一种用于多沙渠道的闸门量水装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于多沙渠道的闸门量水装置，本发明专利技术通过超声波水位传感器和温度传感器获取闸门上下游水位，通过超声波泥位传感器获取闸底板淤积泥沙厚度及水位，通过编码器获取闸门开度大小，然后将量水闸门建筑物尺寸结构与泥沙淤积情况结合，修正闸门量水建筑物参数，得出闸门过水流量。本发明专利技术可以在水体含沙量大的条件下，以较高精度实现自动化闸门量水，同时为渠道清淤和闸门自动化启闭提供理论技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有量水装置的多沙渠道的闸门，属于水利
，IPC国际专利分类号为E02B7/26。
技术介绍
量水是实现计划用水和执行最严格水资源管理制度的重要基础，是实施“总量控制、定额管理”及监测灌区各类节水措施切实发挥作用的重要手段。目前，闸门量水方法一般是人工读取闸门上下游水位和闸门开启高度等参数，然后通过查表计算获得闸门过水流量。该方法费时费力，且不便于水利信息的实时采集。唐山现代工控技术有限公司专利技术了“一种无线闸门量水装置”(实用新型专利，申请号：201120448274.9)，提供了一种无线闸门量水装置，将水位传感器、现地和远程通讯模块集成在电子电路中，能够做到实时采集闸门上下游水位信息，实现精细化管理。但是未考虑具体引水环境对闸门量水的影响，如水体含沙量、渠道泥沙沉积量等，所采集的水位信息可能出现虚高的情况。对于引黄灌区，渠道引水含沙量大、沉积严重，不仅导致闸门无法按照预期的开合高度进行闭合，并且所测水位虚高，影响闸门量水精度。而且，在泥沙沉积量未知的情况下自动控制闸门闭合，极易损坏闸门结构。灌区引水口闸门启闭，通常采用人工实测的办法，进行闸门的开合控制，操作非常不便。因此，考虑引水渠泥沙淤积情况对闸门量水、自动化控制显得尤为重要。本专利技术的目的是设计了一种用于多沙渠道的闸门量水方法和装置，以解决
技术介绍
中存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术针对引黄灌区引水含沙量大、渠道淤积严重的特点，提供了一种用于多沙渠道的闸门量水装置。本专利技术的技术方案是：一种用于多沙渠道的闸门量水装置，包括无线采集终端、远程数据传输网关、电源模块及显示模块；其中，无线采集终端包括闸门上游信息采集节点、闸门开度信息采集节点、闸门后信息采集节点和闸门下游信息采集节点；远程数据传输网关包括网络协调器、应用处理器和GPRS模块；闸门上游信息采集节点设置在闸门上游，与闸门的距离等于1/4单孔闸宽，通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集上游水位；闸门下游信息采集节点设置在闸门下游，与闸门的距离等于1/4单孔闸宽，并且不超过0.4m，闸门下游信息采集节点通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集下游水位；所述闸门上游信息采集节点和闸门下游信息采集节点均包括超声波水位传感器和温度传感器，所述超声波水位传感器的超声波发射接收探头通过固定在岸上的安装支架固定在水面上空，温度传感器设置在所述超声波发射接收探头内，测量超声波发射返回时间间隔的同时测量环境温度，对声速进行修正；所述闸门后信息采集节点设置在闸门后，与闸门的距离小于0.4m，通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集闸门后水位和泥沙淤积厚度；闸门后信息采集节点包括超声波泥位传感器、温度传感器和固定线，超声波泥位传感器的探头朝下，所述温度传感器设置在探头内，所述固定线固定在闸门两侧，所述超声波泥位传感器安装在一个浮子上，浮子通过绳索固定在所述固定线上；所述闸门开度信息采集节点包括闸门平板开度传感器，该闸门平板开度传感器采用编码器。本专利技术提供的多沙渠道的闸门量水装置，充分考虑到泥沙淤积对于闸门引水流量的影响，综合考虑各种参数及其影响因素，如温度、密度、与闸门的距离等对参数的影响，并通过巧妙布置各种测量装置，建立了数学模型组，可实现多沙河流灌区引水流量的准确计量，并根据水资源管理需求，实现灌溉引水及城镇供水的准确计量和量化控制，同时为渠道清淤和闸门自动化启闭提供了精准的参考。附图说明图1为闸孔出流方式及泥沙淤积示意图。图2为平板闸门传感器布置平面图。图3为闸门量水装置的组成关系图。图4为闸门闭合纵向剖面图。图5为超声波泥位计安装纵向剖面图。图6为超声波水位传感器安装图。图7为无线采集终端原理图。图8为远程数据传输网关框图。图9为过水流态判断流程图。图中，1为闸门，2为水跃，3为淤积泥沙，H为闸门上游水深，e为闸门开度，ht为闸门下游水深，hs为淤积泥沙的厚度，hc为收缩断面水深，H′为修正后的闸门上游水深，e′为修正后的闸门开度，ht′为修正后的闸门下游水深，hc′为修正后的收缩断面水深，v0为水流流速，h0为超声波水位传感器发射接收探头与水面的距离，Ha为超声波水位传感器发射接收探头与渠道底部的距离；1为闸门，2为水跃，3为淤积泥沙；11为渠道边坡线，12为闸门下游信息采集点，13为闸门后信息采集点，15为闸门上游信息采集点，16为固定线，17为远程数据传输网关；21为编码器，22为闸门升降轴，23为闸门建筑孔洞边线，25为淤积泥沙，26为齿轮，27为污泥界面线，28为闸门建筑水平基准面；31为超声波泥位传感器，32为水面基准线，41为安装支架，42为超声波水位传感器发射接收探头，43为水平面。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更详细的描述。一种用于多沙渠道的闸门量水装置，如图3所示，量水装置包括无线采集终端、远程数据传输网关17、电源模块及显示模块。其中，无线采集终端包括闸门上游信息采集节点15、闸门开度信息采集节点、闸门后信息采集节点13和闸门下游信息采集节点12。所述无线采集终端负责各个单点信息的采集，包括闸门孔洞开度、闸门上下游水位、闸门底板泥沙淤积厚度、相应温度等信息。远程数据传输网关17包括网络协调器、应用处理器和GPRS模块。远程数据传输网关17能够管理所有信息采集节点，负责建立与维护无线传感网络，控制数据采集的进行和数据的传输，同时将各个采集节点的信息汇集、处理并通过GPRS模块传输到监控中心。电源模块为整个系统提供电能，分为24V、5V和3.3V，保证系统稳定运行。图2、图4、图5和图6给出了平板闸门无线采集终端的布置方式示意图。闸门上游信息采集节点15设置在闸门上游，与闸门的距离等于1/4单孔闸宽，通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集上游水位。闸门下游信息采集节点12设置在闸门下游，与闸门的距离等于1/4单孔闸宽，并且不超过0.4m，即单孔闸门宽度超过1.6m时，闸门下游信息采集节点12与闸门的距离等于0.4m，闸门下游信息采集节点12通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集下游水位。所述闸门上游信息采集节点15和闸门下游信息采集节点12均包括超声波水位传感器和温度传感器，所述超声波水位传感器的超声波发射接收探头42通过固定在岸上的安装支架41固定在水面上空，温度传感器设置在所述超声波发射接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有量水装置的多沙渠道引水闸门，其特征在于，包括无线采集终端、远程数据传输网关(17)、电源模块及显示模块；其中，无线采集终端包括闸门上游信息采集节点(15)、闸门开度信息采集节点、闸门后信息采集节点(13)和闸门下游信息采集节点(12)；远程数据传输网关(17)包括网络协调器、应用处理器和GPRS模块。闸门上游信息采集节点(15)设置在闸门(1)上游，与闸门(1)的距离等于1/4单孔闸宽，通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集上游水位；闸门下游信息采集节点(12)设置在闸门(1)下游，与闸门(1)的距离等于1/4单孔闸宽，并且不超过0.4m，闸门下游信息采集节点(12)通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集下游水位；所述闸门上游信息采集节点(15)和闸门下游信息采集节点(12)均包括超声波水位传感器和温度传感器，所述超声波水位传感器的超声波发射接收探头(42)通过固定在岸上的安装支架(41)固定在水面上空，温度传感器设置在所述超声波发射接收探头(42)内，测量超声波发射返回时间间隔的同时测量环境温度，对声速进行修正。所述闸门后信息采集节点(13)设置在闸门(1)后，与闸门(1)的距离小于0.4m，通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集闸门后水位和泥沙淤积厚度；闸门后信息采集节点(13)包括超声波泥位传感器(31)、温度传感器和固定线(16)，超声波泥位传感器(31)的探头朝下，所述温度传感器设置在探头内，所述固定线(16)固定在闸门(1)两侧，所述超声波泥位传感器(31)安装在一个浮子上，浮子通过绳索固定在所述固定线(16)上。所述闸门开度信息采集节点包括闸门平板开度传感器，该闸门平板开度传感器采用编码器(21)。...

【技术特征摘要】
1.一种具有量水装置的多沙渠道引水闸门，其特征在于，包括无线采集
终端、远程数据传输网关(17)、电源模块及显示模块；其中，无线采集终端
包括闸门上游信息采集节点(15)、闸门开度信息采集节点、闸门后信息采集
节点(13)和闸门下游信息采集节点(12)；远程数据传输网关(17)包括网络协
调器、应用处理器和GPRS模块。
闸门上游信息采集节点(15)设置在闸门(1)上游，与闸门(1)的距离等于
1/4单孔闸宽，通过获取超声波发射返回时间间隔和温度，采集上游水位；闸
门下游信息采集节点(12)设置在闸门(1)下游，与闸门(1)的距离等于1/4单
孔闸宽，并且不超过0.4m，闸门下游信息采集节点(12)通过获取超声波发射
返回时间间隔和温度，采集下游水位；所述闸门上游信息采集节点(15)和闸
门下游信息采集节点(12)均包括超声波水位传感器和温度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪梅，宋东东，董怡，杨礼波，樊要玲，杨宁，李海瑞，刘明堂，孙新娟，罗华良，江恩惠，李运华，刘玉宇，王亚茹，王海龙，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41