一种生态气动坝的智能控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及拦水坝技术领域，尤其是涉及一种生态气动坝的智能控制系统及其控制方法。

背景技术：

生态气动坝，是指用于阻断江(或河)上游的水流流向下游的水工建筑物。我公司于2019年3月19日授权成功“一种生态气动坝”，该气动坝在使用过程中，主要利用控制连接空压机的输气管进气、出气阀门从而改变气囊的大小，从而改变闸门的整体浮力实现闸门启闭。受制于气囊材质为橡胶，材质柔软，使用过程中会出现浮力达到浮力和重力的临界值时迅速抬高闸门到最高限位，对闸门及坝体都有损害，其次，需要工作人员长期在坝体的周边对坝体进行监测。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种生态气动坝的智能控制系统及其控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种生态气动坝的智能控制系统，其特征在于：包括plc智能压力控制系统；所述plc智能压力控制系统包括plc系统、空压机、气囊、用于实时监测气囊排气状态的压力传感器、比例阀、进气电磁阀以及排气电磁阀；所述plc系统上设置有若干电信号输出端口和电信号输入端口；所述空压机的输出口设置有出气管；所述出气管沿气流出方向依次安装有所述比例阀和进气电磁阀；所述进气电磁阀和比例阀均与plc系统的电信号输出端口电信号连接；所述压力传感器安装在进气电磁阀与气囊之间的出气管上，且该压力传感器与plc系统的电信号输入口电信号连接；所述出气管设置有与其连通的排气支管，所述排气电磁阀安装在所述排气支管上且用于控制排气支管内部气流的通断。

优选为：还包括用于远程控制的远程网关以及控制面板；所述远程网关与plc系统的电信号输入端口电信号连接；所述控制面板与远程网关电信号连接。

通过采用上述技术方案，通过利用plc系统、压力传感器、比例阀、进气电磁阀以及排气电磁阀的连接和连通，形成一个控制回路，能通过控制进气囊的气体量/通过气囊内部的气压，来精确的控制闸门的升降位置；以此方式，精确的控制水位，其次，通过设置有控制面板与远程网关，远程网关与plc系统电信号连接，控制面板可以为手机app等远程操作面板，可以给远程网关传递信号，这样的方式可以实现远程智能监控和调节；解放人力。

本发明进一步设置为：一种生态气动坝的控制方法，内容如下：

s1蓄水：当需要蓄水时，通过控制面板输入对应高度的压力值或者在plc控制界面输入对应压力值，该信号通过远程网关传递到plc智能压力控制系统，plc智能压力控制系统读取压力指令后，通过plc系统匹对此时分管压力是否与设定值一致，若大于设定值，关闭空压机控制电子阀放气，直至与设定值一致；若小于设定值，启动空压机，控制电磁阀进气，直至与设定值一致；当所有闸门的进气分管压力达到设定值后，所有电磁阀关闭，空压机停止作业，闸门的浮力与重力、摩擦力达到动态平衡，达到对应的蓄水高度；当闸门关闭到最大高度时，下限位块与坝体限位装置咬合，整体达到动态稳定后，智能压力系统停止空压机作业，关闭对应电磁阀；plc智能压力系统可以控制比例阀控制电磁阀开启大小，实现闸门关闭时间的控制。

s2泄洪：当需要泄洪时，通过控制面板输入对应泄洪高度的压力值或者在plc控制界面输入压力值，该信号通过移动基站传送到控制房内的plc智能压力控制系统网关，读取压力指令后，plc系统匹对此时分管压力是否与设定值一致，若大于设定值，关闭空压机控制电子阀放气，直至与设定值一致；若小于设定值，启动空压机，控制电磁阀进气，直至与设定值一致；当所有闸门的出气分管压力达到设定值后，所有电磁阀关闭，空压机停止作业，闸门的浮力与重力、摩擦力达到动态平衡，达到对应的蓄水高度。当闸门下落到最低高度时，上限位块与坝体接触整体达到动态稳定后，智能压力系统停止空压机作业，关闭对应电磁阀；此时气囊内所产生的浮力刚好与闸门重力和摩擦力处于动态平衡；智能压力控制系统可以控制比例阀控制电磁阀开启大小，控制闸门泄洪速度。

s3自动调节：当压力超过气囊最大承受压力或者对应最高限位后，压力传感器向plc控制系统传递电信号，plc系统控制进气电磁阀自动关停。

通过采用上述技术方案，通过上述的控制方法，可以有效的实现远程精准控制进出气压力，有利于闸门开启、关闭过程中减少闸门与坝体的碰撞强度，实时控制气动生态坝上的闸门的位置状态，提高闸门及坝体寿命，提高闸门使用稳定性；有利于控制闸门高度变化时间，降低蓄水、泄洪对下游带来的影响。并且通过自动调节的功能，当蓄水高度超过闸门一定高度后，导致气囊内部气压增大，超过气囊最大承受压力时，智能压力控制系统可自动缓慢泄洪，减少洪水对坝体、气囊以及闸门的影响，缓慢泄洪也会减少对下游的影响。

本发明进一步设置为：包括坝体、一端与坝体铰接的闸门以及安装在闸门上通过充气装置进行充气或抽气控制闸门在坝体上翻转的气囊

优选为：所述充气装置包括空压机，所述空压机与气囊相连通。

本发明进一步设置为：所述气囊外设置有用于防止气囊碰撞/摩擦而出现破损的保护单元。

通过采用上述技术方案，通过在气囊外设置有保护单元，保护单元可以有效的防止气囊碰撞/摩擦而出现破损的现象。

本发明进一步设置为：所述保护单元包括设置气囊外的保护箱体，该保护箱体安装在闸门上。

优选为：保护箱体上开设有若干用于供气囊与外界水体接触的网眼。

通过采用上述技术方案，通过将保护单元设置成保护箱体的形式，保护箱体可以为筒状的箱体，没有棱角，可以防止磕碰，且便于水流经过；同时保护箱体可拆卸安装在闸门上，这样的方式便于维护和维修；其次，在保护箱体上设置有若干网眼，这些网眼可供水流通过，方式气囊在工作过程中，箱体内部是密封的，相同内部本身气压会对气囊的控制精度造成影响，同时可以确保保护腔与坝体之间水流无障碍流通，水流可以与气囊直接接触，提高气囊的稳定性以及气囊控制闸门开合的精准度。

本发明进一步设置为：所述保护单元包括开设在闸门的底部和/或顶部的安装腔，所述气囊安装在安装腔内。

通过上述技术方案，将保护单元设置成开设在闸门上的安装腔的形式，气囊安装在闸门上安装腔内部；这样的方式可在保护气囊的同时，减小材料和使用面积，节约成本并且运行空间，方便闸门运行。

本发明进一步设置为：所述坝体上设置有用于限制闸门位移的止水板；所述闸门上安装有第一支撑块和第二支撑块。

通过才用上述技术方案，当闸门下降时，第一支撑板压在止水板的上表面，使闸门上的第一支撑板与止水板要和，防止水流中的泥沙沿着闸门与坝体的缝隙进入基坑中，同时稳定闸门，确保闸门的安全性和稳定性；当气囊驱动闸门上升时，闸门上升到最高点时，第二支撑板抵住止水板的下表面，可以防止闸门运行高度超过预定高度，影响蓄水效果；提高安全性能。

本发明进一步设置为：所述空压机上设置有用于防止液体进入气囊的油水过滤器；所述油水过滤器包括过滤器本体、过滤器盖体、用于向过滤器本体内输送气体的若干第一管道以及用于连通空压机的进气口的输送管道；所述第一管道固定安装在过滤器本体的侧壁且与过滤器本体内部连通；所述输送管道的一端与空压机的进气口连通，另一端穿入空压机内部且端部开设有若干均匀分布的气流孔；所述过滤器盖体与过滤器本体可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，通过在空压机上设置有油水过滤器，油水过滤器可以有效的通过在空压机的进气口可拆卸安装有过滤器，过滤器可以将空气中的水分和油渍，空气夹杂少量的水和杂质在空压机的作用下向沿着过滤器的第一管道内进入过滤器，由于水和杂质自带重力，水和杂质会残留在过滤器本体内，而空气会沿着输送管道上的气流通道进入气囊内，以此方式对气囊进行保护，通过将过滤器可拆卸连接的方式，便于维护、维修、更换故障的过滤器。

本发明进一步设置为：所述输送管道开设有气流孔的一端安装有用于过滤空气中的杂质的固体过滤件；所述固体过滤件包括上环体、下环体以及回收池；所述上环体和下环体之间通过若干均匀分布的连接杆固定连接；且连接杆外缠绕有过滤网布；所述回收池与下环体固定连接。

通过采用上述技术方案，通过这样的设置，可以进一步的方式固体杂质进入输送管道中，防止固体杂质将气囊搁破裂，进一步对气囊进行保护。

本发明进一步设置为：所述过滤器本体的底部安装有排液管，该排液管与过滤器本体连通；且排液管远离过滤器本体的一端安装有截止阀。

通过采用上述技术方案，这样的方式不用每次都打开过滤器盖体进行杂质和水渍清理，清理的方式简单、方便、实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为plc智能压力控制系统示意图；

图2为plc智能压力控制系统远程控制示意图；

图3为生态气动坝的结构示意图；

图4为保护箱体的结构示意图；

图5为安装腔的结构示意图；

图6为油水过滤器的结构示意图。

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作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。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种生态气动坝的智能控制系统，在本发明具体实施方式中，包括plc智能压力控制系统1；所述plc智能压力控制系统1包括plc系统11、空压机12、气囊13、用于实时监测气囊13排气状态的压力传感器14、比例阀15、进气电磁阀16以及排气电磁阀17；所述plc系统11上设置有若干电信号输出端口和电信号输入端口；所述空压机12的输出口设置有出气管18；所述出气管18沿气流出方向依次安装有所述比例阀15和进气电磁阀16；所述进气电磁阀16和比例阀15均与plc系统11的电信号输出端口电信号连接；所述压力传感器14安装在进气电磁阀16与气囊17之间的出气管18上，且该压力传感器14与plc系统11的电信号输入口电信号连接；所述出气管18设置有与其连通的排气支管19，所述排气电磁阀17安装在所述排气支管19上且用于控制排气支管19内部气流的通断。

通过采用上述技术方案，通过利用plc系统、压力传感器、比例阀、进气电磁阀以及排气电磁阀的连接和连通，形成一个控制回路，能通过控制进气囊的气体量/通过气囊内部的气压，来精确的控制闸门的升降位置；以此方式，精确的控制水位。

实施例2，与实施例1不同之处为

如图2所示，在本发明具体实施方式中，还包括用于远程控制的远程网关200以及控制面板201；所述远程网关200与plc系统11的电信号输入端口电信号连接；所述控制面板201与远程网关200电信号连接。

通过采用上述技术方案，通过设置有控制面板与远程网关，远程网关与plc系统电信号连接，控制面板可以为手机app等远程操作面板，可以给远程网关传递信号，这样的方式可以实现远程智能监控和调节；解放人力。

实施例3

在本发明具体实施方式中，一种生态气动坝的控制方法，内容如下：

s1蓄水：当需要蓄水时，通过控制面板输入对应高度的压力值或者在plc控制界面输入对应压力值，该信号通过远程网关传递到plc智能压力控制系统，plc智能压力控制系统读取压力指令后，通过plc系统匹对此时分管压力是否与设定值一致，若大于设定值，关闭空压机控制电子阀放气，直至与设定值一致；若小于设定值，启动空压机，控制电磁阀进气，直至与设定值一致；当所有闸门的进气分管压力达到设定值后，所有电磁阀关闭，空压机停止作业，闸门的浮力与重力、摩擦力达到动态平衡，达到对应的蓄水高度；当闸门关闭到最大高度时，下限位块与坝体限位装置咬合，整体达到动态稳定后，智能压力系统停止空压机作业，关闭对应电磁阀；plc智能压力系统可以控制比例阀控制电磁阀开启大小，实现闸门关闭时间的控制。

s2泄洪：当需要泄洪时，通过控制面板输入对应泄洪高度的压力值或者在plc控制界面输入压力值，该信号通过移动基站传送到控制房内的plc智能压力控制系统网关，读取压力指令后，plc系统匹对此时分管压力是否与设定值一致，若大于设定值，关闭空压机控制电子阀放气，直至与设定值一致；若小于设定值，启动空压机，控制电磁阀进气，直至与设定值一致；当所有闸门的出气分管压力达到设定值后，所有电磁阀关闭，空压机停止作业，闸门的浮力与重力、摩擦力达到动态平衡，达到对应的蓄水高度。当闸门下落到最低高度时，上限位块与坝体接触整体达到动态稳定后，智能压力系统停止空压机作业，关闭对应电磁阀；此时气囊内所产生的浮力刚好与闸门重力和摩擦力处于动态平衡；智能压力控制系统可以控制比例阀控制电磁阀开启大小，控制闸门泄洪速度。

s3自动调节：当压力超过气囊最大承受压力或者对应最高限位后，压力传感器向plc控制系统传递电信号，plc系统控制进气电磁阀自动关停。

通过采用上述技术方案，通过上述的控制方法，可以有效的实现远程精准控制进出气压力，有利于闸门开启、关闭过程中减少闸门与坝体的碰撞强度，实时控制气动生态坝上的闸门的位置状态，提高闸门及坝体寿命，提高闸门使用稳定性；有利于控制闸门高度变化时间，降低蓄水、泄洪对下游带来的影响。并且通过自动调节的功能，当蓄水高度超过闸门一定高度后，导致气囊内部气压增大，超过气囊最大承受压力时，智能压力控制系统可自动缓慢泄洪，减少洪水对坝体、气囊以及闸门的影响，缓慢泄洪也会减少对下游的影响。

实施例4

如图3所示，在本发明具体实施方式中，包括坝体3、一端与坝体3铰接的闸门4以及安装在闸门4上通过充气装置12进行充气或抽气控制闸门4在坝体3上翻转的气囊13。

在本发明具体实施方式中，所述充气装置12包括空压机12，所述空压机12与气囊13相连通。

在本发明具体实施方式中，所述气囊13外设置有用于防止气囊13碰撞/摩擦而出现破损的保护单元5。

通过采用上述技术方案，通过在气囊外设置有保护单元，保护单元可以有效的防止气囊碰撞/摩擦而出现破损的现象。

实施例5，与实施例4不同之处为

如图4所示，在本发明具体实施方式中，所述保护单元5包括设置气囊13外的保护箱体51，该保护箱体51安装在闸门4上。

在本发明具体实施方式中，保护箱体51上开设有若干用于供气囊13与外界水体接触的网眼511。

通过采用上述技术方案，通过将保护单元设置成保护箱体的形式，保护箱体可以为筒状的箱体，没有棱角，可以防止磕碰，且便于水流经过；同时保护箱体可拆卸安装在闸门上，这样的方式便于维护和维修；其次，在保护箱体上设置有若干网眼，这些网眼可供水流通过，方式气囊在工作过程中，箱体内部是密封的，相同内部本身气压会对气囊的控制精度造成影响，同时可以确保保护腔与坝体之间水流无障碍流通，水流可以与气囊直接接触，提高气囊的稳定性以及气囊控制闸门开合的精准度。

实施例6，与实施例5不同之处为

如图5所示，在本发明具体实施方式中，所述保护单元5包括开设在闸门4的底部22和/或顶部21的安装腔52，所述气囊13安装在安装腔52内。

通过上述技术方案，将保护单元设置成开设在闸门上的安装腔的形式，气囊安装在闸门上安装腔内部；这样的方式可在保护气囊的同时，减小材料和使用面积，节约成本并且运行空间，方便闸门运行。

实施例7，与实施例4不同之处为

如图1所示，在本发明具体实施方式中，所述坝体3上设置有用于限制闸门4位移的止水板31；所述闸门4上安装有第一支撑块32和第二支撑33。

通过才用上述技术方案，当闸门下降时，第一支撑板压在止水板的上表面，使闸门上的第一支撑板与止水板要和，防止水流中的泥沙沿着闸门与坝体的缝隙进入基坑中，同时稳定闸门，确保闸门的安全性和稳定性；当气囊驱动闸门上升时，闸门上升到最高点时，第二支撑板抵住止水板的下表面，可以防止闸门运行高度超过预定高度，影响蓄水效果；提高安全性能。

实施例8，与实施例7不同之处为

如图6所示，在本发明具体实施方式中，所述空压机12上设置有用于防止液体进入气囊13的油水过滤器6；所述油水过滤器6包括过滤器本体61、过滤器盖体62、用于向过滤器本体61内输送气体的若干第一管道63以及用于连通空压机12的进气口的输送管道64；所述第一管道63固定安装在过滤器本体61的侧壁且与过滤器本体61内部连通；所述输送管道64的一端与空压机12的进气口连通，另一端穿入空压机12内部且端部开设有若干均匀分布的气流孔65；所述过滤器盖体62与过滤器本体61可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，通过在空压机上设置有油水过滤器，油水过滤器可以有效的通过在空压机的进气口可拆卸安装有过滤器，过滤器可以将空气中的水分和油渍，空气夹杂少量的水和杂质在空压机的作用下向沿着过滤器的第一管道内进入过滤器，由于水和杂质自带重力，水和杂质会残留在过滤器本体内，而空气会沿着输送管道上的气流通道进入气囊内，以此方式对气囊进行保护，通过将过滤器可拆卸连接的方式，便于维护、维修、更换故障的过滤器。

本发明进一步设置为：所述输送管道64开设有气流孔65的一端安装有用于过滤空气中的杂质的固体过滤件7；所述固体过滤件7包括上环体71、下环体72以及回收池73；所述上环体71和下环体72之间通过若干均匀分布的连接杆74固定连接；且连接杆74外缠绕有过滤网布75；所述回收池73与下环体72固定连接。

通过采用上述技术方案，通过这样的设置，可以进一步的方式固体杂质进入输送管道中，防止固体杂质将气囊搁破裂，进一步对气囊进行保护。

本发明进一步设置为：所述过滤器本体61的底部安装有排液管8，该排液管8与过滤器本体61连通；且排液管8远离过滤器本体61的一端安装有截止阀81。

通过采用上述技术方案，这样的方式不用每次都打开过滤器盖体进行杂质和水渍清理，清理的方式简单、方便、实用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。