本发明涉及水利闸门技术领域，特别是涉及一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门。
背景技术：
水利闸门是用于关闭和开放泄水通道的控制设施。水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等，目前的水坝闸门不仅能耗高，而且人力除污会存在很多风险，保养的成本较高，同时不能及时的去除闸门底部的泥污，也会对整个水坝的安全性产生一定影响，因此亟需设计一种节能、方便、及时除污的水利闸门。
在水利工程中，闸门的作用是通过操作设备驱动活动门体实现闸门的开启和关闭，从而达到泄水和挡水的目的，是最终能实现工程建设预定功能的关键性设备。
中国专利cn201410730507.2，公开了一种能自动锁定的水利闸门控制系统，包括控制器，电机驱动电路以及水利闸门控制装置，所述水利闸门控制装置包括闸门板以及闸门板升降驱动装置，所述闸门板升降驱动装置包括壳体，所述壳体固定于支承基体，所述壳体的内部具有上固定肋、中固定肋以及底部固定面，所述上固定肋上支承有闸门板升降驱动电机，所述闸门板升降驱动电机与闸门板升降驱动丝杆的上端动力联接，所述闸门板升降驱动丝杆穿过所述上固定肋、中固定肋以及底部固定面中的通孔，并且所述闸门板升降驱动丝杆与所述闸门板中的螺孔螺纹配合；所述闸门板的上边缘两侧各具有凸出肩部，两个所述凸出肩部的内侧面上均具有朝向所述闸门板的中部敞开的、在与所述闸门板升降驱动丝杆垂直的方向上延伸的锁定孔；能自动锁定的水利闸门控制系统的使用方法，首先所述控制器通过电机驱动电路控制所述闸门板升降驱动电机转动，从而驱动闸门板升降驱动丝杆将所述闸门板提升，当所述闸门板被驱动到提升位置后，所述控制器通过电机驱动电路控制所述闸门板升降驱动电机停止运行；此时所述滚轮与所述解锁竖直面接触；然后控制器通过电机驱动电路控制所述锁定驱动电机运行，驱动阶梯驱动块下行，使得所述水平运动锁定部件水平向外运行，最终所述水平运动锁定部件的上侧面与所述锁定孔的上侧面接触，并且上部锁定竖直面与滚轮接触，然后控制器通过电机驱动电路控制所述锁定驱动电机停止运行。
通过上述方案，由于通过锁定驱动电机实现锁定，其自动化程度高，而且通过两侧锁定装置同步运行，能够提高闸门板的锁定稳固度。通过链轮的直径与升降丝杠直径的大小关系设置，能够使得各部件布局紧凑合理，通过与滚轮配合的轮廓侧面的设置，能够顺畅地、可靠地使得锁定伸出装置顺利伸出，并且利用轨道套筒，其一体形成两个轨道侧面，因此能够使得两侧的锁定伸出装置的伸出阻力能够相互抵消，降低对壳体组件的干扰力，提高运行过程的安全性。锁定后，锁定伸出装置通过上下滑板被夹住，能够可靠地对闸门板进行锁定。而且升降驱动电机和锁定驱动电机分别设置分别固定，其运行互不影响，提高了整个系统的可靠性。
cn201410730639.5,公开了一种能自动锁定和复位的水利闸门控制系统，包括控制器，电机驱动电路以及水利闸门控制装置，所述水利闸门控制装置包括闸门板以及闸门板升降驱动装置，所述闸门板升降驱动装置包括壳体，所述壳体固定于支承基体，所述壳体的内部具有上固定肋、中固定肋以及底部固定面，所述上固定肋上支承有闸门板升降驱动电机，所述闸门板升降驱动电机与闸门板升降驱动丝杆的上端动力联接，所述闸门板升降驱动丝杆穿过所述上固定肋、中固定肋以及底部固定面中的通孔，并且所述闸门板升降驱动丝杆与所述闸门板中的螺孔螺纹配合；所述闸门板的上边缘两侧各具有凸出肩部，两个所述凸出肩部的内侧面上均具有朝向所述闸门板的中部敞开的、在与所述闸门板升降驱动丝杆垂直的方向上延伸的锁定孔，所述锁定孔内设置有顶出装置，所述顶出装置包括顶出驱动电机、顶出驱动丝杆和顶出滑块，所述顶出驱动丝杆与顶出驱动电机动力联接，所述顶出滑块设置在顶出驱动丝杆上，且与顶出驱动丝杆螺纹配合连接，所述顶出滑块的上侧面设置有与顶出滑块滑动配合的上滑槽，所述顶出滑块的下侧面设置有与顶出滑块滑动配合的下滑槽，所述顶出滑块的顶出部与锁定孔的大小相同；在所述闸门板升降驱动丝杆的左侧、在所述中固定肋上支承有锁定驱动电机，所述控制器通过电机驱动电路与所述水利闸门控制装置内的闸门板升降驱动电机、锁定驱动电机以及顶出驱动电机相连，从而控制闸门板升降驱动电机、锁定驱动电机以及顶出驱动电机的转动，所述锁定驱动电机与左锁定驱动丝杠动力联接，在所述中固定肋的下方、在所述左锁定驱动丝杠上固定安装有左链轮；在所述闸门板升降驱动丝杆的右侧、在所述中固定肋上还转动地安装有右锁定驱动丝杠，在所述中固定肋的下方、在所述右锁定驱动丝杠上固定安装有右链轮，左链轮通过传动链与右链轮动力联接，所述左链轮与右链轮的链齿根部处圆直径相同并且比所述闸门板升降驱动丝杆的直径大，所述闸门板升降驱动丝杆穿过传动链的环形驱动回路之间，由于通过锁定驱动电机实现锁定，其自动化程度高，而且通过两侧锁定装置同步运行，能够提高闸门板的锁定稳固度。通过链轮的直径与升降丝杠直径的大小关系设置，能够使得各部件布局紧凑合理，通过与滚轮配合的轮廓侧面的设置，能够顺畅地、可靠地使得锁定伸出装置顺利伸出，并且利用轨道套筒，其一体形成两个轨道侧面，因此能够使得两侧的锁定伸出装置的伸出阻力能够相互抵消，降低对壳体组件的干扰力，提高运行过程的安全性。锁定后，锁定伸出装置通过上下滑板被夹住，能够可靠地对闸门板进行锁定，当不需要锁定时，也可以通过顶出装置将锁定伸出装置顶出，操作控制智能化；而且升降驱动电机和锁定驱动电机分别设置分别固定，其运行互不影响，提高了整个系统的可靠性。
上述水利闸门控制系统以及装置均是针对升降式闸门进行控制的，并且在目前的闸门中，大多结构简单，不能实现闸门的远程控制，这给闸门的控制带来了许多不便，同时，目前的闸门在自身结构上由于采取了一体结构，对闸门的开启形成了限制。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种翻转方便、省力，能够即时锁定，并且可以通过plc控制装置控制打开任意开度的闸门门体，也可以使用闸门流量计算模块及时计算特定流量的水利的闸门开度，还使用位移传感器以及流量监测模块监控闸门的开度，具有更好的监控性能的能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门。
本发明所采用的技术方案是：一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门，包括顶部可旋转地连接在断流口顶部的闸门门体，以及布置于闸门门体两侧的左预埋支架和右预埋支架，设置于闸门门体底部的楔形底座，其中：
闸门门体，顶部通过双耳支座、铰轴、闸门伸缩油缸和拉力支座连接在断流口的顶部旋转打开，正对左预埋支架和右预埋支架、楔形底座的位置处设有水密封条，底部两侧分别设有第一开度检测装置和第二开度检测装置；
左预埋支架和右预埋支架与闸门门体的侧面之间分别连接一根限位组件；
每一根限位组件，包括依次连接在左预埋支架或右预埋支架与闸门门体之间的限位支座和伸缩限位杆，每一根伸缩限位杆通过一个限位伺服液压油缸驱动其向闸门门体伸缩；
每一根限位组件的伸缩限位拉杆上还连接位移传感器,用于配合第一开度检测装置和第二开度检测装置提供闸门开度监测；
闸门伸缩油缸、第一开度检测装置、第二开度检测装置、两个位移传感器、两个限位伺服液压油缸均连接plc控制装置；
plc控制装置还设有闸门流量计算模块以及流量监测模块、远程通讯模块，其中闸门流量计算模块通过plc控制装置的处理器连接布置在闸门门体竖直方向上的若干压力传感器获取水流的高度h，进而实现流量计算以及调节；流量监测模块包括用于监测闸门开度的水下摄像头以及断流口的水流量。
进一步地，每一个限位伺服液压油缸通过带套筒的支架连接在限位转轴上；进而在伸缩限位杆缩到最短时，将限位伺服液压油缸和伸缩限位拉杆相对于限位支座可旋转地收纳。
进一步地，带有套筒的支架与限位支座之间还连接倾斜支撑弹簧。
进一步地，楔形底座与闸门门体配合的位置处分别设有啮合的一个凹槽以及卡扣，通过配合的凹槽内还设有增强尼龙耐磨构件。
进一步地，楔形底座的凹槽为十字形结构，卡扣也为与其配合的十字形结构。
进一步地，楔形底座的凹槽与卡扣扣合沿水流方向的深度l不小于断流口的深度的一半；闸门门体的卡扣顶部超出楔形底座的凹槽的顶部位置，并且卡扣设有覆盖楔形底座。
进一步地，闸门门体的横截面整体为梯形结构，并且梯形的高度m与较宽的底部的宽度n比例不小于10：1，即m:n≥10：1，即闸门门体设置为从上至下厚薄不一的结构，在具体设置时，将较厚的闸门门体部分连接在靠近楔形底座部分，厚度较薄的部分置于闸门顶部。
进一步地，闸门伸缩油缸的伸缩轴外侧套有闸门拉力弹簧，闸门拉力弹簧一端固定在闸门伸缩油缸上，另一端固定在拉力支座上。
进一步地，plc控制装置通过带有透明观察窗的防尘箱体固定连接在靠近闸门的顶部位置使用。
进一步地，上翻式水坝闸门在使用时，按照如下步骤执行：
a.plc控制装置通过获取连接在每一根限位组件的伸缩限位拉杆上的位移传感器的位置高度，同时获取第一开度检测装置以及第二开度检测装置的控制开度信息；
b.处理器上的闸门流量计算模块，计算闸门打开一定角度时断流口的水流量，当水流量达到预定值时，处理器发出指令给限位伺服液压油缸，即时锁定每一根限位组件的伸缩限位杆，达到自锁定的目的；
c.处理器的流量监测模块，其水下摄像头通过通信连接处理器，从而将水下摄像头获取的闸门开度的图像信息传输至显示装置进行显示以及读取、存储，方便后期计算闸门流量数值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门具有如下效果：
1.翻转方便、省力，能够即时锁定，将闸门门体整体设置为上翻结构，在其侧面预埋左、右预埋支架，并且在每一个预埋支架与闸门门体之间设置了一个限位组件，该限位组件通过一个伺服液压油缸连接在控制装置时，进行即时控制，开度可控性能良好。
2.通过plc控制装置控制打开任意开度的闸门门体，也可以使用闸门流量计算模块及时计算特定流量的水利的闸门开度。
3.使用位移传感器以及流量监测模块监控闸门的开度，具有更好的监控性能。
附图说明
图1为一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门的控制原理框图；
图2为一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门的侧视图；
图3为限位组件的另一个实施例的结构图；
图4为楔形底座的一个实施例的结构图；
图5为上翻式水坝闸门的控制方法的流程图；
图6为上翻式水坝闸门的主视图；
其中：1-断流口，2-闸门门体，3-左预埋支架，4-右预埋支架，5-楔形底座，6-双耳支座，7-铰轴，8-闸门伸缩油缸，9-拉力支座，10-水密封条，11-第一开度检测装置，12-第二开度检测装置，13-限位组件，131-限位支座,132-伸缩限位杆,133-限位伺服液压油缸,134-带套筒的支架,135-限位转轴,136-倾斜支撑弹簧；14-位移传感器，15-增强尼龙耐磨构件，16-plc控制装置，17-卡扣，18-凹槽，19-闸门拉力弹簧，20-带有透明观察窗的防尘箱体，21-闸门流量计算模块，22-流量监测模块，23-远程通讯模块。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1和图2所示，一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门，包括顶部可旋转地连接在断流口1顶部的闸门门体2，以及布置于闸门门体2两侧的左预埋支架3和右预埋支架4，设置于闸门门体底部的楔形底座5。
具体地说，详见图6，闸门门体2，顶部通过双耳支座6、铰轴7、闸门伸缩油缸8和拉力支座9连接在断流口1的顶部旋转打开，保证闸门门体2在打开时，一方面直接借助水利的作用将闸门门体推开，节省推力。正对左预埋支架3和右预埋支架4、楔形底座5的位置处设有水密封条10，在闸门门体关闭时，能够避免水流淌出来，同时该水密封条10一般使用“9”字型端面的密封条，或者使用内部中空的气囊式密封条，之所以这样设计是为了降低闸门门体逆流关闭时的难度。此外底部两侧分别设有第一开度检测装置11和第二开度检测装置12；这两个开度检测装置分别检测其安装的闸门门体点相对于断流口的切面的距离或者角度，用于计量或者监控闸门的水流度。
为了更好地辅助闸门门体实时限位，在闸门门体相对于断流口切面的任意角度位置均能即时锁定，左预埋支架3和右预埋支架4与闸门门体2的侧面之间分别连接一根限位组件13；每一根限位组件13，包括依次连接在左预埋支架或右预埋支架与闸门门体之间的限位支座131和伸缩限位杆132，每一根伸缩限位杆132通过一个限位伺服液压油缸133驱动其向闸门门体伸缩；每一根限位组件13的伸缩限位拉杆132上还连接位移传感器14,用于配合第一开度检测装置11和第二开度检测装置12提供闸门开度监测。
较为关键的是，闸门伸缩油缸8、第一开度检测装置11、第二开度检测装置12、两个位移传感器14、两个限位伺服液压油缸133均连接plc控制装置16；具体的控制连接关系为plc控制装置16还设有闸门流量计算模块21以及流量监测模块22、远程通讯模块23，其中闸门流量计算模块通过plc控制装置的处理器连接布置在闸门门体竖直方向上的若干压力传感器获取水流的高度h，进而实现流量计算以及调节；流量监测模块包括用于监测闸门开度的水下摄像头以及断流口的水流量，实现实时监控。远程通讯模块23一般为wifi、蓝牙、无线、nfc通讯装置中的其中一种或者数种，一般采用稳定性能较好的无线通讯装置、nfc通讯装置实现。
较佳的实施例如图3所示，每一个限位伺服液压油缸133通过带套筒的支架134连接在限位转轴135上，具体地说带套筒的支架134位于套筒的外侧还设有支撑翼板，支撑翼板用于和限位伺服液压油缸133固定连接，连接一般使用5-8cm的螺栓可拆卸地固定，也可以直接焊接固定；进而在伸缩限位杆132缩到最短时，将限位伺服液压油缸和伸缩限位拉杆相对于限位支座131可旋转地收纳，带有套筒的支架134与限位支座131之间还连接倾斜支撑弹簧136，倾斜支撑弹簧136的主要功能是辅助带有套筒的支架134以及连接在其上的限位伺服液压油缸133弹出左预埋支架或者右预埋支架。
另一个更佳的实施例为，将楔形底座5与闸门门体2配合的位置处分别设有啮合的一个凹槽18以及卡扣17，从而保证闸门门体与楔形底座更好地密封，另外还通过配合的凹槽内还设有增强尼龙耐磨构件15，用于降低楔形底座的磨损，增强尼龙耐磨构件15的使用主要是考虑到其具有较高的耐磨以及防潮不易变质的性能。更好的实施方式为，楔形底座5的凹槽18为十字形结构，卡扣17也为与其配合的十字形结构。楔形底座5的凹槽18与卡扣17扣合沿水流方向的深度l不小于断流口1的深度的一半；闸门门体2的卡扣17顶部超出楔形底座5的凹槽18的顶部位置，并且卡扣17设有覆盖楔形底座5。
一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门，如图4所示，其闸门门体2的横截面整体为梯形结构，并且梯形的高度m与较宽的底部的宽度n比例不小于10：1，即m:n≥10：1，一方面可以保证闸门门体具有较好的密封以及稳固性能，此外在设置时一般将较厚的闸门门体连接在靠近楔形底座部分，厚度较薄的部分置于顶部，一方面可以很好地导流，另一方面在闸门打开时直接顺流，闸门门体上的淤泥直接正对水流方向，可以直接刮走，达到自动清洁闸门的目的。关闭时，由于靠近楔形底部的位置较厚，不容易堆积淤泥或者杂物，可以保证较好的清洁效果。
另外的实施例是，闸门伸缩油缸8的伸缩轴外侧套有闸门拉力弹簧19，闸门拉力弹簧19一端固定在闸门伸缩油缸上，另一端固定在拉力支座9上，从而达到辅助闸门伸缩油缸8的伸缩杆伸缩的目的，从而达到省力的作用。
在投入适用的水利闸门中，plc控制装置16通过带有透明观察窗的防尘箱体20固定连接在靠近闸门的顶部位置使用，一方面可以很好地观察plc控制装置内的数据以及控制，另一方面具有很好的防潮性能。
在上述实施例中，上翻式水坝闸门在使用时，如图5所示，按照如下步骤执行：
a.plc控制装置通过获取连接在每一根限位组件的伸缩限位拉杆上的位移传感器的位置高度，同时获取第一开度检测装置以及第二开度检测装置的控制开度信息；
b.处理器上的闸门流量计算模块，计算闸门打开一定角度时断流口的水流量，当水流量达到预定值时，处理器发出指令给限位伺服液压油缸，即时锁定每一根限位组件的伸缩限位杆，达到自锁定的目的；
c.处理器的流量监测模块，其水下摄像头通过通信连接处理器，从而将水下摄像头获取的闸门开度的图像信息传输至显示装置进行显示以及读取、存储，方便后期计算闸门流量数值，该使用方法基于即时自锁定控制的上翻式水坝闸门，在实际操作时，将plc控制装置的通讯设置为wifi、无线、蓝牙、nfc中的其中一种或者数种，均具有较好的使用效果，而且使用性能均较好。
综合地说，本发明的一种能够实现即时自锁定控制的上翻式水坝闸门，翻转方便、省力，能够即时锁定，并且可以通过plc控制装置控制打开任意开度的闸门门体，也可以使用闸门流量计算模块及时计算特定流量的水利的闸门开度，还使用位移传感器以及流量监测模块监控闸门的开度，具有更好的监控性能。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。