处理后的幅值，f为经过频率叠加处理后的频率，其中，

Y·sin(ft)＝Y₁·sin(f₁t)+Y₂·sin(f₂t)+…+Y_j·sin(f_jt)；

对经过频率叠加处理后的信号再进行求导处理，则有

求取经过频率叠加处理后的Y·sin(ft)的频率f，则有

求取经过频率叠加处理后的Y·sin(ft)X·sin(ωt)的幅值Y，则有

其中，令H＝Y。

上述技术方案中，所述升降驱动装置包括绳索卷轮3、传动钢杆4、升降轴5和电机10，所述升降轴5与闸门板1通过连接件2固定连接，绳索卷轮3通过绳索线9与连接件2对应连接，中央处理装置15通过控制所述电机10带动传动钢杆4，所述传动钢杆4通过带动绳索卷轮3卷起或放下绳索线9带动升降轴5动作，从而对闸门板1进行拉起或放下作业。

上述技术方案中，所述闸门板1、所述连接件2、绳索卷轮3、传动钢杆4、升降轴5以及绳索线6构成对称双轮双向卷拉驱动机构，两个绳索卷轮3的线槽分别设计为左、右向螺旋，所述闸门板1启闭运动过程中两个受力点始终保持对称和同步，上下运动均受到所述升降轴5对称的同向驱动力作用，可有效避免所述闸门板1走偏卡阻及所述闸门板1底部一端翘起的情况。

为减轻供电系统负荷，所述闸门板1为高强铝合金复合门板，所述闸门框6采用高强铝合金，空腔内复合了蜂窝结构压粘面板，惯量小于实心铝板的50％，并满足高水压下的强度和刚度要求。

上述技术方案中，本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统通过广域无线通信技术实现对安装于各级渠系上的闸门终端远程监控，实现动态调水控制，同时处理手机和网络客户端的订水及控制指令，远程自动计量闸门集群是实现全流域自动动态调水的关键终端设备，主要由机械本体、控制系统、电源系统3部分组成。其中控制系统安装于调度中心的服务器上。

机械本体如图1所示，主要包括闸门板1、连接件2、绳索卷轮3、传动钢杆4、升降轴5、闸门框6、开度检测传感器7、图像采集装置8以及绳索线9。闸门板1启闭过程为:电机和闸门开度检测传感器7中的电机为步进电动机，步进电动机的驱动力矩通过减速机传递到传动钢杆4，传动钢杆4带动绳索卷轮3转动，从而牵拉闸门板1开启或关闭。

保障闸门板1的正常启闭是机械设计的关键，常见的螺杆式闸门启闭装置为单点受力结构，闸门板1在上下运动中容易侧斜、卡阻；而一般的卷扬式闸门启闭机，需依靠门板自重实现闸门闭合，容易造成卡阻，不适用于小型闸门。

水位高度检测传感器的布置如图2所示，水位高度检测传感器选用水压型水位传感器，选用单圈14位分辨率的绝对值旋转编码器作为闸门开度检测传感器，通过测量电机的旋转位置实现对闸门板1开度的测量。

由于闸门安装在各级渠系上，绝大多数情况下无法从电网取电供给闸门控制系统工作，本发明提供的长距离引调水工程的水闸控制系统采用太阳能供电系统。

最大规格闸门电控系统满负荷功耗为148W，静态节能模式下功耗小于15W，电源系统配置为24V、100AH的蓄电池组、200W的太阳能板，基本保障连续阴天情况下闸门供电正常。电源模块转换出控制系统需要的各种电压信号；使用控制器检测供电系统的电量，实现对电源的用电管理，具有过充、过放保护和切换节能模式等功能。

一种上述系统的水闸控制方法，它包括如下步骤：

步骤1：第一水位高度检测模块11检测闸门板1前侧的水位高度h_t，第二水位高度检测模块12检测闸门板1后侧的水位高度H，第一水位高度检测模块11和第二水位高度检测模块12分别通过第一信号处理模块21和第二信号处理模块22将闸门板1前侧的水位高度h_t和闸门板1后侧的水位高度H处理成数字信号传输给水闸出水流量计算模块13，开度传感器7通过检测升降驱动装置中驱动电机的工作状态来感应闸门板开度e₁，水闸出水流量计算模块13根据闸门板1前侧的水位高度h_t、闸门板1后侧的水位高度H和闸门板开度e₁计算水闸出水流量Q；

步骤2：中央处理装置15用于将水闸出水流量Q传输至比较模块14，比较模块14内存储有水闸出水流量阈值Q₀，比较模块14将接收到的水闸出水流量Q与水闸出水流量阈值Q₀进行比较，若水闸出水流量Q大于或等于水闸出水流量阈值Q₀，则通过中央处理装置15控制升降驱动装置驱动闸门板1动作，使水闸出水流量Q小于水闸出水流量阈值Q₀；

步骤3：中央处理装置15将实时的水闸出水流量Q和比较模块14输出的流量比较判断结果通过无线传输模块16传输给远程监测模块18进行数据显示；

图像滤波单元17.1和图像增强单元17.2将图像采集装置8采集的图像分别进行图像滤波和图像增强处理后，将最终得到的图像k(x,y)通过中央处理装置15输送到显示模块19进行显示。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种长距离引调水工程的水闸控制系统，它包括闸门板(1)、升降驱动装置、闸门框(6)和中央处理装置(15)，所述闸门板(1)安装在闸门框(6)内，升降驱动装置用于在中央处理装置(15)的控制下驱动闸门板(1)在闸门框(6)内进行开闭闸动作，其特征在于：它还包括开度传感器(7)、第一水位高度检测模块(11)、第二水位高度检测模块(12)、水闸出水流量计算模块(13)和比较模块(14)；

所述第一水位高度检测模块(11)和第二水位高度检测模块(12)分别设置在闸门板(1)的前后两侧，第一水位高度检测模块(11)用于检测闸门板(1)前侧的水位高度h_t，第二水位高度检测模块(12)用于检测闸门板(1)后侧的水位高度H，开度传感器(7)通过检测升降驱动装置中驱动电机的工作状态来感应闸门板开度e₁，水闸出水流量计算模块(13)用于根据闸门板(1)前侧的水位高度h_t、闸门板(1)后侧的水位高度H和闸门板开度e₁计算水闸出水流量Q，中央处理装置(15)用于将水闸出水流量Q传输至比较模块(14)；

所述比较模块(14)内存储有水闸出水流量阈值Q₀，比较模块(14)将接收到的水闸出水流量Q与水闸出水流量阈值Q₀进行比较，若水闸出水流量Q大于或等于水闸出水流量阈值Q₀，则通过中央处理装置(15)控制升降驱动装置驱动闸门板(1)动作，使水闸出水流量Q小于水闸出水流量阈值Q₀。

2.根据权利要求1所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：它还包括图像采集装置(8)，所述图像采集装置(8)用于采集闸门板(1)前水面图像信息，所述图像采集装置(8)将采集到的图像信息传输至图像处理模块(17)，所述图像处理模块(17)包括图像滤波单元(17.1)和图像增强单元(17.2)，所述图像采集装置(8)的输出端与所述图像滤波单元(17.1)的输入端连接，所述图像滤波单元(17.1)的输出端与所述图像增强单元(17.2)的输入端连接，所述图像增强单元(17.2)的输出端与中央处理装置(15)的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：所述图像采集装置(8)传输至图像处理模块(17)的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像滤波单元(17.1)对图像f(x,y)进行图像滤波处理，经过图像滤波处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，σ为滤波参数，滤波效果通过σ进行调节，则有：

g(x,y)＝f(x,y)·G(x,y)

其中，G(x,y)表示滤波处理函数，表示e表示自然常数；

所述图像增强单元对图像g(x,y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为k(x,y)，则有：

所述图像增强单元将图像k(x,y)传输至所述中央处理装置(15)。

4.根据权利要求1所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：它还包括远程监测模块(18)，所述中央处理装置(15)将实时的水闸出水流量Q和比较模块(14)输出的流量比较判断结果传输给远程监测模块(18)进行数据显示。

5.根据权利要求3所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：它还包括显示模块(19)，所述中央处理装置(15)将图像k(x,y)输送到显示模块(19)进行显示。

6.根据权利要求1所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：所述水闸出水流量Q的计算方法为：

其中，

为流速的系数，b为闸门框(6)的宽度，ε为孔流垂止收缩系数，H为闸门板(1)后侧的水位高度，h_t为闸门板(1)前侧的水位高度，h_c为收缩水深，e₁为感应闸门板开度，μ₀为孔流流量系数，g为重力加速度。

7.根据权利要求1所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：所述第一水位高度检测模块(11)包括n个水闸前侧水位高度检测传感器，所述n个水闸前侧水位高度检测传感器中的第i个水闸前侧水位高度检测传感器输出信号为：X_i·sin(ω_it)，其中，i为大于1小于n的自然数，X_i为第i个水闸前侧水位高度检测传感器输出信号的幅值，ω_i为第i个水闸前的水位高度检测传感器输出信号的频率，t为时间参数；对n个水闸前侧水位高度检测传感器进行频率叠加处理，频率叠加处理后的信号为X·sin(ωt)，其中，X为经过频率叠加处理后的幅值，ω为经过频率叠加处理后的频率，其中，

X·sin(ωt)＝X₁·sin(ω₁t)+X₂·sin(ω₂t)+…+X_n·sin(ω_nt)；

对经过频率叠加处理后的信号再进行求导处理，则有

求取经过频率叠加处理后的X·sin(ωt)的频率ω，则有

求取经过频率叠加处理后的X·sin(ωt)的幅值X，则有

其中，令h_t＝X。

8.根据权利要求1所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：所述第二水位高度检测模块(12)包括N个水闸后侧水位高度检测传感器，所述N个水闸后侧水位高度检测传感器中第j个水闸后侧水位高度检测传感器输出信号为：Y_j·sin(f_jt)，其中，j为大于1小于N的自然数，Y_j为第j个水闸后侧水位高度检测传感器输出信号的幅值，f_i为第j个水闸后侧水位高度检测传感器输出信号的频率，t为时间参数；对N个水闸后侧水位高度检测传感器进行频率叠加处理，频率叠加处理后的信号为Y·sin(ft)，其中，Y为经过频率叠加处理后的幅值，f为经过频率叠加处理后的频率，其中，

Y·sin(ft)＝Y₁·sin(f₁t)+Y₂·sin(f₂t)+…+Y_j·sin(f_jt)；

对经过频率叠加处理后的信号再进行求导处理，则有

求取经过频率叠加处理后的Y·sin(ft)的频率f，则有

求取经过频率叠加处理后的Y·sin(ft)X·sin(ωt)的幅值Y，则有

其中，令H＝Y。

9.根据权利要求1所述的长距离引调水工程的水闸控制系统，其特征在于：所述升降驱动装置包括绳索卷轮(3)、传动钢杆(4)、升降轴(5)和电机(10)，所述升降轴(5)与闸门板(1)通过连接件(2)固定连接，绳索卷轮(3)通过绳索线(9)与连接件(2)对应连接，中央处理装置(15)通过控制所述电机(10)带动传动钢杆(4)，所述传动钢杆(4)通过带动绳索卷轮(3)卷起或放下绳索线(9)带动升降轴(5)动作，从而对闸门板(1)进行拉起或放下作业。

10.一种权利要求1所述系统的水闸控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：第一水位高度检测模块(11)检测闸门板(1)前侧的水位高度h_t，第二水位高度检测模块(12)检测闸门板(1)后侧的水位高度H，开度传感器(7)通过检测升降驱动装置中驱动电机的工作状态来感应闸门板开度e₁，水闸出水流量计算模块(13)根据闸门板(1)前侧的水位高度h_t、闸门板(1)后侧的水位高度H和闸门板开度e₁计算水闸出水流量Q；

步骤2：中央处理装置(15)用于将水闸出水流量Q传输至比较模块(14)，比较模块(14)内存储有水闸出水流量阈值Q₀，比较模块(14)将接收到的水闸出水流量Q与水闸出水流量阈值Q₀进行比较，若水闸出水流量Q大于或等于水闸出水流量阈值Q₀，则通过中央处理装置(15)控制升降驱动装置驱动闸门板(1)动作，使水闸出水流量Q小于水闸出水流量阈值Q₀；

步骤3：中央处理装置(15)将实时的水闸出水流量Q和比较模块(14)输出的流量比较判断结果传输给远程监测模块(18)进行数据显示；

图像滤波单元(17.1)和图像增强单元(17.2)将图像采集装置(8)采集的图像分别进行图像滤波和图像增强处理后，将最终得到的图像k(x,y)通过中央处理装置(15)输送到显示模块(19)进行显示。

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