CN113589728B - 一种水利工程使用的监控系统 - Google Patents

Abstract

一种水利工程使用的监控系统，包括电动直线滑台、光电开关、稳压电源、干簧管、磁铁，还具有探测电路、时控电路、无线数据发送电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元；滑台安装在闸门一侧后端，滑台的滑动块安装有支撑杆，多只光电开关安装在支撑杆侧端；磁铁安装在闸门的后上部一侧端，干簧管安装在闸门导轨一侧上部；稳压电源、探测电路、时控电路、无线数据发送电路安装在元件盒内并和干簧管、滑台电性连接；数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在互联网设备内的应用软件。本发明工远端管理人员能实时了解到现场漏水情况，并能得到具体漏水量，根据需要第一时间到现场采取相应措施，减少了闸门漏水对上下游带来的不利影响。

Description

一种水利工程使用的监控系统

技术领域

本发明涉及水利工程使用的配套设备技术领域，特别是一种水利工程使用的监控系统。

背景技术

在包括水利发电、灌溉等区域，闸门是一种使用必要的部件，其主要作用起到拦蓄江河及沟渠等水流作用。实际情况中，闸门的一项主要技术指标就是拦蓄水流的效果，拦蓄效果差时将导致上游的水较大量往下游流、起不到拦蓄效果。

现有技术中，闸门还无一种可有效监测其拦蓄效果的设备，一般都是通过人为观察对水流的拦蓄效果。人为查看拦蓄效果、特别在一些小型闸门设备处不可能配备专门人员值守，大型闸门设备处即使有人值守，但是值守人员不可能24小时(特别在夜晚)不间断观察闸门的情况，因此闸门因各种情况(比如损坏漏水)发生拦蓄效果变差时，相关人员不能第一时间得到提示，会对下游或上游的用水安全带来不可预见的隐患(比如上游水突然变大进入下游造成水位过高，淹没下游)。综上所述，提供一种能有效监测闸门是否漏水及漏水量的系统显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有的闸门因无一种可有效监测其拦蓄效果的设备，发生拦蓄效果变差时，相关人员不能第一时间得到提示，会对下游或上游的用水安全带来不可预见隐患的弊端，本发提供了一种在相关机构及电路共同作用下，每次闸门关闭后相关电路才会得电工作，达到智能化控制目的，不但能实时监测闸门漏水的情况，且能监测实际漏水量，各种数据能经无线移动网络传递到远端，远端管理人员能实时经身边互联网设备了解到现场漏水情况，能根据需要第一时间采取相应措施，由此尽可能减少了闸门漏水对上下游带来不利影响的一种水利工程使用的监控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水利工程使用的监控系统，包括电动直线滑台、光电开关、稳压电源、干簧管、磁铁，其特征在于还具有探测电路、时控电路、无线数据发送电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元；所述电动直线滑台垂直安装在闸门一侧后端，电动直线滑台的滑动块安装有支撑杆，光电开关有多只，多只光电开关间隔距离安装在支撑杆侧端、且光电开关的探测头横向对准闸门另一侧后端；所述磁铁安装在闸门的后上部一侧端，干簧管安装在闸门导轨一侧上部；所述稳压电源、探测电路、时控电路、无线数据发送电路安装在元件盒内；所述数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在闸门管理人员互联网设备内的应用软件；所述多只光电开关的信号输出端和无线数据发送电路的多路信号输入端分别电性连接，时控电路的电源输出端和电动直线滑台的电源输入端电性连接；所述探测电路的电源输出端和时控电路、无线数据发送电路的电源输入端电性连接；所述干簧管两个接线端电性串联在探测电路的两个信号输入端之间；所述数据接收单元能接收无线数据发送电路发送的闸门处漏水数据并传递到数据分析单元，数据分析单元能对漏水数据进行分析并在数据超标时输出信号到提示单元，提示单元能在数据超标时通过智能互联网设备文字提示管理人员、还能为管理人员的手机推送数据超标信息。

进一步地，所述光电开关是PNP型红外反射光电开关；稳压电源是交流转直开关电源模块。

进一步地，所述干簧管是常开触点干簧管，闸门位于到底端后、磁铁位于干簧管侧端，磁铁的磁性作用力作用于干簧管，干簧管内侧触点闭合。

进一步地，所述多只光电开关中，纵向靠近闸门最近的光电开关用于探测闸门泄露较少水量，中间的用于探测闸门泄露较多水量，最外端额光电开关用于探测闸门泄露大水量。

进一步地，所述探测电路包括电阻、NPN三极管和继电器，电阻、NPN三极管和继电器之间电性连接，继电器正极及控制电源输入端连接，电阻一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。

进一步地，所述时控电路包括两套时控开关，两套时控开关的电源输入两端分别电性连接；

进一步地，所述无线数据发送电路包括单片机模块、GPRS模块、电阻，单片机模块、GPRS模块、电阻之间电性连接，单片机模块的电源输入两端和GPRS模块的电源输入两端分别连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端经RS485数据线连接，单片机模块的三个信号输入端和三只电阻一端分别连接。

进一步地，所述数据分析单元内还存有闸门漏水的历史数据，方便管理人员调阅。

本发明有益效果是：本发明工作时探测电路探测到闸门关闭后才控制光电开关、时控电路、无线数据发送电路、电动直线滑台等工作，达到智能化控制和节电目的。时控开关得电工作后能不间断循环经电动直线滑台控制多只光电开关上下往复运动对闸门漏水处进行探测。当发生漏水时，数据发送电路能经无线移动网络把数据传递到远端，远端管理人员能实时经身边互联网设备内预装的相关软件单元第一时间了解到现场漏水情况，并能得到具体漏水量(支撑杆越外端一只光电开关探测到漏水，代表闸门漏水处、漏水射向较远，水量相对大；支撑杆越内端一只光电开关探测到漏水，代表闸门漏水处、漏水射向较近，水量相对小)，能根据需要第一时间到现场采取相应措施(比如闸门没有关闭好就可到现场将闸门有效关闭)，由此尽可能减少了闸门漏水对上下游带来的不利影响。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种水利工程使用的监控系统，包括防水及防锈电动直线滑台M，防水光电开关A3、A4、A5，稳压电源A1,干簧管GH,永久磁铁CT，还具有探测电路1、时控电路2、无线数据发送电路3、数据接收单元、数据分析单元、提示单元；所述电动直线滑台M垂直分布壳体后外侧安装在闸门4左侧端的闸门导轨5后部(闸门导轨5后左上下部焊接有向后延展的固定板，电动直线滑台M的壳体安装在固定板前)、且电动直线滑台M的滑动块横向对准闸门4右侧端，滑动块的右外端纵向焊接有一只支撑杆6，光电开关有三只(实际应用中，还可安装更多光电开关、并采用长度更长的支撑杆，这样能探测更多闸门漏水量，本实施例为了叙述方便就以三只光电开关为例叙述)，支撑杆6纵向分布间隔一定距离具有三个固定孔，三只光电开关A3、A4、A5的壳体分别经其壳体后外侧端固定螺纹及固定螺母横向安装在三个固定孔内、且光电开关A3、A4、A5(和闸门后端距离分别达到5厘米、20厘米、40厘米)的探测头横向对准闸门4另一侧端；所述磁铁CT用胶在闸门4的左后上部一侧端且和导轨5靠近，干簧管GH垂直分布粘接在防水外壳右端内，外壳经螺杆螺母安装在导轨5左后侧上部；所述稳压电源A1、探测电路1、时控电路2、无线数据发送电路3安装在元件盒7内，元件盒7安装在闸门控制室内电气控制箱内；数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在闸门管理人员互联网设备((手机等)内的应用软件。

图1、2中所示，电动直线滑台M(其壳体上下端内分别安装有限位开关，滑动块上升到上止点、下降到下止点时，电动直线滑台M会失电，只有反向输入电源才会得电工作)的工作的电压是直流24V、功率200W，滑动块行程和闸门4的高度一致；光电开关A3、A4、A5是型号E3K100-7M的PNP型红外反射光电开关成品，工作电压直流12V，其具有三根连接线，其中两根是电源输入线，另一根是信号输出线，光电开关的右前端具有一个探测头，工作时其探测头的发射头会发射出红外光束，当最远7米范围内(还可根据闸门的宽度选择作用距离更远的光电开关)，探测头发射出的红外光束被物品阻挡、经探测头并列的接收头接收到后，信号输出线3脚会输出高电平，无物品阻挡时其信号输出线3脚不输出高电平，在光电开关的壳体左后端内具有调节旋钮，调节旋钮向左调节其探测头的探测距离变近，向右调节时其探测头的探测距离变远；光电开关A3、A4、A5探测头发射的红外光束作用距离和闸门4的宽度一致；稳压电源A1是型号220V/24V/2KW的交流220V转直流24V开关电源模块成品。干簧管GH是常开触点干簧管成品，其静触点垂直位于左端、动触点垂直位于右端，闸门4由上直至下沿导轨滑落到底后磁铁CT刚好位于干簧管GH右端1厘米处，磁铁CT的磁性作用力作用于干簧管GH，干簧管GH内部触点闭合。三只光电开关A3、A4、A5中，纵向靠近闸门最近一只光电开关A3用于探测闸门泄露较少水量，中间一只光电开关A4用于探测闸门泄露较多水量，最外端一只光电开关A5用于探测闸门泄露最大水量。探测电路包括电阻R4、NPN三极管Q1和继电器K1，电阻、NPN三极管和继电器之间经电路板布线连接，继电器K1正极及控制电源输入端连接，电阻R4一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和继电器K1负极电源输入端连接。

图1、2中所示，时控电路包括两套时控开关A2及A，两套时控开关A2及A之间经电路板布线连接，两套时控开关A2及A的电源输入两端1及2脚分别连接，时控开关A2及A是型号KG316T的全自动微电脑时控开关成品，微电脑时控开关自身有显示屏，还有取消/恢复、校时、校分、校星期、自动/手动、定时、时钟七个按键，并具有两个电源输入端1、2脚，两个电源输出端3、4脚，使用者分别按动操作七只按键，可设定两个电源输出端输出电源的间隔时间和每次输出电源的时间，一次设定后只要不进行下一次操作按键设定，失电也不会导致设置的电源输出时间变化。无线数据发送电路包括单片机模块A6，GPRS模块A7，电阻R1、R2、R3，单片机模块、GPRS模块、电阻之间电性连接，单片机模块A6的电源输入两端1及2脚和GPRS模块的电源输入两端1及2脚分别连接，单片机模块A6的信号输出端和GPRS模块A7的信号输入端经RS485数据线连接，单片机模块的三个信号输入端3、4、5脚和三只电阻R1、R2、R3一端分别连接。数据分析单元对漏水数据进行分析后能经其显示子单元直观通过波形图或者数字方式显示现场具体漏水量，其中，第一只光电开关探查到闸门漏水显示子单元显示后代表漏水量较小，第二只光电开关探查到闸门漏水显示子单元显示后代表漏水量较大，第三只光电开关探查到闸门漏水显示子单元显示后代表漏水量最大；数据分析单元内还存有闸门漏水的历史数据，方便管理人员调阅。

图1、2所示，稳压电源A1的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接。稳压电源A1的电源输出端3及4脚和探测电路的电源输入端继电器K1正极电源输入端及NPN三极管Q1发射极分别经导线连接，稳压电源A1的正极电源输出端3脚和干簧管GH的一端经导线连接。三只光电开关A3、A4、A5的信号输出端3脚和无线数据发送电路的三路信号输入端电阻R3、R2、R1另一端分别经导线连接；时控电路的电源输出端时控开关A2及A的3及4脚和电动直线滑台M的正负及负正两极电源输入端分别经导线连接。探测电路的电源输出端继电器K1常开触点端及NPN三极管Q1发射极和时控开关A2及A的1、2脚、无线数据发送电路的电源输入端单片机模块A6的1及2脚分别经导线连接。干簧管GH两个接线端经导线串联在探测电路的两个信号输入端继电器K1正极电源输入端及电阻R4另一端之间。数据接收单元能接收无线数据发送电路经无线移动网络发送的闸门处漏水数据并传递到数据分析单元，数据分析单元能对漏水数据进行分析并在数据超标时输出信号到提示单元，提示单元能在数据超标时通过智能互联网设备文字或波形图提示管理人员、还能为管理人员的手机推送数据超标信息。

图1、2所示，220V交流电源进入稳压电源A1的电源输入端后，稳压电源A1在其内部电路作用下3及4脚会输出稳定的24V直流电源进入探测电路的电源输入端，并进入干簧管GH一端。探测电路得电工作后，如果闸门4没有关闭时磁铁CT和干簧管GH会间隔距离、干簧管GH内部触点开路，那么后级的光电开关、时控电路、无线数据发送电路、电动直线滑台等不得电工作，达到了智能化控制和节电目的；当闸门4关闭后，干簧管GH和磁铁CT处于同一平面、干簧管GH内部触点闭合，这样，24V电源正极会经电阻R4降压限流进入NPN三极管Q1基极，NPN三极管Q1导通集电极输出低电平进入继电器K1负极电源输入端，继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而后级的光电开关、时控电路、无线数据发送电路、电动直线滑台得电工作。时控开关A2得电工作后其3及4脚会循环先输出30秒钟电源(时间可调，保证电动直线滑台的滑动块带动光电开关运动到上止点)进入电动直线滑台M的正负两极电源输入端，然后每间隔30秒钟输出30秒钟电源进入电动直线滑台M的正负两极电源输入端；时控开关A得电工作后其3及4脚会循环先间隔30秒钟输出30秒钟电源(时间可调，保证电动直线滑台的滑动块带动光电开关运动到下止点)进入电动直线滑台M的负正两极电源输入端，然后每间隔30秒钟输出30秒钟电源进入电动直线滑台M的负正两极电源输入端。电动直线滑台M正负两极或负正两极得电工作的时间内，其滑动块就会循环上升及下降高度，同步带动三只光电开关A3、A4、A5循环上升到上止点及下降到下止点。

图1、2所示，三只光电开关A3、A4、A5循环上下运动时，其探测头发射的红外光束会直线射向闸门4后右端，当闸门4关闭后封闭良好没有水或只有极少量的水往下游流时(此刻水流射向下游距离很近小于5厘米)，此刻三只光电开关A3、A4、A5的探测头发射出的红外光束没有被阻挡其3脚均不输出电平信号到单片机模块信号输入端。实际情况下，闸门4因各种原因没有关闭好或损坏，其漏出的水会射向下游，当漏出的水射出的距离大于5厘米小于20厘米，光电开关A3的探测头发射的红外光束被阻挡时，光电开关A3的3脚会输出高电平电压信号经电阻R3降压限流输入到单片机模块A6的5脚。当漏出的水射出的距离大于20厘米小于40厘米，光电开关A4的探测头发射的红外光束被阻挡时，光电开关A4的3脚会输出高电平电压信号经电阻R2降压限流输入到单片机模块A6的4脚(同时光电开关A3的3脚会输出高电平到单片机模块A6的5脚)。当漏出的水射出的距离大于40厘米，光电开关A6的探测头发射的红外光束被阻挡时，光电开关A6的3脚会输出高电平电压信号经电阻R1降压限流输入到单片机模块A6的3脚(同时光电开关A3及A4的3脚会输出高电平到单片机模块A6的5、4脚)。当闸门4发生不同程度漏水，光电开关A3或A4、A5的3脚输出高电平信号进入单片机模块A6的5脚或4及3脚后，单片机模块A3在其内部电路作用下会将输入的电压信号转为数字信号输出到GPRS模块A7的信号输入端。GPRS模块A7将输入的数字信号经无线移动网络发送出去。和GPRS模块A7建立连接的管理人员手机等内的数据接收单元能接收无线数据发送电路经无线移动网络发送的闸门处漏水数据并传递到数据分析单元，数据分析单元能对漏水数据进行分析并在数据超标时(比如漏水射向下游超过20厘米)输出信号到提示单元，提示单元能在数据超标时通过智能互联网设备文字或波形图提示管理人员、还能为管理人员的手机推送数据超标短信信息；管理人员能第一时间了解到现场漏水及漏水量情况，以及时到现场进行操作(比如闸门没有关闭好就可将闸门有效关闭)。本发明中，数据分析单元对漏水数据进行分析后能经其显示子单元直观通过波形图或者数字方式显示现场具体漏水量，其中，第一只光电开关探查到闸门漏水显示子单元显示后代表漏水量较小，第二只光电开关探查到闸门漏水显示子单元显示后代表漏水量较大，第三只光电开关探查到闸门漏水显示子单元显示后代表漏水量最大，这样管理人员能实时观察闸门漏水情况；数据分析单元内还存有闸门漏水的历史数据，能方便管理人员调阅，给管理带来了便利。电路中，电阻R1、R2、R3阻值是10K；干黄管GH是玻璃外壳常开触点型干簧管；GPRS模块A7型号是ZLAN8100，GPRS模块成品A7上有RS485数据输入端口(两个电源输入端、一路信号输入端)；单片机模块A6的主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块成品上有两个模拟信号接入端3及4脚，单片机模块成品上有一个RS485数据输出端口；继电器K1是型号DC12V的继电器；NPN三极管Q1型号是9013；电阻R1阻值是47K。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种水利工程使用的监控系统，包括电动直线滑台、光电开关、稳压电源、干簧管、磁铁，其特征在于还具有探测电路、时控电路、无线数据发送电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元；所述电动直线滑台垂直安装在闸门一侧后端，电动直线滑台的滑动块安装有支撑杆，光电开关有多只，多只光电开关间隔距离安装在支撑杆侧端、且光电开关的探测头横向对准闸门另一侧后端；所述磁铁安装在闸门的后上部一侧端，干簧管安装在闸门导轨一侧上部；所述稳压电源、探测电路、时控电路、无线数据发送电路安装在元件盒内；所述数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在闸门管理人员互联网设备内的应用软件；所述多只光电开关的信号输出端和无线数据发送电路的多路信号输入端分别电性连接，时控电路的电源输出端和电动直线滑台的电源输入端电性连接；所述探测电路的电源输出端和时控电路、无线数据发送电路的电源输入端电性连接；所述干簧管两个接线端电性串联在探测电路的两个信号输入端之间；所述数据接收单元能接收无线数据发送电路发送的闸门处漏水数据并传递到数据分析单元，数据分析单元能对漏水数据进行分析并在数据超标时输出信号到提示单元，提示单元能在数据超标时通过智能互联网设备文字提示管理人员、还能为管理人员的手机推送数据超标信息。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程使用的监控系统，其特征在于，光电开关是PNP型红外反射光电开关；稳压电源是交流转直开关电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种水利工程使用的监控系统，其特征在于，干簧管是常开触点干簧管，闸门位于到底端后、磁铁位于干簧管侧端，磁铁的磁性作用力作用于干簧管，干簧管内侧触点闭合。

4.根据权利要求1所述的一种水利工程使用的监控系统，其特征在于，多只光电开关中，纵向靠近闸门最近的光电开关用于探测闸门泄露较少水量，中间的用于探测闸门泄露较多水量，最外端的 光电开关用于探测闸门泄露大水量。

5.根据权利要求1所述的一种水利工程使用的监控系统，其特征在于，探测电路包括电阻、NPN三极管和继电器，电阻、NPN三极管和继电器之间电性连接，继电器正极及控制电源输入端连接，电阻一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种水利工程使用的监控系统，其特征在于，时控电路包括两套时控开关，两套时控开关的电源输入两端分别电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种水利工程使用的监控系统，其特征在于，无线数据发送电路包括单片机模块、GPRS模块、电阻，单片机模块、GPRS模块、电阻之间电性连接，单片机模块的电源输入两端和GPRS模块的电源输入两端分别连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端经RS485数据线连接，单片机模块的三个信号输入端和三只电阻一端分别连接。

8.根据权利要求1所述的一种水利工程使用的监控系统，其特征在于，数据分析单元内还存有闸门漏水的历史数据，方便管理人员调阅。

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