一种气动盾形闸门的智能协同控制系统的制作方法

本发明涉及闸门智能控制技术领域，具体为一种气动盾形闸门的智能协同控制系统。

背景技术

我国的气功盾形闸门系统是在引进国外先进技术的基础上，结合我国传统钢闸门及橡胶坝的特点研究出来的。由于国外对使用气功盾形闸门控制部分的核心技术处于技术保密状态，国内技术人员很难掌握其核心控制技术。同时，目前我国在使用气功盾形闸门时还存在以下两个关键问题:①启动过程中，河道水位较难精确控制，且较难实现全程自动控制，为了基本满足水位要求，目前均是手动控制，时间较长，从而造成能源的浪费。②由于河道的水流不均匀，水流大的地方压力大，水流小的地方压力小，使气动盾形闸门系统正常运行时，闸门开度之间易出现偏差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气动盾形闸门的智能协同控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气动盾形闸门的智能协同控制系统，包括传感器数据采集系统、控制系统以及闸门系统，所述数据采集系统包括压力传感器、水位传感器、流速传感器以及气压传感器，所述压力传感器、水位传感器以及流速传感器均设在气动盾形闸门的钢闸板上，所述气压传感器固定在所述气动盾形闸门的气袋内部，所述压力传感器、水位传感器、流速传感器以及气压传感器均连接到均通过无线模块连接到所述存储器系统，所述存储器系统连接到所述控制系统的输入端，所述控制系统的输出端连接到闸门系统，所述闸门系统包括气泵、气体单向阀以及气液单向阀，气体管道连通到气动盾形闸门的气袋，气泵连通气体管道，气体单向阀设在气体管道上，所述气液单向阀设在气动盾形闸门的气袋上；所述闸门系统包括一纠偏控制电路，所述纠偏控制电路包括多个控制器、检测反馈器、执行器、同步误差计算电路，多个控制器的输入端连接到控制系统，所述控制器输出端连接到执行器，执行器的输出端连接到闸门，闸门的输出端连接到同步误差计算电路，同步误差计算电路的输出端通过检测反馈器连接到控制器一的输出端，所述纠偏控制电路为一闭环反馈电路。

优选的，所述数据采集系统与存储器系统以及存储器系统与控制系统之间通过光电转换器连接。

优选的，所述光电转换器包括光收发模块、控制芯片、温控模块、工作状态指示模块、电源模块和显示模块；光收发模块的接收信号输入端接于输入光纤端，接收信号输出端接于控制芯片的输入端，光收发模块的发送信号输入端接于控制芯片的输出端；温控模块的输入输出端接于控制芯片的输入输出端，温控模块的输入端还接于光收发模块的输出端以感应其温度，工作状态指示模块的输入端和显示模块的输入端接于控制芯片的输出端。

优选的，所述控制芯片为c51。

优选的，所述协同控制系统还包括一报警系统，所述控制系统的输出端连接到报警系统，所述报警系统包括电阻一、电阻二、蜂鸣器、三极管以及电容，所述电阻一的输入端连接控制器的输出端，所述电阻一的输出端连接电容的输入端及三极管的基极，所述三极管的发射极和电容的输出端接地，所述三极管的集电极连接蜂鸣器和电阻二的一端，所述电阻二的一端连接蜂鸣器。

优选的，所述控制系统的控制芯片为plc控制器。

优选的，所述纠偏控制电路的控制器为dsp控制芯片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置了传感器数据采集系统、控制系统以及闸门系统，其中传感器数据采集系统通过光电转换器连接到控制系统，控制系统通过光电转换器连接到闸门系统，这样避免在气动盾形闸门的布线，在水利修建的时候布线造成不便，其中闸门系统包括一纠偏控制电路，纠偏控制电路根据传感器数据采集系统接收的到压力、水位、水速以及气袋所受到的压力，将闸门系统的每组闸门的开度偏差经同步误差计算电路校正之后,施加到每组闸门的执行器中,达到消除偏差的目的。纠偏控制电路减小了闸门开度之间的偏差,并对水位调整过程中的超调量和调整时间均有较大改善,提高了水位控制精度。

附图说明

图1为本发明的框架结构示意图；

图2为本发明的纠偏控制电路的框架图；

图3为本发明的光电转换器的框架图；

图4为本发明的报警系统的电路图。

图中：1、压力传感器；2、水位传感器；3、流速传感器；4、气压传感器；5、光电转换器；6、存储器系统；7、控制系统；8、气泵；9、气体单向阀；10、气液单向阀；11、控制器；12、检测反馈器；13、执行器；14、同步误差计算电路；15、闸门；16、报警系统；17、电阻一；18、电阻二；19、蜂鸣器；20、三极管；21-电容；22、光收发模块；23、控制芯片；24、温控模块；25、工作状态指示模块；26、电源模块；27、显示模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示的一种气动盾形闸门的智能协同控制系统，包括传感器数据采集系统、控制系统以及闸门系统，所述数据采集系统包括压力传感器1、水位传感器2、流速传感器3以及气压传感器4，所述压力传感器1、水位传感器2以及流速传感器3均设在气动盾形闸门的钢闸板上，所述气压传感器4固定在所述气动盾形闸门的气袋内部，所述压力传感器1、水位传感器2、流速传感器3以及气压传感器4均连接到均通过无线模块连接到所述存储器系统6，所述存储器系统6连接到所述控制系统7的输入端，所述控制系统7的输出端连接到闸门系统，所述闸门系统包括气泵8、气体单向阀9以及气液单向阀10，气体管道连通到气动盾形闸门的气袋，气泵8连通气体管道，气体单向阀9设在气体管道上，所述气液单向阀10设在气动盾形闸门的气袋上；所述闸门系统包括一纠偏控制电路，所述纠偏控制电路包括多个控制器11、检测反馈器12、执行器13、同步误差计算电路14，多个控制器11的输入端连接到控制系统7，所述控制器11输出端连接到执行器13，执行器13的输出端连接到闸门15，闸门15的输出端连接到同步误差计算电路14，同步误差计算电路14的输出端通过检测反馈器12连接到控制器11的输出端，所述纠偏控制电路为一闭环反馈电路。

在本实施例中，所述传感器数据采集系统与存储器系统6以及存储器系统6与控制系统7之间通过光电转换器5连接。

在本实施例中，所述光电转换器5包括光收发模块22、控制芯片23、温控模块24、工作状态指示模块25、电源模块26和显示模块27；光收发模块22的接收信号输入端接于输入光纤端，接收信号输出端接于控制芯片23的输入端，光收发模块22的发送信号输入端接于控制芯片23的输出端；温控模块24的输入输出端接于控制芯片23的输入输出端，温控模块24的输入端还接于光收发模块22的输出端以感应其温度，工作状态指示模块25的输入端和显示模块27的输入端接于控制芯片23的输出端。

在本实施例中，所述纠偏控制电路控制器11的控制芯片为c51。

在本实施例中，所述协同控制系统还包括一报警系统16，所述控制系统7的输出端连接到报警系统16，所述报警系统包括电阻一17、电阻二18、蜂鸣器19、三极管20以及电容21，所述电阻一17的输入端连接控制系统7的输出端，所述电阻一17的输出端连接电容21的输入端及三极管20的基极，所述三极管20的发射极和电容21的输出端接地，所述三极管20的集电极连接蜂鸣器19和电阻二18的一端，所述电阻二18的一端连接蜂鸣器19。

在本实施例中，所述控制系统7的控制芯片为plc控制器。

在本实施例中，所述纠偏控制电路的控制器11为dsp控制芯片。

工作原理：本发明设置了传感器数据采集系统、控制系统7以及闸门系统，其中传感器数据采集系统通过光电转换器5连接到控制系统7，控制系统7通过光电转换器7连接到闸门系统，这样避免在气动盾形闸门的布线，在水利修建的时候布线造成不便，其中闸门系统包括一纠偏控制电路，纠偏控制电路根据传感器数据采集系统接收的到压力、水位、水速以及气袋所受到的压力，将闸门系统的每组闸门的开度偏差经同步误差计算电路14校正之后,施加到每组闸门的执行器13中,达到消除偏差的目的。纠偏控制电路减小了闸门开度之间的偏差,并对水位调整过程中的超调量和调整时间均有较大改善,提高了水位控制精度。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。