一种闸位计及闸位测控方法与流程

1.本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种闸位计及闸位测控方法。


背景技术：

2.闸门作为基础水利设施，在水资源调度、航运通行管理和防洪抗涝中发挥着重要功能，而闸位测量是闸门实现上述功能的关键环节。随着社会经济的不断发展，越来越多河道、水库等水利工程安装了闸门，对闸位计的市场需求也十分巨大。传统接触式闸位计存在测量误差大，零点易漂移等问题，且在开阀过程中，闸门处的水以及闸门边处的水中杂物容易对闸门开关造成阻碍，水碰撞到接触式闸位计，容易导致闸位计偏差，不利于准确观察处闸位处的闸位数值，而新型非接触式激光闸位计解决了接触式闸位计的上述问题，但是仍然存在价格高、安装维护麻烦、不易调平等问题，为此，我们提出了一种闸位计及闸位测控方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种闸位计及闸位测控方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种闸位计包括闸门外框和闸门本体，所述闸门外框处设有滑轨槽，且闸门外框两侧滑动在滑轨槽处；闸位检测机构，包括闸位组件和闸门启动组件，所述闸门启动组件连接在闸门本体顶部用以调整闸门本体开启，所述闸位组件连接在闸门外框的上端处，所述闸门本体顶部的两侧处连接有接近开关，且接近开关接近闸位组件处用以显示闸位值；闸门清理机构，包括滑轨清理组件和闸门侧边清理组件，所述滑轨清理组件设有两个，且两个滑轨清理组件分布在闸门本体位于滑轨槽处，所述闸门本体底部连接有翻动件，且翻动件在水涌入后带动滑轨清理组件对滑轨槽清理，所述滑轨清理组件顶部与闸门侧边清理组件连接。
5.优选的，所述闸位组件包括连接在闸门外框上端处的保护壳，所述保护壳上连接有显示屏，所述保护壳内部连接有安装底板，所述安装底板一侧连接有多个与接近开关相互配合的感应块，且安装底板位于显示屏一侧连接有与感应块相互对应的led闸位刻度值，所述闸门外框上端处设有穿过槽，所述闸门本体顶部的两侧分别连接有安装架，且安装架与接近开关连接，所述接近开关从穿过槽与感应块接近。
6.优选的，所述穿过槽的上端与下端处均设有安装孔，位于下端处所述安装孔内部连接有下限位开关，且处于上端处的安装孔内部连接有上限位开关。
7.优选的，所述闸门启动组件包括闸门测控终端，所述闸门测控终端控制电机控制器，两个所述闸门外框之间连接有固定板，且固定板上连接有电机本体，所述电机控制器开启电机本体，所述固定板上连接有联轴器，且联轴器上连接有螺杆，所述螺杆底部与闸门本体的顶部连接，所述电机本体的输出端连接有与联轴器啮合的驱动齿轮。
8.优选的，所述翻动件包括设置在闸门本体的底部的内凹槽，所述内凹槽处连接有
翻动叶片，所述翻动叶片的轴两端穿过内凹槽两端分别连接有第一锥齿轮，且轴靠近第一锥齿轮的一端连接有滚动球体，所述滑轨清理组件的底部与第一锥齿轮接触，且滑轨清理组件的顶部与安装架接触。
9.优选的，所述滑轨清理组件包括连接在闸门本体两侧的转动座，所述转动座与安装架之间连接有转轴，所述转轴底部连接有与第一锥齿轮相互啮合的第二锥齿轮，所述转轴外侧包裹有擦拭套，且擦拭套的截面为半扇形。
10.优选的，所述闸门侧边清理组件包括连接在转轴顶部的半扇形齿块，所述半扇形齿块外侧啮合有转动齿轮，所述转动齿轮上连接有摆动轴，且摆动轴的两侧分别设有z型摆杆，所述z型摆杆的中间连接有转杆，且转杆外侧连接有两个复位胶块，所述z型摆杆一端连接有清理杆，且清理杆位于闸门本体的一侧。
11.优选的，所述闸门本体的顶部两端连接有复紧片，且复紧片上连接有多个复紧弹簧。
12.优选的，所述刻度显示组件包括设置在两个相临感应块之间的两个气囊体，且两个气囊体之间设有与led闸位刻度值相互对应的鼓气块，所述鼓气块穿过显示屏，每个所述气囊体的顶部设有滑轨框，所述滑轨框与安装底板连接，且滑轨框处设有拐杆，所述拐杆的一端连接有与气囊体相互接触的弧形压块，且拐杆位于滑轨框处设有限位块，所述限位块的顶部连接有接触凹面，且限位块与滑轨框的内壁之间连接有复位弹簧，所述滑轨框顶部设有轨道槽，所述接近开关的壳体上连接有两个曲杆，且曲杆穿过轨道槽的一段连接有与接触凹面相互配合的球体，所述滑轨框的一端连接有让球体通过的引导坡板。
13.一种闸位测控方法：包括：a:闸门测控终端控制电机控制器，电机控制器控制闸门启动组件将闸门本体开启运动；b:闸门本体带动接近开关运动，接近开关与感应块接触感应；c:信号转换器将接触开关与感应块感应信号转换至闸门测控终端；d:闸门测控终端控制显示屏显示闸位数值；e:闸门本体开启运动带动滑轨清理组件和闸门侧边清理组件进行清理运动与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明，在闸门启动组件控制带动闸门本体开启运动后，闸位组件显示处闸门上升或者下降的闸位数值，较于传统的接触式闸位计更加准确检测闸位数值，同时安装维护以及使用费用较于非接触式激光闸位计较少，同时在闸门本体开启运动时同步带动闸门清理机构，避免闸门处积存的水中杂物阻碍闸门的开启。
14.2、本发明，通过在闸门本体底部安装复紧片，减少闸门本体上下开启运动时水进入滑轨槽内部。
附图说明
15.图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明整体侧面结构示意图；图3为本发明闸位组件拆出后结构示意图;图4为本发明中闸门外框局部剖切结构示意图;
图5为闸门本体处结构示意图；图6为图5的侧面结构示意图；图7为图5的正面结构示意图；图8为图4中a处区域放大度结构示意图；图9为图5中b处区域放大度结构示意图；图10图7中c处区域放大度结构示意图；图11为采集到的感应信号波形图；图12为本方案实施例2中的结构示意图；图13为本方案中测控系统结构框图；图14为刻度显示组件局部剖切结构框图；图15为图14处d 区域放大度结构示意图。
16.图中：1-闸门外框；2-闸门本体；3-滑轨槽；4-闸位组件；5-闸门启动组件；6-接近开关；7-滑轨清理组件；8-闸门侧边清理组件；9-翻动件；21-安装孔；22-复紧片；23-复紧弹簧；41-保护壳；42-显示屏；43-安装底板；44-感应块；45-led闸位刻度值；46-穿过槽；47-安装架；48-下限位开关；49-上限位开关；51-闸门测控终端；52-电机控制器；53-固定板；54-电机本体；55-联轴器；56-螺杆；57-驱动齿轮；58-信号转换器；61-刻度显示组件；62-气囊体；63-鼓气块；64-滑轨框；65-拐杆；66-弧形压块；67-限位块；68-接触凹面；69-复位弹簧；71-转动座；72-转轴；73-第二锥齿轮；74-擦拭套；81-半扇形齿块；82-转动齿轮；83-摆动轴；84-z型摆杆；85-转杆；86-复位胶块；87-清理杆；91-内凹槽；92-翻动叶片；93-第一锥齿轮；94-滚动球体；611-曲杆；612-球体；641-轨道槽；642-引导坡板。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-15，本发明提供一种技术方案：一种闸位计，包括闸门外框1和闸门本体2，所述闸门外框1处设有滑轨槽3，且闸门外框1两侧滑动在滑轨槽3处；闸位检测机构，包括闸位组件4和闸门启动组件5，所述闸门启动组件5连接在闸门本体2顶部用以调整闸门本体2开启，所述闸位组件4连接在闸门外框1的上端处，所述闸门本体2顶部的两侧处连接有接近开关6，且接近开关6接近闸位组件4处用以显示闸位值；接近开关6是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关当物体接近开关6的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，具有成本低、可靠性高、维护要求低、使用寿命长等特点。根据工作原理可以分为电感式、电容式、霍尔式等，根据工作方式可以分为常开型和常闭型。本方案采用常开式接近开关6，当无感应时输出高电平，有感应时输出低电平，闸门清理机构，包括滑轨清理组件7和闸门侧边清理组件8，所述滑轨清理组件7设有两个，且两个滑轨清理组件7分布在闸门本体2位于滑轨槽3处，所述闸门本体2底部连接有翻动件9，且翻动件9在水涌入后带动滑轨清理组件7对滑轨槽3清理，所述滑轨清理组件7顶部与闸门侧边清理组件8连接。
19.闸门开启参考附图4所示，闸门测控终端51控制电机控制器52，电机控制器52控制闸门启动组件5将闸门本体2开启运动，采用单片机或plc模块，拥有多路开关量输入输出接口、rs485接口、电机驱动接口等，能够通过控制电机正反转实现闸门启闭，以及实时记录和显示闸位值，记录闸门运行方向等，所述闸门启动组件5包括闸门测控终端51，所述闸门测控终端51控制电机控制器52，两个所述闸门外框1之间连接有固定板53，且固定板53上连接有电机本体54，所述电机控制器52开启电机本体54，所述固定板53上连接有联轴器55，且联轴器55上连接有螺杆56，所述螺杆56底部与闸门本体2的顶部连接，所述电机本体54的输出端连接有与联轴器55啮合的驱动齿轮57，电机本体54控制驱动齿轮57运动，从而带动联轴器55运动，进而使得螺杆56带动闸门本体2运动，闸门本体2的两侧处设置有侧边，便于对滑轨槽3处，避免水堵住滑轨槽3处，本方案中的信号转换器58连接接近开关6，实时采集感应信号，并进行信号处理和闸位值计算，实现方式如下：假如采集到的波形图如图12所示，闸门开始运动时，信号转换器58同步采集感应信号、以及进行计数与计时。如图11所示，闸门运行了3个完整周期，和高电平t1时间，低电平t2时间，完整周期时间记为t。接近开关6每经过一个感应块44（产生低电平）和一个间隔（产生高电平）记为一个完整周期，周期为t。由于感应块44高度和安装间隔均为h，因此一个完整周期闸门运行的距离为2h。
20.闸门运行过程中，水的阻力与闸门重量相比可以忽略，因此闸门基本处于匀速运动。为了提高闸位测量精度，将闸位计算进行分段处理，完整周期的闸门行程记为n*2h（n为完整周期数），不是完整周期的闸门行程记为（t1 t2）/t（t1为高电平时间，t2为低电平时间），所以当采集到的如图2所示信号波形时，闸门运行距离如公式（1）所示：s2=[3 （t1 t2）/t]*2h，最后根据初始闸位值和闸门运动方向即可实现闸位的监测与控制。例如闸门初始值为s1，闸门运动方向为向上，则可得到当前闸位值h：h=s1 s2，初始闸位值记录在闸门测控终端51中，闸门运动方向由闸门测控终端51提供上升为加，下降为减。
[0021]
闸位的显示参考附图1～4所示，所述闸位组件4包括连接在闸门外框1上端处的保护壳41，所述保护壳41上连接有显示屏42，所述保护壳41内部连接有安装底板43，所述安装底板43一侧连接有多个与接近开关6相互配合的感应块44，且安装底板43位于显示屏42一侧连接有与感应块44相互对应的led闸位刻度值45，所述闸门外框1上端处设有穿过槽46，所述闸门本体2顶部的两侧分别连接有安装架47，且安装架47与接近开关6连接，所述接近开关6从穿过槽46与感应块44接近。所述穿过槽46的上端与下端处均设有安装孔21，位于下端处所述安装孔21内部连接有下限位开关48，且处于上端处的安装孔21内部连接有上限位开关49。设定闸门开度值，根据闸门开度值与当前闸位，计算闸门上升或下降值，闸门测控终端51控制电机本体54旋转带动闸门本体2上升或下降，接近开关6感应闸位信号，信号转换器58实时计算闸门行程，直到闸位与设定的闸门开度值一致，闸门测控终端51控制电机本体54停止。
[0022]
在闸门完全关闭状态下，即常闭型下限位开关48断开，此时记闸位值h为零，即闸门位于原点。当闸门测控终端51控制闸门开启时，闸门向上运动的过程中，同时带动接近开关6移动，与闸位标尺上的感应块44产生感应信号，信号转换器58采集信号并进行计算处理，将其转换成闸位数据。
[0023]
假如，此时上升高度为s1，则此时闸位数据为h=0 s1。
[0024]
当闸门继续向上运行高度s2时，则此时闸位数据为h=s1 s2；
当闸门停止后向下运行高度s3时，则此时闸位数据为h=s1 s2-s3。
[0025]
因此只要闸门控制器记录上一次的闸位值h和电机的旋转方向（确定闸门上升还是下降），即可实现闸位数据的测量与控制。而且，为了保证闸位测量的准确度，可通过闸位测控终端设置闸门定期自动回原点，实现闸位归零。
[0026]
对闸门清理过程参考附图5～10，本方案中所述翻动件9包括设置在闸门本体2的底部的内凹槽91，所述内凹槽91处连接有翻动叶片92，所述翻动叶片92的轴两端穿过内凹槽91两端分别连接有第一锥齿轮93，且轴靠近第一锥齿轮93的一端连接有滚动球体94，所述滑轨清理组件7的底部与第一锥齿轮93接触，且滑轨清理组件7的顶部与安装架47接触。
[0027]
所述滑轨清理组件7包括连接在闸门本体2两侧的转动座71，所述转动座71与安装架47之间连接有转轴72，所述转轴72底部连接有与第一锥齿轮93相互啮合的第二锥齿轮73，所述转轴72外侧包裹有擦拭套74，且擦拭套74的截面为半扇形。
[0028]
所述闸门侧边清理组件8包括连接在转轴72顶部的半扇形齿块81，所述半扇形齿块81外侧啮合有转动齿轮82，所述转动齿轮82上连接有摆动轴83，且摆动轴83的两侧分别设有z型摆杆84，所述z型摆杆84的中间连接有转杆85，且转杆85外侧连接有两个复位胶块86，所述z型摆杆84一端连接有清理杆87，且清理杆87位于闸门本体2的一侧。
[0029]
在闸门本体2开启后，水涌入内凹槽91后，将翻动叶片92转动，从而使得固定在翻动叶片92的轴进行转动，从而使得第一锥齿轮93相互啮合的第二锥齿轮73开始转动，进而使得转轴72带动擦拭套74在滑轨槽3进行清理，避免滑轨槽3内部形成堵塞，同时因为转轴72带动半扇形齿块81带动转动齿轮82进行转动，因为转动齿轮82固定连接在摆动轴83处，摆动轴83碰撞z型摆杆84，z型摆杆84在转杆85处进行转动，进而将z型摆杆84将清理杆87对闸门本体2的侧边处进行清理，同时由于转杆85的两侧处通过复位胶块86限位固定，在摆动轴83脱离z型摆杆84后，复位胶块86将z型摆杆84恢复到原来位置处。
[0030]
实施例2，参考附图13-15所示为了保证刻度显示的准确性，同时有效避免因为电控等原因导致显示数值不出现，所述刻度显示组件61包括设置在两个相临感应块44之间的两个气囊体62，且两个气囊体62之间设有与led闸位刻度值45相互对应的鼓气块63，所述鼓气块63穿过显示屏42，每个所述气囊体62的顶部设有滑轨框64，所述滑轨框64与安装底板43连接，且滑轨框64处设有拐杆65，所述拐杆65的一端连接有与气囊体62相互接触的弧形压块66，且拐杆65位于滑轨框64处设有限位块67，所述限位块67的顶部连接有接触凹面68，且限位块67与滑轨框64的内壁之间连接有复位弹簧69，所述滑轨框64顶部设有轨道槽641，所述接近开关6的壳体上连接有两个曲杆611，且曲杆611穿过轨道槽641的一段连接有与接触凹面68相互配合的球体612，所述滑轨框64的一端连接有让球体612通过的引导坡板642，在闸门本体2向上拖到过程中接近开关6沿着穿过槽46移动，同时由于接近开关6和两个曲杆611固定连接，且曲杆611接近球体612的一段设有伸缩段，当球体612移动至引导坡板642后，因为引导坡板642本身高度交与滑轨框64顶部低，球体612处于伸长状态，当持续滑动时，球体612从引导坡板642开设的孔洞处进入滑轨框64的内部，此时对底部的接触凹面68接触，进而通过拐杆65底部的弧形压块66将气囊体62内部的气体挤入鼓气块63内部，从显示屏62凸出显示刻度，同时由于拐杆65的设计，使得在接近开关6接近感应块44位置后，此时拐杆65仍处于滑轨框64内部对气囊体62进行挤压，便于在感应块44接触显示的同时，以鼓气块63的方式鼓出显示
屏进行显示闸位数值，避免在感应块44或者接近开关6出现故障时，不变观察闸位数值，且在曲杆611带动球体612脱离滑轨框64后，此时在曲杆611前端位置的伸缩作用下，使得球体612向下运动，当接触到下一个引导坡板642处挤压收缩，且本方案中的引导坡板642设计在由下端数值向上移动过程中，在接近开关6移动过程中球体612受到穿过槽46内壁限制，使得球体612挤压曲杆611前端收缩，只有到引导坡板642出现短暂的伸长状态，其目的为了实现在球体612通过引导坡板642槽孔后以一定的势力差撞击底部的接触凹面68，从而实现对拐杆65施加一定的冲击力，便于将气囊体62内部的气体冲入鼓起块63内部，在弧形压块66脱离后，鼓起块63重新回收到气囊体62的内部，且本方案中通过在限位块67设计复位弹簧69，用以实现限位块67自身复位。
[0031]
所述闸门本体2的顶部两端连接有复紧片22，且复紧片22上连接有多个复紧弹簧23。
[0032]
使用的一种闸位测控方法，参考附图12a：闸门测控终端51控制电机控制器52，电机控制器52控制闸门启动组件5将闸门本体2开启运动；b：闸门本体2带动接近开关6运动，接近开关6与感应块44接触感应；c：信号转换器58将接触开关与感应块44感应信号转换至闸门测控终端51；d：闸门测控终端51控制显示屏42显示闸位数值；e：闸门本体2开启运动带动滑轨清理组件7和闸门侧边清理组件8进行清理运动。
[0033]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0034]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。