小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置和方法

【技术实现步骤摘要】
小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置和方法


[0001]本专利技术涉及城市城市排水管网污水排放和内涝控制的节能环保减灾应用领域，特别涉及一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置和方法
。

技术介绍

[0002]城市排水管网存在大规模的严重污水排放水污染和内涝问题，全国每年产生约
600
亿立方米污水排放和
360
万吨碳排放，亟待治理
。
智能拍门控制装置具有旱天截污
、
雨天排涝的功能，是其治理的关键设备
。
其中，现有城市排水管网智能拍门截污装置
(
液压拍门，电动拍门
)
，或采用公共电力系统供电方法施工困难，绝大多数地点难以安装使用，且人工成本高；或采用太阳能电池供电方法不稳定性，受到昼夜
、
季节
、
气候环境
、
地理环境等自然条件的限制和影响，间断供电，自主供电续航时间短，且成本高，无法普及应用
。
而采用纯电池供电的智能气动拍门，无需施工接入动力条件等，安装十分方便；但依然存在设备无用功耗大
、
电池一次性供电续航时间短
(<1
年
)
，电池需要频繁人工更换和充电等问题，维护使用十分困难，人工成本高，导致无法大规模普及推广应用
。
如何实现小容量电池一次性续航供电时间超长的气动拍门控制，电池“终身”免更换和免充电维护，低成本，从而实现气动拍门大规模普及应用，已成为城市排水行业亟待解决的关键技术瓶颈问题
。
[0003]一种合流制管网溢流控制设备
(CN202021970826.8)
：采用电动动力组件，主动控制拍门溢流
。
供电装置包括太阳能板和太阳能电池，太阳能电池连接有外接充电口，外接电源和太阳能同时供电
。
[0004]自动控制式拍门系统
(CN202222527394.9)
：采用液压拍门的自动启闭，防止污水倒灌入排水管或排水沟内
。
采用太阳能板与蓄电池供电；蓄电池上设置有充电口
。
不稳定性，受到昼夜
、
季节
、
气候环境
、
地理环境等自然条件的限制和影响，间断供电，自主供电续航时间短，且成本高，无法普及应用
。
[0005]一种用于雨污混流管道治理的智能装备
(CN201922048871.1)
：采用电机，自动打开和关闭拍门
。
外接公共电力电源供电，施工困难，绝大多数地点难以安装使用，且人工成本高
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置和方法
。
实现拍门关闭
/
开启临界工作时间窗口节能模式精准控制和拍门关闭
/
开启临界工作气压节能模式精准控制，最大程度减少设备无用功耗，实现气动拍门的极限微功耗工作，年度电耗
<10VAh/
年，
(
低成本的锂电池
DC12V/16.8Ah)
小容量电池一次性续航工作时间
>10
年
。
电池“终身”免更换和免充电维护，安装使用维护都十分简便，实现低成本大规模普及应用，可有效落实城市排水管网终端气动拍门的污水排放和内涝排水控制
。
[0007]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现
。
[0008]一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置，包括气动拍门
、
窗口水位计传感器
、
拍门位置传感器
、
气压传感器
、
智能控制器以及锂电池；
[0009]所述气动拍门包括拍门和气动机械臂，拍门固定安装在排水管网的终端位置，气动机械臂与拍门连接，驱动拍门可绕其顶部转轴转动，使拍门具有向上开启和向下关闭状态；
[0010]窗口水位计传感器包括
(
内涝
)
上限窗口水位计和
(
内涝
)
下限窗口水位计，
(
内涝
)
上限窗口水位计和
(
内涝
)
下限窗口水位计采用三段式磁簧脉冲开关，具有上段
、
中段和下段三种位置的水位开关状态，分别对上限窗口水位和下限窗口水位进行非接触检测；当水位位于水位计中段位置时，进入下限窗口水位范围或上限窗口水位范围，其磁簧开关导通；当水位位于水位计上段或下段位置时，离开下限窗口水位范围或上限窗口水位范围，其磁簧开关断开；并发送下限水位信号或上限水位信号至智能控制器；
[0011]拍门位置传感器包括拍门开启位置传感器和拍门关闭位置传感器，拍门开启位置传感器和拍门关闭位置传感器采用常开磁簧开关，分别安装在气动拍门的开启位置和关闭位置上，对气动拍门是否到达开启位置和关闭位置进行非接触检测，并发送信号至智能控制器；
[0012]气压传感器安装在气动拍门上，用于检测气动拍门的工作气压，并发送检测到的气压信号至智能控制器；
[0013]智能控制器分别连接气动拍门
、(
内涝
)
上限窗口水位计
、(
内涝
)
下限窗口水位计
、
拍门开启位置传感器
、
拍门关闭位置传感器
、
气压传感器和锂电池，根据接收的信号控制气动拍门的开关以及锂电池的供电开关；
[0014]锂电池连接
(
内涝
)
上限窗口水位计和
(
内涝
)
下限窗口水位计，当
(
内涝
)
上限窗口水位计或
(
内涝
)
下限窗口水位计中的磁簧开关导通时，锂电池通电，对整机所有部件供电；当
(
内涝
)
上限窗口水位计或
(
内涝
)
下限窗口水位计中的磁簧开关断开时，锂电池断电，对整机所有部件停止供电；锂电池连接智能控制器，通电时受控对整机所有部件维持供电，当气动拍门到达开启位置或关闭位置时锂电池受控对整机所有部件断电
。
[0015]进一步地，锂电池中，采用拍门关闭
/
开启临界工作时间窗口节能模式精准控制，具体如下：当水位位于
(
内涝
)
上限窗口水位计或
(
内涝
)
下限窗口水位计的中段位置时，进入下限窗口水位范围或上限窗口水位范围，
(
内涝
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置，其特征在于，包括气动拍门
、
窗口水位计传感器
、
拍门位置传感器
、
气压传感器
、
智能控制器以及锂电池；所述气动拍门包括拍门和气动机械臂，拍门固定安装在排水管网的终端位置，气动机械臂与拍门连接，驱动拍门可绕其顶部转轴转动，使拍门具有向上开启和向下关闭状态；窗口水位计传感器包括
(
内涝
)
上限窗口水位计和
(
内涝
)
下限窗口水位计，上限窗口水位计和下限窗口水位计采用三段式磁簧脉冲开关，具有上段
、
中段和下段三种位置的水位开关状态，分别对上限窗口水位和下限窗口水位进行非接触检测；当水位位于水位计中段位置时，进入下限窗口水位范围或上限窗口水位范围，其磁簧开关导通；当水位位于水位计上段或下段位置时，离开下限窗口水位范围或上限窗口水位范围，其磁簧开关断开；并发送下限水位信号或上限水位信号至智能控制器；拍门位置传感器包括拍门开启位置传感器和拍门关闭位置传感器，拍门开启位置传感器和拍门关闭位置传感器采用常开磁簧开关，分别安装在气动拍门的开启位置和关闭位置上，对气动拍门是否到达开启位置和关闭位置进行非接触检测，并发送信号至智能控制器；气压传感器安装在气动拍门上，用于检测气动拍门的工作气压，并发送检测到的气压信号至智能控制器；智能控制器分别连接气动拍门
、
上限窗口水位计
、
下限窗口水位计
、
拍门开启位置传感器
、
拍门关闭位置传感器
、
气压传感器和锂电池，根据接收的信号控制气动拍门的开关以及锂电池的供电开关；锂电池连接上限窗口水位计和下限窗口水位计，当上限窗口水位计或下限窗口水位计中的磁簧开关导通时，锂电池通电，对整机所有部件供电；当上限窗口水位计或下限窗口水位计中的磁簧开关断开时，锂电池断电，对整机所有部件停止供电；锂电池连接智能控制器，通电时受控对整机所有部件维持供电，当气动拍门到达开启位置或关闭位置时锂电池受控对整机所有部件断电
。2.
根据权利要求1所述的一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置，其特征在于，锂电池中，采用拍门关闭
/
开启临界工作时间窗口节能模式精准控制，具体如下：当水位位于上限窗口水位计或下限窗口水位计的中段位置时，进入下限窗口水位范围或上限窗口水位范围，上限窗口水位计或下限窗口水位计的磁簧开关导通，锂电池通电，对整机所有部件供电；锂电池通电时受智能控制器控制，对整机所有部件维持供电；在锂电池通电的情况下，当气动拍门到达开启位置或关闭位置时，锂电池受智能控制器控制对整机所有部件断电；最大程度减少设备无用待机供电工作时间及其无用待机功耗
。3.
根据权利要求1所述的一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置，其特征在于，智能控制器中，采用拍门关闭
/
开启临界工作气压多元函数精准模型，计算和动态自动控制不同工况气动拍门的关闭
/
开启临界工作气压；极大减少气动拍门关闭
/
开启的工作气压过高及其无用加压功耗；所述拍门关闭
/
开启临界工作气压多元函数精准模型以拍门工况参数为多维特征变量，所述拍门工况参数包括拍门直径
D、
气缸直径
R、
拍门重量
G
和拍门水位差
H。4.
根据权利要求3所述的一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置，其特征在于，智能控制器中，根据力平衡原理，构建拍门关闭
/
开启临界工作气压多元函数精准模型，采集训练组和测试组样本集，并训练和测试拍门关闭
/
开启临界工作气压多元函数精
准模型，通过
10
折交叉验证法，遍历寻优超参数，构建拍门关闭临界工作气压
P1
多元函数精准模型公式和拍门开启临界工作气压
P2
多元函数精准模型公式
。5.
根据权利要求4所述的一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置，其特征在于，智能控制器中，根据拍门关闭临界工作气压
P1
多元函数精准模型公式和拍门开启临界工作气压
P2
多元函数精准模型公式，智能控制器动态计算拍门关闭临界工作气压
P1
和拍门开启临界工作气压
P2
；当气动拍门关闭工作时，气压传感器检测气动拍门的工作气压，并向智能控制器发送气压信号，智能控制器控制气动拍门加压到拍门关闭临界工作气压
P1
，然后停止加压；当气动拍门开启工作时，气压传感器检测气动拍门的工作气压，并向智能控制器发送气压信号，智能控制器控制气动拍门加压到拍门开启临界工作气压
P2
，然后停止加压
。6.
根据权利要求4所述的一种小容量电池一次性续航供电的气动拍门控制装置，其特征在于，所述拍门关闭临界工作气压
P1
多元函数精准模型公式，具体为：
P1
＝
K1*(D2*H)/R2其中，
K1
为第一系数，
R
为气动机械臂气缸直径
(cm)
，
D
为拍门直径
(cm)
，
H
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜楠，封莉，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：