一种微动力灌溉配水闸

1.本实用新型属于水利设施领域，具体涉及一种微动力灌溉配水闸。


背景技术：

2.我国作为农业大国，农业发展历史悠久，在早期农业生产中已经开始修建各类农田水利工程。在农田水利工程中，水闸在输水、配水和蓄水等过程中发挥着重要作用，应用非常广泛。灌溉配水闸一般是指斗渠首或农渠首的配水闸，这些配水闸是灌区基础设施的重要组成部分，具有数量多、涉及面广、使用率高等特点。当前农田灌溉配水闸存在以下不足：1）结构笨重，闸门通常采用混凝土或铸铁制作，并采用手动方式启闭，启闭操作较为费力；2）难以采用动力启闭或自动化控制，若采用动力启闭自动化控制，需要在田间布置动力线，存在较大的安全隐患；3）配水闸一般不具自动量水功能，采用人工测流方法，费时费工。因此，研究启闭轻便、能耗较少（可用蓄电池供电）、可进行自动控制，同时具有自动测流量水功能的新型灌溉配水闸具有重要的现实意义。
3.在公布号为cn102425143a的实用新型专利中公开了一种旋转闸门，该旋转闸门包括闸门滚筒和设置在滚筒上的若干挡片，滚筒安装闸门的支架上，所述滚筒设置有刹车装置。采用该技术方案滚筒设有挡片，在水的作用下驱动旋转，实现排水，且制造出水车景观，当需要蓄水时，刹车装置对滚筒进行制动，实现挡水，无需外部动力对旋转闸门进行驱动，只需要水动力将闸门驱动到合适角度刹车装置制动。该技术方案存在以下缺陷：刹车装置在闸边墙外侧，在实际工程中位于地面以下，操作和维护不太方便；闸门在放水过程中需不停旋转，因此闸孔过流能力较小，磨损较大。因此该旋转闸门不适宜用作灌溉渠道配水闸。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提出一种可用于远程控制的微动力灌溉配水闸。
5.实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
6.一种微动力灌溉配水闸，包括设置在中的闸室组件、闸体组件和监控组件；
7.所述闸室组件包括：自下而上设置的闸底底板、闸室边墙和闸室盖板；
8.所述闸体组件包括：设置于闸室的闸框、门叶、环形卡口转盘，助转板及转轴，所述转轴按垂直于水流的水平方向设置，所述门叶和所述助转板围绕所述转轴设置，所述门叶和所述助转板垂直相交于两者的中轴线，所述环形卡口转盘与所述门叶同步旋转设置，所述环形卡口转盘的边缘设有若干个卡口；
9.所述监控组件包括设置于明渠上下游的水位传感器，用于监控上下游的水位，和设置于所述闸体组件正上方的推拉电磁铁，所述推拉电磁铁中的铁芯竖向上下运动，所述推拉电磁铁与所述卡口相配合控制所述环形卡口转盘的启停和所述门叶的旋转状态。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述闸框的侧面设有连接所述转轴的转轴轴承，所述闸框的顶面和所述闸室盖板对应于所述推拉电磁铁的正下方开设有贯穿孔。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述门叶的宽度等于所述闸框的内部宽度，所述
助转板的宽度小于所述门叶的宽度。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述门叶的边缘设有止水条。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述监控组件还包括霍尔传感器单元，所述霍尔传感器单元设置于所述助转板平行于水流方向的侧面与闸室边墙之间，包括设置于所述助转板的靠闸室边墙一侧的霍尔感应磁片和所述闸室边墙的霍尔传感器，根据所述霍尔感应磁片和所述霍尔传感器之间的感应信号判别门叶的旋转位置状态。
14.作为本实用新型的进一步改进，包括4个所述霍尔传感器，分别对应于闸门的全开、全闭和两个半开状态位置安装。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述监控组件还包括微处理控制器，所述微处理控制器包括与所述水位传感器连接的信号输入端口，与所述推拉电磁铁连接的控制端口，还包括与所述各霍尔传感器连接的信号输入端口，根据所接收到的霍尔传感器信号和水位传感器信号控制闸门的启闭并监测过闸流量。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型通过创新配水闸结构设计，设置横向旋转闸门，充分利用不平衡水压力，驱动闸门转动，实现闸门开启或关闭，克服了传统闸门完全依靠人力或机械力驱动闸门的缺点。并同时具有控制水流和计量水流的功能，用户可远程监控闸门并实时监测用流量和累计水量。
附图说明
17.图1为本实用新型的配水闸从上游观测的在全开状态下的纵剖视图；
18.图2为沿图1中a-a线的配水闸的纵剖视图；
19.图3为辅助开关中的霍尔感应磁片的位置示意图；
20.图4为门叶和助转板位置关系示意图；
21.图5为微动力灌溉配水匣原理图
22.其中：1-控制箱；2-推拉电磁铁；3-铁芯；4-套管；5-轴承；6-闸框；7-转轴；8-门叶；9-环型卡口转盘；10-闸室底板；11-闸室盖板；12-胸墙；13-第一水位传感器；14-第二水位传感器；15-闸室边墙；16-助转板；17-霍尔感应磁片；18-转轴轴承；19a～19d-霍尔传感器19；20-止水条；21-地面台墩。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。
25.如图1-5所示的本实用新型所设计的灌溉配水闸，包括设置在灌溉渠道中的闸室组件、闸体组件和监控组件。
26.所述闸室组件自地平面而下设置地面台墩，闸室盖板11、闸室底板10。
27.所述闸体组件包括设置于闸室中的由门框6、门叶8、环形卡口转盘9，助转板16和转轴7。
28.所述门叶启闭受监控系统的监控，根据各霍尔传感器的信号监控闸门的启闭状
态，根据第一水位传感器13和第二水位传感器14的监测的水位信号及闸门启开闭状态测算过闸流量。
29.所述监控组件包括设置于控制箱的推拉电磁铁2、霍尔传感器19、第一水位传感器13和第二水位传感器14。
30.推拉电磁铁2采用的是具有沿竖向设置的铁芯3，铁芯的延长部分外部套接有保护套4。推拉电磁铁的铁芯3可竖向上下运动，所述闸框6的顶面和所述闸室盖板11对应于所述推拉电磁铁2的正下方开设有贯穿孔，用于推拉电磁铁铁芯3从控制箱插入到下方的闸室和环形卡口转盘9接触。闸框6顶端对应于贯穿孔的位置还设有减少推拉电磁铁2延长铁芯移动摩擦力及固定位置的轴承5.
31.闸门的具体结构为，所述转轴7按垂直于水流的方向设置，所述闸框6的侧面设有连接所述转轴7的转轴轴承18。所述门叶8和所述助转板16围绕所述转轴7设置，所述门叶8和所述助转板垂直相交于两者的中轴线，所述环形卡口转盘与所述门叶8同步旋转设置，所述环形卡口转盘的边缘设有若干个卡口，所述卡口与所述推拉电磁铁2相配合控制所述环形卡口转盘的启停和所述门叶8的旋转状态。
32.所述卡口包括对应于闸门全开、全闭、半开三种开度的卡口，半开的方向有两个不同的位置。推拉电磁铁的铁芯3插入不同卡口，可实现全开、全闭、半开或其他不同开度要求。推拉电磁铁的铁芯3提取离开卡口，闸门在不平衡水压力作用下转动，推拉电磁铁的铁芯3回落至卡口，闸门停止转动。
33.在推拉电磁铁的铁芯3离开卡口，门叶8因上下水压的压差获得的不平衡水压力实现闸门的转动，在门叶8恰好处于水平时，助转板16亦通过同样的方式获得的不平衡水压力推动闸门转动。
34.另外，在尺寸设计上，所述门叶8的宽度等于所述闸框6的内部宽度，所述门叶8的边缘还设有l型止水条20。对应的，所述助转板16的宽度则小于所述门叶8的宽度。
35.所述助转板16平行于水流方向的侧面与闸室边墙设有相互配合的门叶状态监控单元，包括设置于所述助转板16的靠闸室边墙一侧的霍尔感应磁片17和所述闸室边墙的霍尔传感器19，所述霍尔感应磁片17和所述霍尔传感器19之间的感应信号判别所述门叶8的旋转状态。
36.霍尔传感器的安装如图3所示，对应于闸门的不同开度的四种位置，所述霍尔传感器设置于四个不同的位置。（1）若处于a位置的霍尔传感器19a与助转板16两端磁片中任一磁片吻合，表示闸门处全开状态；（2）若处于b位置的霍尔传感器19b与助转板16两端磁片中任一磁片吻合，即表示闸门处第一种1/2开度状态；（3）若处于c位置的霍尔传感器19c与助转板16两端磁片中任一磁片吻合，即表示闸门处全闭状态；（4）若处于d位置的霍尔传感器19d与助转板16两端磁片中任一磁片吻合，即表示闸门处第二种1/2开度状态。
37.还包括微处理控制器，设置于底面上方的控制箱1中，控制箱1中还设有用于推拉电磁铁2及供电电源。所述微处理控制器包括与各霍尔传感器连接的信号输入端口，根据所获取的信号监控闸门启闭状态；所述微处理控制器也包括与所述第一水位传感器13和所述第二水位传感器14连接的信号输入端口，根据所获水位信号及闸门启闭状态测算过闸流量；所述微处理控制器也包括与所述推拉电磁铁2连接的控制端口，用于操控推拉电磁铁。
38.管理者还可通过手机app观测当前闸门状态，然后发送指令操作闸门启闭。例如：
若闸门当前处于全闭状态，推拉电磁铁铁芯3提落一次达到第一种1/2开度，再提落一次达全开；若当前处于全开状态，则推拉电磁铁铁芯3提落一次达到第二种1/2开度，再提落一次达全闭。
39.微处理控制器将监测数据传递给云服务器，云服务器将监测的基础数据及经计算处理获得的过闸流量和累计水量一同保存于云服务器数据库。管理者通过app从服务器获得数据，实时了解当前闸门状态、上下游水位、当前流量及累计水量。
40.在本实用新型实施例中，水位传感器采用的是投入式水位传感器，微处理控制器采用的是lora网络io控制器，霍尔传感器19采用的是开关型霍尔传感器。
41.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。