一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统及控制方法技术方案

一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统及控制方法。具体涉及一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统及控制方法。提供了一种在闸门控制机构故障时不会影响整个系统工作、系统稳定性高的基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统及控制方法。包括将水渠分为多个渠段的若干闸门、设于每个所述闸门上的传感器组件和上位机，每个所述闸门均由独立的启闭机驱动，每个所述启闭机上均设有一个启闭机控制器，每个所述启闭机控制器通过无线通信模块连接上位机；本发明专利技术中由于上位机直接控制了启闭机，使得工作人员能够在系统运行过程中直接替换故障的启闭机控制器，在故障时不需要停机检修，从而能够提升系统的效率和检修效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统及控制方法
本专利技术涉及水利
，具体涉及一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统及控制方法。
技术介绍
随着经济社会的发展，水资源供需矛盾日益突出，许多地区修建了长距离大型明渠输水工程。这些渠道通常由多级节制闸分隔成相串连的多个渠段，为使多个渠段的水量合理有序调控，各渠段利用闸门的启闭来调节水位和流量。现有多渠段水渠中，闸门自动控制方法分为上游控制方法和下游控制方法两类。前者为传统控制方法，通过人工或传感器监测闸前水位变化，调整闸门开度。由于水位监测点靠近闸前，时间滞后很小，因而控制规则简单，作用快。但是上游控制方法的水量调控会显著影响到下游，若上游水量不足，则下游水量相应不足，反之若上游水量较多，则下游水量过剩。下游控制方法是后发展的一类渠道控制方法，它以实现按需供水为目标。其控制所需的信息来自下游的传感器，控制作用向上游方向传递。不过受水流滞后影响，其水位调控速度较慢。现有多渠段水渠均采用单一控制方法，即要么采用上游控制方法，要么采用下游控制方法。显然，上游控制方法在水位调控方面有优势，但其水量调控的特点决定了长距离大型输水明渠不能完全由其控制。而下游控制方法在水量调控方面有优势，适用于长距离输水明渠，但其水位调控较慢，当上一渠段水量激增时，便会发生溢洪的危险。同时，现有水渠的监控系统只局限于对闸门的控制，而对于每个渠段内的水文（如水位、流量或降雨等）信息和水质（浊度、酸碱度、溶解氧等）信息并未进行监测，故无法获得每个渠段的水环境质量状况，因而也就无法预测水环境质量状况对多渠段中的闸门和水质的影响。特别是遇到闸门发生故障无法正常启闭或者无法满足现场水流控制要求的情况下，无法采取有效的应急措施。针对这一问题，国家知识产权局2013-12-25公开了一项专利技术专利申请（CN103475698A，一种多渠段水利系统及控制方法）公开了一种多渠段水利系统，包括若干闸门、设置于每个渠段的数据采集站和终端上位机。每个渠段的数据采集站通过该渠段内的各类水文监控传感器采集水文监控信息并将采集到的水文监控信息分别向终端上位机和该渠段上游最近闸门的闸门控制机构发送。闸门控制机构根据接收的信息计算出闸门并控制闸门启闭。终端上位机将接收的水文监控信息根据每个数据采集站的网络地址和标识号进行分类存储，并通过数据处理模块计算出每个渠段上游最近闸门的实际操作开度值后发送至相应渠段闸门控制机构中的启闭机。本专利技术在正常模式下通过终端上位机控制闸门控制机构中的启闭机，在突发状况下，通过切换到应急模式由一个或多个闸门控制机构控制相应闸门启闭。实际使用时发现，当闸门控制机构出现故障时，闸门会出现打开不到位或过打开的状态，从而使得整个系统陷入瘫痪，系统稳定性低。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提供了一种在闸门控制机构故障时不会影响整个系统工作、系统稳定性高的基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统及控制方法。本专利技术的技术方案是：一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统，包括将水渠分为多个渠段的若干闸门、设于每个所述闸门上的传感器组件和上位机，每个所述闸门均由独立的启闭机驱动，每个所述启闭机上均设有一个启闭机控制器，每个所述启闭机控制器通过无线通信模块连接上位机，所述启闭机控制器上设有故障旁路机构；所述故障旁路机构包括数据发送/接收器，所述数据发送/接收器设于所述启闭机上，所述数据发送/接收器通过无线通信模块连接上位机；所述数据发送/接收器通过启闭机电源取电，所述数据发送/接收器与所述启闭机电源之间设有常闭开关，所述常闭开关与控制线圈关联，所述控制线圈设于所述启闭机控制器内，且与所述启闭机控制器串联连接在控制器电源上，所述控制器电源上设有电磁开关，所述电磁开关由所述上位机控制。所述传感器组件包括设于每个启闭机上的角度传感器、设于所述闸门上游的上游水位传感器和设于所述闸门下游的下游水位传感器，所述传感器组件还包括置于所述水渠内水面以下的PH值传感器，所述角度传感器通过启闭机控制装置与所述上位机连接，所述角度传感器直接通过所述无线通信模块与所述上位机连接。所述启闭机控制器包括PLC控制器和设于所述可编程逻辑控制器上的无线接收器，所述无线接收器用过无线通信模块与上位机连接连接，所述上位机通过可编程逻辑控制器控制启闭机。所述上位机与连接互联网，通过互联网收集雨汛及天气信息。所述上位机包括中央处理器、显示器、存储器和输入/输出接口，所述中央处理器分别连接显示器、存储器和输入/输出接口，所述无线通信模块通过输入/输出接口连接中央处理器。所述无线通信模块包括无线发射器和无线接收器，所述无线发射器为SYN480R无线发射芯片，所述无线接收器为RXB2无线接收芯片。一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统的控制方法，所述控制方法的步骤如下：1）信息收集1.1）上位机通过互联网收集雨量、水文和天气信息；1.2）通过上游水位传感器和下游水位传感器分别收集上游和下游的水位信息，2）信息处理2.1）上位机通过上游和下游的水位信息、雨量信息和水文信息计算相应渠段闸门开度，2.2）将闸门开度信息通过无线通信模块传输到启闭机控制器，2.3）启闭机控制器通过闸门开度信息计算闸门开度，2.4）启闭机控制器将闸门开度转换为角度信息，3）执行3.1）启闭机控制器控制启闭机转动相应开度，3.2）角度传感器根据闸门具体角度变换将采集到的角度信息经由启闭机控制器传输到上位机，3.4）上位机判定角度信息与闸门开度信息是否对应，若对应则转步骤4），若不对应则转步骤5），4）信息比对，存档，5）旁路启闭机控制器，上位机直接控制启闭机达到对应开度，完毕。所述步骤5）旁路启闭机控制器的具体方法为：5.1）上位机判定角度信息与闸门开度信息不对应，5.2）上位机发送控制信号，电磁开关断开，对应的启闭机控制器失电，5.3）控制线圈失电，常闭开关闭合，数据发送/接收器得电，通过无线通信模块与上位机直接通信，上位机直接控制启闭机，5.4）上位机重新发送开度命令，控制启闭机达到相应开度,5.5）角度传感器将闸门角度信息通过数据发送/接收器传送到上位机，5.6）上位机再次进行比对，达到开度后进行信息存档，完毕。本专利技术中通过上位机汇总各个传感器的数据，上位机通过外网获取大气环境信息、天气预报信息以及雨汛信息，通过神经网络融合数据，利用上位机处理后确定闸门的开度，从而控制水渠中水流量。在下发控制命令后，通过角度传感器给上位机反馈闸门实际开度，从而能够使得上位机直接判定闸门是否开启到位，同时也通过角度传感器反馈的信息能够判定相应的启闭机控制器是否故障，从而能够根据角度传感器反馈的信息将故障的启闭机控制器旁路，通过上位机直接控制该启闭机，不会影响整个系统的工作，提升整个系统的稳定性，由于上位机直接控制了启闭机，使得工作人员能够在系统运行过程中直接替换故障的启闭机控制器，在故障时不需要停机检修，从而能够提升系统的效率和检修效率。启闭机控制器将各个传感器采集到的信息通过无线通信模块发送到上位机，若上位机距离远，可直接将信息通过无线发射的模式（wifi、ZigBee或射频传输）传输到附近的外网基站，通过外网的传输链路传输到上位机所在地进行解码后再通过无线传输方式传输给上位机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统，包括将水渠分为多个渠段的若干闸门、设于每个所述闸门上的传感器组件和上位机，每个所述闸门均由独立的启闭机驱动，每个所述启闭机上均设有一个启闭机控制器，每个所述启闭机控制器通过无线通信模块连接上位机，其特征在于，所述启闭机控制器上设有故障旁路机构；所述故障旁路机构包括数据发送/接收器，所述数据发送/接收器设于所述启闭机上，所述数据发送/接收器通过无线通信模块连接上位机；所述数据发送/接收器通过启闭机电源取电，所述数据发送/接收器与所述启闭机电源之间设有常闭开关，所述常闭开关与控制线圈关联，所述控制线圈设于所述启闭机控制器内，且与所述启闭机控制器串联连接在控制器电源上，所述控制器电源上设有电磁开关，所述电磁开关由所述上位机控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统，包括将水渠分为多个渠段的若干闸门、设于每个所述闸门上的传感器组件和上位机，每个所述闸门均由独立的启闭机驱动，每个所述启闭机上均设有一个启闭机控制器，每个所述启闭机控制器通过无线通信模块连接上位机，其特征在于，所述启闭机控制器上设有故障旁路机构；所述故障旁路机构包括数据发送/接收器，所述数据发送/接收器设于所述启闭机上，所述数据发送/接收器通过无线通信模块连接上位机；所述数据发送/接收器通过启闭机电源取电，所述数据发送/接收器与所述启闭机电源之间设有常闭开关，所述常闭开关与控制线圈关联，所述控制线圈设于所述启闭机控制器内，且与所述启闭机控制器串联连接在控制器电源上，所述控制器电源上设有电磁开关，所述电磁开关由所述上位机控制。2.根据权利要求1所述的一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统，其特征在于，所述传感器组件包括设于每个启闭机上的角度传感器、设于所述闸门上游的上游水位传感器和设于所述闸门下游的下游水位传感器，所述传感器组件还包括置于所述水渠内水面以下的PH值传感器，所述角度传感器通过启闭机控制装置与所述上位机连接，所述角度传感器直接通过所述无线通信模块与所述上位机连接。3.根据权利要求2所述的一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统，其特征在于，所述启闭机控制器包括PLC控制器和设于所述可编程逻辑控制器上的无线接收器，所述无线接收器用过无线通信模块与上位机连接连接，所述上位机通过可编程逻辑控制器控制启闭机。4.根据权利要求2所述的一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统，其特征在于，所述上位机与连接互联网，通过互联网收集雨汛及天气信息。5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种基于数据融合的钢闸门远程智能控制系统，其特征在于，所述上位机包括中央处理器、显示器、存储器和输入/输出接口，所述中央处理器分别连接显示器、存储器和输入/...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文珠，
申请(专利权)人：扬州楚门机电设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32