CN212933899U - 可电脑操控的堰流实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可电脑操控的堰流实验装置。包括：有机玻璃实验水槽、稳水孔板、自动水位测针、实验堰、三角堰量水槽、三角堰水位自动测针筒、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器、多孔尾门、自动尾门升降轮、支架、旁通管自动微调阀门、旁通管、供水管、供水流量自动调节阀门、水泵、蓄水箱、摄像头、触摸屏电脑和PLC控制系统。PLC控制系统软控制尾门升降及软控制阀门启闭或者调节开度，结合PLC控制系统后的自动水位测针和测三角堰堰顶高程的专用自动校验器自动检测和记录相关水力参数；摄像头用于实时在电脑中监控实验的真实运行情况。本实用新型解决了高校开设堰流实验存在的相关问题，如手动操作不精准，记录数据不及时等。

Description

可电脑操控的堰流实验装置

技术领域

本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种可电脑操控的堰流实验装置。

背景技术

目前国内各高校给排水科学与工程专业一般需开设水力学相关专业实验，其中包括堰流实验等。现阶段水力学实验设备一般包括自循环供水器、进水管路、实验堰、三角堰量水槽、三角堰水位测针筒测、多孔尾门、尾门升降轮等。在水泵运行过程中，通过设备上安装的水位测针、三角堰水位测针筒测等得出实验结果数据。

现阶段国内堰流实验平台可归为两种：一是由学生动手进行实验操作。由于实际操作必须根据实验指导书进行操作，要排除各种因素的影响，且实验中不可避免的存在系统误差，为得到准确的实验结果需进行多次实验，但在实际操作中，很难进行多次实验以得到准确的实验结果；还有一些实验现象不便于近距离观察的实验现象。

二是基于互联网的远程虚拟仿真实验方案，主要是采用软件仿真实验平台进行网上仿真或虚拟实验，这种方案的实验现象和数据都是在理想情况下由软件计算得到的，完全由软件来虚拟化实验环境，不具有实验过程中应有的真实性，实验过程固化，不能模拟实际情况中存在的各种干扰因素和误差，实验虽便于了解实验过程，但实验效果难以比拟真实实验，对学生创新能力和发现问题意识的培养不利。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种依托于可电脑操控的堰流实验装置，解决手动操控不精准、数据记录不及时实验现象捕捉不及时及一些不便靠近观察的实验现象等问题。

所述可电脑操控的堰流演示实验装置包括：需现场操控的堰流实验装置及 PLC控制系统、图像采集设备、触摸屏电脑；

需现场操控的堰流实验装置包括：有机玻璃实验水槽、稳水孔板、自动水位测针、实验堰、三角堰量水槽、三角堰水位自动测针筒、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器、多孔尾门、自动尾门升降轮、支架、旁通管微调电磁阀门、旁通管、供水电磁阀、供水流量自动调节阀门、水泵、蓄水箱、摄像头、触摸屏电脑和PLC控制系统。

供水管路、旁通管路上各安装一个电磁阀，水泵与供水电磁阀连接输水至有机玻璃实验水槽；有机玻璃实验水槽路上安装一个多孔尾门，多孔尾门与自动尾门升降轮连接；有机玻璃实验水槽与三角堰量水槽连接，三角堰量水槽上安装三角堰水位自动测针筒和测三角堰堰顶高程的专门自动校验器，最终水循环流到蓄水箱里。

所述PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、多孔尾门的升降和摄像头的启闭；PLC控制系统采集供水电磁阀、旁通管微调电磁阀的开度；通过信号线采集通过信号线采集压自动水位测针、三角堰水位自动测针筒、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器等的在线监测数据。

水泵向有机玻璃实验水槽供水，水流经三角堰量水槽，流回到蓄水箱中。有机玻璃实验水槽首部有稳水、消波装置，末端有多孔尾门及尾门升降机构。有机玻璃实验水槽中可换装各种堰、闸模型。堰闸上下游与三角堰量水槽水位分别用自动水位测针与三角堰水位自动测针筒、旁通管管路、三角堰量水槽上安装有用于可电脑操作的堰流实验所需的数据采集装置；在有机玻璃实验水槽内设置有稳水孔板、消波装置来保证水槽内为恒压水流。

进一步地，如上所述的可电脑操控的堰流实验装置，所述进水管路上安装有：供水电磁阀、旁通管微调电磁阀门；在三角堰量水槽上安装有：自动水位测针、三角堰水位自动测针筒、三角堰堰顶高程的专用自动校验器。

所述进水电磁阀、旁通管微调电磁阀通过PLC控制系统控制其开启度来调节流量。

所述自动水位测针安装在有机玻璃实验水槽的出水口至三角堰量水槽之间，用于在线监测上下游水位数据。

所述三角堰水位自动测针筒安装在三角堰量水槽内，三角堰水位自动测针筒用于测量三角堰量水槽水位。

所述测三角堰堰顶高程的专门自动校验器在线监测三角堰堰顶高程并反馈数据至PLC控制系统，便于与实验观测所得数据进行误差分析。

进一步地，如上所述的可电脑操控的堰流实验装置，其特征在于，包括PLC 控制系统控制触摸屏电脑、各数据采集设备及摄像头。

所述PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、尾门的升降和摄像头的启闭；PLC控制系统采集供水电磁阀、旁通管微调电磁阀的开度；通过信号线采集压自动水位测针、三角堰水位自动测针筒、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器等的在线监测数据。

所述触摸屏电脑用于接收PLC控制系统传送的在线监测数据并显示操作界面，实现触屏控制操作装置。

所述摄像头用于电脑观察实验现象，可通过软件控制调节镜头焦距观察一些不便于靠近观察的实验现象。

进一步地，如上所述的可电脑操控的堰流实验装置，包括1条所述进水管路，供水管路的出水通过变频泵经过供水电磁阀汇入有机玻璃实验水槽。

进一步地，如上所述的可电脑操控的堰流实验装置，其特征在于，所述回水管路上安装有：自动尾门升降轮、三角堰水位自动测针筒、三角堰堰顶高程的专用自动校验器。

进一步地，所上所述的可电脑操控的堰流实验装置，其特征在于，所述堰流实验有机玻璃实验槽上安装有：自动水位测针。

有益效果：

本实用新型提供的可电脑操控的堰流实验装置，依托于堰流实验装置、PLC 控制系统、触摸屏电脑及摄像头等相关实验仪器，将手动操作设备、手工记录数据转变为通过电脑精准操作、自动记录数据等，提高了实验的效率。

附图说明

图1为本实用新型可电脑操控的堰流实验装置结构示意图。

图中标记：1—有机玻璃实验水槽；2—稳水孔板；3—自动水位测针；4 —实验堰；5—三角堰量水槽；6—三角堰水位自动测针筒；7—测三角堰堰顶高程的专门自动校验器；8—多孔尾门；9—自动尾门升降轮；10—支架；11 —旁通管微调电磁阀门；12—旁通管；13—供水电磁阀；14—供水流量电磁阀门；15—水泵；16-蓄水箱；17-摄像头；18-触摸屏电脑；19-PLC控制系统。

图2为本实用新型可电脑操控的堰流实验装置的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

图1为本实用新型可电脑操控的堰流实验装置计实验装置结构图；如图1 所示，本实用新型提供的可电脑操控的堰流实验装置，包括：有机玻璃实验水槽1、稳水孔板2、自动水位测针3、实验堰4、三角堰量水槽5、三角堰水位自动测针筒6、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器7、多孔尾门8、自动尾门升降轮9、支架10、旁通管微调电磁阀门11、旁通管12、供水电磁阀13、供水流量自动调节电磁阀14、水泵15、蓄水箱16、摄像头17、触摸屏电脑18和PLC 控制系统19。

PLC控制系统19控制触摸屏电脑18的信号输入与输出、多孔尾门8的升降和摄像头17的启闭；PLC控制系统19采集供水流量自动调节电磁阀14、旁通管微调电磁阀门11的开度；通过信号线采集通过信号线采集压自动水位测针、三角堰水位自动测针筒6、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器7的在线监测数据。

水泵15向有机玻璃实验水槽1供水，水流经三角堰量水槽5，流回到蓄水箱16中。有机玻璃实验水槽1首部有稳水、消波装置，末端有多孔尾门8及自动尾门升降轮9。有机玻璃实验水槽1中可换装各种堰、闸模型。堰闸上下游与三角堰量水槽5水位分别用自动水位测针3与三角堰水位自动测针筒6、旁通管管路、三角堰量水槽5上安装有用于可电脑操作的堰流实验所需的数据采集装置；在有机玻璃实验水槽1内设置有稳水孔板2、消波装置来保证有机玻璃实验水槽1内为恒压水流。

为了精确测量进水管路上各项参数，在所述进水管路上安装有：供水流量自动调节电磁阀14、旁通管微调电磁阀门11；在三角堰量水槽5上安装有：自动水位测针3、三角堰水位自动测针筒6、三角堰堰顶高程的专用自动校验器7。

所述自动水位测针3安装在有机玻璃实验水槽1的出水口至三角堰量水槽5 之间；三角堰水位自动测针筒6、三角堰堰顶高程的专用自动校验器7安装在三角堰量水槽5内。

优选地，本实用新型实施例提供的可电脑操控的堰流实验装置包括1条所述进水管路，供水管路的出水通过水泵15经过供水电磁阀13汇入有机玻璃实验水槽1。

为了精确测量回水管路上各项参数，所述回水管路上安装有：自动水位测针3、自动尾门升降轮9、三角堰水位自动测针筒6、三角堰堰顶高程的专用自动校验器7。

实验操作平台、计算机测控系统为测试堰流实验的需测记渠宽，上游渠底高程、堰顶高程、宽顶堰厚度、流量、上游水位及下游水位。还应检验是否符合宽顶堰条件。进而按下列各式确定上游堰高、行近流速、堰上水头、总水头等试验参数，打印试验报告，分析实验结果。系统可以完成堰流实验项目。

所述可电脑操控的堰流实验装置包括放在实验平台架上的有机玻璃实验水槽1，有机玻璃实验水槽1首部有稳水、消波装置，末端有多孔尾门8及自动尾门升降轮9，稳水孔板2来保证有机玻璃实验水槽1内为恒压水流；从有机玻璃实验水槽1底部进水的吸水管，其上装有供水流量自动调节电磁阀14、旁通管微调电磁阀门11，并通过进水连接机构与水泵15进水端相连；设备为自循环供水，从有机玻璃实验水槽1出水流，回水储存在蓄水箱16中，实验时，由水泵 15向有机玻璃实验水槽1供水，水流经三角堰量水槽5，流回到蓄水箱16中回流至水泵15，其上装有自动水位测针3、三角堰水位自动测针筒6；通过调节水泵15控制水泵15频率，通过PLC控制系统19控制进水(出水)电磁阀调节开度，改变管路中水流流量。

图2为本实用可电脑操控的堰流实验装置的原理图。

所述PLC控制系统19通过信号线与执行设备连接；所述数据采集装置和图像采集设备通过信号线与PLC控制系统19连接。

所述PLC控制系统19通过信号线控制执行设备的运行与停止；同时将数据采集装置以及图像采集设备得到的信息通过信号线传送给触摸屏电脑18。

所述触摸屏电脑显示屏和操作设备分别通过信号线与所述PLC控制系统19 连接。

执行设备包括供水电磁阀、进水阀、尾门自动升降轮。

所述执行设备、数据采集设备、图像采集设备分别通过信号线通讯方式与 PLC控制系统19连接。

所述数据采集设备包括自动水位测针3：用于在线监测上下游水位数据；三角堰水位自动测针筒6：三角堰水位自动测针筒6用于测量三角堰量水槽5水位。

所述图像采集设备包括但不限于摄像头17，所述摄像头17固定于可电脑操作的堰流实验装置的支架10上，通过堰流实验装置支架与所述PLC控制系统19 连接，学生可在触摸屏电脑18中监控实验运行状况，可通过软件操作调整摄像头17焦距观察不便于靠近的实验现象。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种可电脑操控的堰流实验装置，其特征在于可电脑操控的堰流实验装置包括：有机玻璃实验水槽（1）、稳水孔板（2）、自动水位测针（3）、实验堰（4）、三角堰量水槽（5）、三角堰水位自动测针筒（6）、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器（7）、多孔尾门（8）、自动尾门升降轮（9）、支架（10）、旁通管微调电磁阀门（11）、旁通管（12）、供水电磁阀（13）、供水流量自动调节电磁阀（14）、水泵（15）、蓄水箱（16）、摄像头（17）、触摸屏电脑（18）和PLC控制系统（19）；

所述PLC控制系统（19）控制触摸屏电脑（18）的信号输入与输出、多孔尾门（8）的升降和摄像头（17）的启闭；PLC控制系统（19）采集供水电磁阀（13）、旁通管微调电磁阀门（11）、自动水位测针(3)、三角堰水位自动测针筒（6）、测三角堰堰顶高程的专门自动校验器（7）通过信号线输送的在线监测数据；

水泵（15）向有机玻璃实验水槽（1）供水，水流经三角堰量水槽（5），流回到蓄水箱（16）中；有机玻璃实验水槽（1）首部有稳水、消波装置，末端有多孔尾门（8）及自动尾门升降轮（9）；有机玻璃实验水槽（1）中能换装各种堰、闸模型；堰闸上下游与三角堰量水槽（5）水位分别用自动水位测针（3）与三角堰水位自动测针筒（6）量测；为量测三角堰堰顶高程配有测三角堰堰顶高程的专门自动校验器（7）；

在供水电磁阀（13）、旁通管管路、三角堰量水槽（5）上安装有用于可电脑操作的堰流实验所需的数据采集装置；在有机玻璃实验水槽（1）内设置有稳水孔板（2）、消波装置来保证有机玻璃实验水槽（1）内为恒压水流；

进水管路上安装有：供水流量自动调节电磁阀（14）、旁通管微调电磁阀门（11）；在三角堰量水槽（5）上安装有：自动水位测针（3）、三角堰水位自动测针筒（6）、三角堰堰顶高程的专用自动校验器（7）；

所述自动水位测针（3）安装在有机玻璃实验水槽（1）的出水口至三角堰量水槽（5）之间；三角堰水位自动测针筒（6）、三角堰堰顶高程的专用自动校验器（7）安装在三角堰量水槽（5）内；

所述触摸屏电脑（18）用于接收PLC控制系统（19）传送的在线监测数据并显示操作界面，实现触屏控制操作装置；

所述摄像头（17）用于电脑观察实验现象，通过软件控制调节镜头焦距观察一些不便于靠近观察的实验现象；

所述自动水位测针（3）用于在线监测上下游水位数据；

所述测三角堰堰顶高程的专门自动校验器（7）在线监测三角堰堰顶高程并反馈数据至PLC控制系统（19），便于与实验观测所得数据进行误差分析；

供水管路的出水通过水泵（15）经过供水电磁阀（13）汇入有机玻璃实验水槽（1）。

Images