一种具有自动防堵塞功能的闸门控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开的具有自动防堵塞功能的闸门控制系统及其控制方法，包括：闸门机械子系统，用于控制渠道内闸门的上升、下降机械动作；摄像子系统，用于对闸门入口、闸门出口及渠道内的水中物体进行监控；液位计子系统，用于对闸门前、闸门后的液位进行计量监测；控制器子系统，用于输出控制指令，使得闸门机械子系统按照控制指令进行动作，以及用于获取摄像子系统的监控数据、液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据；服务器子系统，与控制器子系统相连，用于闸门堵塞状态的判断以及闸门的防堵塞控制。本发明专利技术具有防堵塞功能，能够自动对渠道内的杂物进行清除，提高了闸门控制系统的可靠性。闸门控制系统的可靠性。闸门控制系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自动防堵塞功能的闸门控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及闸门控制
，具体涉及一种具有自动防堵塞功能的闸门控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前农业灌区闸门系统已经陆续告别传统的机械手动操作时代，陆续进入自动化、信息化大规模改造时期。但无论是自动化改造，还是信息化改造，闸门操作方式仍然还是基于人工观察、操作，并没有达到真正意义上的自动化操作和无人化操作，究其原因，主要是基于安全方面考虑，灌区渠道的工况条件恶劣，自动化设备可靠性较低，无法满足自动化和无人化运行的基本要求，尤其是渠道中有杂物时，闸门极易发生堵塞现象，导致闸门无法正常运行，从而引发人员生命安全和社会经济财产方面的损害风险。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有自动防堵塞功能的闸门控制系统及其控制方法，具有防堵塞功能，能够自动对渠道内的杂物进行清除，进一步保证闸门控制系统的自动化运行，提高了闸门控制系统的可靠性。
[0004]技术方案：本专利技术所述具有自动防堵塞功能的闸门控制系统，包括：闸门机械子系统，设于分水口下游的渠道内，用于控制渠道内闸门的上升、下降机械动作，摄像子系统，用于对闸门入口、闸门出口及渠道内的水中物体进行监控；液位计子系统，具有闸前液位计、闸后液位计，用于对闸门前、闸门后的液位进行计量监测；控制器子系统，与所述闸门机械子系统、摄像子系统、液位计子系统分别相连，用于输出控制指令，使得所述闸门机械子系统按照控制指令进行动作，以及在控制过程中，获取所述摄像子系统的监控数据、液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据；服务器子系统，与所述控制器子系统互连，所述控制器子系统将获取的所述摄像子系统的监控数据、液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据实时传输至服务子系统；所述服务子系统在预定时间段期间基于摄像子系统的监控数据进行防堵塞初次判断以及基于液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据进行防堵塞二次判断，若初次判断或二次判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式；所述服务器子系统采用防堵塞控制模式输出对应的防堵塞控制指令至所述控制器子系统，所述控制器子系统根据防堵塞控制指令控制所述闸门机械子系统进行防堵塞动作；以及在防堵塞控制模式结束后的预定时间段期间重复进行基于摄像子系统监控数据的防堵塞初次判断以及基于液位计子系统计量监测数据、闸门机械子系统闸门状态数据的防堵塞二次判断，若初次判断或二次判断为堵塞状态，进入人工清除堵塞模式。
[0005]进一步完善上述技术方案，所述服务子系统在预设时间段期间基于摄像子系统的监控数据进行防堵塞初次判断，若判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式，若判断为非堵塞状态，再基于液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据进行防堵塞二次判断，若判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式，若判断为非堵塞状态，输出该预定时间段期间未出现堵塞状态，进入下个预定时间段的防堵塞判断。
[0006]进一步地，所述控制器子系统根据防堵塞控制指令控制所述闸门机械子系统进行防堵塞动作包括：输出控制闸门下降动作的第一指令，持续监测闸门的运行电流；当闸门的运行电流超过第一阈值时，输出控制闸门上升动作的第二指令；当闸门的运行电流低于第二阈值时，输出控制闸门下降动作的第三指令；以闸门运行电流超过第一阈值时的闸门开度位置为闸门下降过程最高位置，以闸门运行电流低于第二阈值时的闸门开度位置为闸门上升过程最低位置，重复控制闸门下降
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上升动作至少5次，监测闸门在连续2次下降
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上升动作过程中的闸门运行电流低于所述第二阈值后，结束防堵塞动作。
[0007]进一步地，所述闸门机械子系统包括闸门板、闸门框、升降机、动力电机、闸门开度传感器，所述闸门框沿分水口下游的渠道设置，所述闸门板设置在闸门框内，所述升降机与所述闸门板相连，所述动力电机与所述升降机相连，所述闸门开度传感器用于采集闸门开度值。
[0008]进一步地，所述摄像子系统包括立柱，设于立柱顶端的太阳能电池板，设于立柱顶部的摄像球机，所述摄像球机与太阳能电池板连接，所述摄像球机采集闸门入口、闸门出口及渠道内的水中物体的监控数据，所述监控数据经所述控制器子系统传输至所述服务器子系统进行图像识别以进行防堵塞初步判断。
[0009]进一步地，所述液位计子系统用于采集闸门入口液位值A、闸门出口液位值D，所述闸门机械子系统用于采集闸门开度值B，所述服务子系统根据闸门入口液位值A、闸门开度值B计算闸门出口的理论液位值C，当闸门出口液位值D超过理论液位值C的误差范围时，闸门防堵塞二次判断为堵塞状态。
[0010]进一步地，所述控制器子系统包括控制器、人机交互界面、通信模块，所述控制器具有现场模式和远程模式，所述控制器通过人机交互界面进行闸门控制指令的输入，所述控制器通过通信模块与所述闸门机械子系统、摄像子系统、液位计子系统、服务器子系统通信。
[0011]进一步地，所述服务器子系统包括服务器、网络交换机，所述服务器通过网络交换机与所述控制器子系统的通信模块通信。
[0012]采用上述具有自动防堵塞功能的闸门控制系统进行防堵塞控制方法，包括如下步骤：S1：实时获取摄像子系统对闸门入口、闸门出口及渠道内水中物体的监控数据；S2：实时获取液位计子系统计量的闸门前液位值、闸门后液位值，以及闸门机械子系统采集的闸门开度值；S3：在预定时间段期间对获取的监控数据进行图像识别，根据识别结果进行防堵塞初步判断，若判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式，若判断为非堵塞状态，根据液位计
子系统计量的闸门前液位值、闸门后液位值，闸门机械子系统采集的闸门开度值进行防堵塞二次判断，若判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式，若判断为非堵塞状态，输出该预定时间段期间未出现堵塞状态，进入下个预定时间段的堵塞判断；S4：采用防堵塞模式对应的防堵塞控制指令输出至控制器子系统，控制器子系统根据防堵塞控制指令控制所述闸门机械子系统进行防堵塞动作；S5：闸门机械子系统执行防堵塞动作完毕后的预定时间段期间重复进行基于摄像子系统监控数据的防堵塞初次判断以及基于液位计子系统计量监测数据、闸门机械子系统闸门状态数据的防堵塞二次判断，若初次判断或二次判断为堵塞状态，进入人工清除堵塞模式，生成报警信号；S6：报警信号传输至工作人员，工作人员针对闸门堵塞进行人工清除。
[0013]进一步地，所述控制器子系统根据防堵塞控制指令控制所述闸门机械子系统进行防堵塞动作包括：输出控制闸门下降动作的第一指令，持续监测闸门的运行电流；当闸门的运行电流超过第一阈值时，输出控制闸门上升动作的第二指令；当闸门的运行电流低于第二阈值时，输出控制闸门下降动作的第三指令；以闸门运行电流超过第一阈值时的闸门开度位置为闸门下降过程最高位置，以闸门运行电流低于第二阈值时的闸门开度位置为闸门上升过程最低位置，重复控制闸门下降
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上升动作至少5次，若满足闸门连续2次下降
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自动防堵塞功能的闸门控制系统，其特征在于，包括：闸门机械子系统，设于分水口下游的渠道内，用于控制渠道内闸门的上升、下降机械动作；摄像子系统，用于对闸门入口、闸门出口及渠道内的水中物体进行监控；液位计子系统，具有闸前液位计、闸后液位计，用于对闸门前、闸门后的液位进行计量监测；控制器子系统，与所述闸门机械子系统、摄像子系统、液位计子系统分别相连，用于输出控制指令，使得所述闸门机械子系统按照控制指令进行动作，以及在控制过程中，获取所述摄像子系统的监控数据、液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据；服务器子系统，与所述控制器子系统互连，所述控制器子系统将获取的所述摄像子系统的监控数据、液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据实时传输至服务子系统；所述服务子系统在预定时间段期间基于摄像子系统的监控数据进行防堵塞初次判断以及基于液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据进行防堵塞二次判断，若初次判断或二次判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式；所述服务器子系统采用防堵塞控制模式输出对应的防堵塞控制指令至所述控制器子系统，所述控制器子系统根据防堵塞控制指令控制所述闸门机械子系统进行防堵塞动作；以及在防堵塞控制模式结束后的预定时间段期间重复进行基于摄像子系统监控数据的防堵塞初次判断以及基于液位计子系统计量监测数据、闸门机械子系统闸门状态数据的防堵塞二次判断，若初次判断或二次判断为堵塞状态，进入人工清除堵塞模式。2.根据权利要求1所述的具有自动防堵塞功能的闸门控制系统，其特征在于：所述服务子系统在预设时间段期间基于摄像子系统的监控数据进行防堵塞初次判断，若判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式，若判断为非堵塞状态，再基于液位计子系统的计量监测数据、闸门机械子系统的闸门状态数据进行防堵塞二次判断，若判断为堵塞状态，进入防堵塞控制模式，若判断为非堵塞状态，输出该预定时间段期间未出现堵塞状态，进入下个预定时间段的防堵塞判断。3.根据权利要求1或2所述的具有自动防堵塞功能的闸门控制系统，其特征在于：所述控制器子系统根据防堵塞控制指令控制所述闸门机械子系统进行防堵塞动作包括：输出控制闸门下降动作的第一指令，持续监测闸门的运行电流；当闸门的运行电流超过第一阈值时，输出控制闸门上升动作的第二指令；当闸门的运行电流低于第二阈值时，输出控制闸门下降动作的第三指令；以闸门运行电流超过第一阈值时的闸门开度位置为闸门下降过程最高位置，以闸门运行电流低于第二阈值时的闸门开度位置为闸门上升过程最低位置，重复控制闸门下降
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上升动作至少5次，监测闸门在连续2次下降
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上升动作过程中的闸门运行电流低于所述第二阈值后，结束防堵塞动作。4.根据权利要求2所述的具有自动防堵塞功能的闸门控制系统，其特征在于：所述闸门机械子系统包括闸门板、闸门框、升降机、动力电机、闸门开度传感器，所述闸门框沿分水口下游的渠道设置，所述闸门板设置在闸门框内，所述升降机与所述闸门板相连，所述动力电机与所述升降机相连，所述闸门开度传感器用于采集闸门开度值。
5.根据权利要求2所述的具有自动防堵塞功能的闸门控制系统，其特征在于：所述摄像子系统包括立柱，设于立柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：马立保，路海升，温红艳，虎岩，
申请(专利权)人：宁夏夏禹节水科技有限公司，
类型：发明
国别省市：