本发明是一种自动化信息采集的水利水电闸门门槽防冻装置，属于水利水电设备领域。
背景技术：
闸门用于关闭和开放泄(放)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，进行闸门形式选择时，需要根据闸门工作性质、设置位置、运行条件闸孔跨度、启闭力和工程造价等，结合闸门的特点，参照已有的运行实践经验，通过技术经济比较确定，其中平面闸门和弧形闸门是最常采用的门形，大、中型露顶式和潜没式的工作闸门大多采用弧形闸门，高水头深孔工作闸门尤为常用弧形闸门，当用作事故闸门和检修闸门时，大多采用平面闸门，工作闸门前常设置检修闸门和事故闸门，对高水头泄水工作闸门由于经常作动水操作或局部开启，应设法减少闸门振动和空蚀现象，改善闸门水力条件，按不同的部件考虑动力的影响，并对门体的刚度和动力特征进行分析研究，对门叶和埋件的制造、安装精度都应严格控制，当门槽边界流态复杂或体形特殊时，除需参考已有运行的成功试验，还应通过水工模型试验解决可能发生的振动、空蚀问题，以选定合适的门槽体形。
闸门是水利水电工程建筑的重要组成部分之一，它的作用主要是封闭水利水电工程的孔口，并且根据需要对孔口进行开启或者关闭，从而实现对上下游水位的调节，钢闸门是现代水利水电工程中最广泛使用的一种闸门，由于闸门大多都安装在露天的场所，很多都是长时期浸泡在水中，承受着水流的冲击和压力，在冬天气温下降的时候，还会有冰冻的压力，这些恶劣的客观条件使得闸门的使用寿命远远低于建筑物的寿命，因此要延长闸门的使用寿命，就必须做好闸门的日常维护和防冻措施。
现有技术公开了申请号为：cn201621019259.1一种水利水电闸门门槽防冻装置，包括连接板、门槽、蓄电池、驱动电机和发热管，所述连接板的下方安装有门体，所述门槽通过凹口与门体相连接，所述机壳的上表面设置有接线，所述蓄电池与接线相连接，且机壳的内部安装有蓄电池，所述蓄电池的左侧固定有处理器，所述减速机的下方安装有转轴，所述发热管与供热器电性输入连接，且转轴的内部设置有发热管，所述转轴的外表面镶嵌有桨叶。该水利水电闸门门槽防冻装置，设有全面的发热管，避免结冰影响阀门打开或者关闭作业，设有设置转轴和桨叶，能够加快水流速度，以及设有蓄电池，紧急断电情况也可作业，使之更方便的服务于水利水电工程，更好的治理江河、进行水资源的优化配置。现有技术无法根据水的温度进行智能加热，需要全程无间歇的运作，导致防冻装置的使用寿命严重下降且发热管长时间使用容易导致热交换速度下降，降低热效率。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种自动化信息采集的水利水电闸门门槽防冻装置，以解决现有技术无法根据水的温度进行智能加热，需要全程无间歇的运作，导致防冻装置的使用寿命严重下降且发热管长时间使用容易导致热交换速度下降，降低热效率的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种自动化信息采集的水利水电闸门门槽防冻装置，其结构包括闸门门槽、支撑滑块、温度传感器、吊耳、连接杆、次梁、主梁、边梁、夹层面板、顶止水阀、走行轮、自动化信息采集器、信息处理器，所述闸门门槽与边梁为一体成型构成矩形框结构，所述边梁的前端面均匀安装有两个以上的支撑滑块并与走行轮活动连接，所述主梁与夹层面板机械连接在闸门门槽之间且相互平行，所述次梁与主梁相互交叉且构成十字形结构，所述次梁的底端贯穿于夹层面板且相互固定，所述次梁的顶端固定连接在闸门门槽顶端安装的横板内，所述温度传感器安装在闸门门槽上的三分之一处，所述次梁的顶部外端焊接有吊耳，所述吊耳为两个三角形结构之间通过连接杆固定，所述闸门门槽的内部与温度传感器的连接处安装有顶止水阀，所述自动化信息采集器、信息处理器安装在闸门门槽的外端并位于安装闸门的安装平台上，所述自动化信息采集器、信息处理器与温度传感器通过线缆连接，所述闸门门槽连接有蓄电池、连接轴、调速器、联轴器、推力轴承、密封圈、保温层、散热槽、瓷管、电热体、电热器、衬套、热电偶、螺杆、搅拌叶片、连接法兰、机头，所述蓄电池的电源输出端通过连接轴与调速器采用电连接，所述调速器通过联轴器与推力轴承机械连接，所述螺杆的外表面环绕连接有搅拌叶片并与推力轴承相配合，所述螺杆通过衬套安装在电加热器的内部，所述电加热器上设有两个热电偶，所述散热槽、瓷管、电热体安装在保温层的内部并与电加热器相配合，所述螺杆与推力轴承相对应的一端通过连接法兰与机头机械连接，所述自动化信息采集器连接有太阳能电池板、电池控制器、信号传输模块，所述太阳能电池板、电池控制器电连接于蓄电池，所述自动化信息采集器的电源输入端电连接于蓄电池与调速器，所述自动化信息采集器通过信号处理电路与温度传感器的信号输出端电连接，所述自动化信息采集器的信号传输模块电连接于信息处理器，所述信息处理器由数据接收模块、单片机、光耦、双向可控硅、温度变送单元、a/d转换模块组成，所述数据接收模块通过连接的信号传输模块与单片机采用电连接，所述单片机通过光耦设有的过零触发电路电连接于双向可控硅，所述双向可控硅与电加热器的信号端电连接，所述电加热器的信号输出端连接的热电偶通过温度变送单元电连接于a/d转换模块，所述a/d转换模块的信号输出端电连接单片机的信号端。
进一步地，所述蓄电池与调速器位于闸门门槽的顶端并安装在安装平台内。
进一步地，所述夹层面板的内部底层蒸汽管、夹层蒸汽管、夹层挡板、内腔、线盘。
进一步地，所述内腔的上端设有用于连接蓄电池的线盘，所述内腔的左右两端分别安装有夹层挡板，所述夹层挡板靠近夹层面板内壁的一侧分别凿设有夹层蒸汽管，所述内腔的底端装设有两个底层蒸汽管，所述底层蒸汽管、夹层蒸汽管的蒸汽入口贯穿于散热槽的内部。
进一步地，所述主梁设有两个以上且两两之间设有行走轮，所述自动化信息采集器的信号输出端分别电连接于调速器与信号传输模块。
进一步地，所述夹层面板通过设有的蒸汽管与电加热相贯通，可对门槽的底端进行加热，实现全面加热作用。
进一步地，所述太阳能电池板的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，提高太阳能吸收效率，其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。
进一步地，所述太阳能电池板由玻璃板、第一eva板、电池片、第二eva板、tpt复合膜组成。
进一步地，所述第一eva板与第二eva板之间安装有电池片，所述第一eva板的上表面与玻璃板相互贴合，所述第二eva板的底端面贴合有tpt复合膜。
有益效果
本发明一种自动化信息采集的水利水电闸门门槽防冻装置，本发明采用的电加热的方法加热门槽的表面水层，形成一个不冻的水带，该设计可在闸门工作与闸门不工作下使用，当闸门工作时，通过安装的温度传感器测量门槽表面的水层温度，当水层温度多低，趋近于凝点值时，温度传感器将测量的信号转换成输出信号通过信号处理电路传输到自动化信息采集器，该自动化信息采集器与调速器均通过蓄电池供电，该蓄电池通过电池控制器与太阳能电池板连接，因此，太阳能电池板是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，通过利用自然能源进行发电，具有环保效益，自动化信息采集器接收到的信号通过控制调速器进而带动螺杆上的搅拌叶片进行搅动，使水层处于快速流动状态，再者经过信号传输模块输送到信息处理器，信息处理器的数据接收模块接收到该信号后传输到单片机上，采用规则自寻优的控制算法进行过程控制，电加热器采用双向可控硅控制，由单片机输出通断率控制信号，产生可控硅的过零触发脉冲，测温热电偶输出的mv信号经变送器芯片转换成o～10v的标准信号，再将此信号经a/d转换之后送入单片机，单片机根据输入的各种命令，计算控制量，输出脉冲触发信号，通过过零触发电路驱动双向可控硅，从而控制电加热器进行加热，以此来弥补水层的对流散热量，使其无法达到凝点，不会结冰，当信息处理器未接收到信号传输模块传输的低温信号时，电加热器便不会产生该加热工作，因此通过智能化控制电加热器与调速器的工作，使其不用全程无间隙的运作，可有效的提高设备的使用寿命，当闸门不需要工作时，通过断开蓄电池便停止对自动化信息采集器、信息处理器、调速器的供电，因此设备处于休眠状态下，便不会进行防冻工作，通过设有的蓄电池、温度传感器、调速器、自动化信息采集器、信息处理器，温度传感器对于闸门门槽内的温度进行测量，将测量的温度通过自动化信息采集器进行采集，蓄电池为调速器提供动力能量，调速器转动带动螺杆进行旋转，螺杆上设有的搅拌叶片对门槽内液态水搅拌，在结冰时，也可以对其冰块进行搅碎，将传统的发热管设计成电加热器，信息处理器通过接收到温度传感器的门槽内的水体温度，进而控制电加热器的工作对处于低温度的水体进行加热升温，当水体温度处于合适状态，信息处理器便停止对电加热器的工作，使电加热器不需要进行全程无间歇的运作，提高其使用寿命。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明闸门门叶的组成结构示意图。
图2为本发明闸门门槽的侧视剖面结构示意图。
图3为本发明一种自动化信息采集的水利水电闸门门槽防冻装置的内部剖面结构示意图。
图4为本发明图3的b-b结构示意图。
图5为本发明夹层面板的内部剖面结构示意图。
图6为本发明自动化信息采集器的信息采集流程框图。
图7为本发明信息处理器的硬件框图。
图8为本发明太阳能电池板的结构示意图。
图中：闸门门槽-1、支撑滑块-2、温度传感器-3、吊耳-4、连接杆-5、次梁-6、主梁-7、边梁-8、夹层面板-9、顶止水阀-10、走行轮-11、自动化信息采集器-12、信息处理器-13、蓄电池-101、连接轴-102、调速器-103、联轴器-104、推力轴承-105、密封圈-106、保温层-107、散热槽-108、瓷管-109、电热体-110、电热器-111、衬套-112、热电偶-113、螺杆-114、搅拌叶片-115、连接法兰-116、机头-117、底层蒸汽管-901、夹层蒸汽管-902、夹层挡板-903、内腔-904、线盘-905、太阳能电池板-121、电池控制器-122、信号传输模块-123、数据接收模块-131、单片机-132、光耦-133、双向可控硅-134、温度变送单元-135、a/d转换模块-136、玻璃板-1211、第一eva板-1212、电池片-1213、第二eva板-1214、tpt复合膜-1215。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
请参阅图1-图7，本发明提供一种自动化信息采集的水利水电闸门门槽防冻装置，其结构包括闸门门槽1、支撑滑块2、温度传感器3、吊耳4、连接杆5、次梁6、主梁7、边梁8、夹层面板9、顶止水阀10、走行轮11、自动化信息采集器12、信息处理器13，所述闸门门槽1与边梁8为一体成型构成矩形框结构，所述边梁8的前端面均匀安装有两个以上的支撑滑块2并与走行轮11活动连接，所述主梁7与夹层面板9机械连接在闸门门槽1之间且相互平行，所述次梁6与主梁7相互交叉且构成十字形结构，所述次梁6的底端贯穿于夹层面板9且相互固定，所述次梁6的顶端固定连接在闸门门槽1顶端安装的横板内，所述温度传感器3安装在闸门门槽1上的三分之一处，所述次梁6的顶部外端焊接有吊耳4，所述吊耳4为两个三角形结构之间通过连接杆5固定，所述闸门门槽1的内部与温度传感器3的连接处安装有顶止水阀10，所述自动化信息采集器12、信息处理器13安装在闸门门槽1的外端并位于安装闸门的安装平台上，所述自动化信息采集器12、信息处理器13与温度传感器3通过线缆连接，所述闸门门槽1连接有蓄电池101、连接轴102、调速器103、联轴器104、推力轴承105、密封圈106、保温层107、散热槽108、瓷管109、电热体110、电热器111、衬套112、热电偶113、螺杆114、搅拌叶片115、连接法兰116、机头117，所述蓄电池101的电源输出端通过连接轴102与调速器103采用电连接，所述调速器103通过联轴器104与推力轴承105机械连接，所述螺杆114的外表面环绕连接有搅拌叶片115并与推力轴承105相配合，所述螺杆114通过衬套112安装在电加热器111的内部，所述电加热器111上设有两个热电偶113，所述散热槽108、瓷管109、电热体110安装在保温层107的内部并与电加热器111相配合，所述螺杆114与推力轴承105相对应的一端通过连接法兰116与机头117机械连接，所述自动化信息采集器12连接有太阳能电池板121、电池控制器122、信号传输模块123，所述太阳能电池板121、电池控制器122电连接于蓄电池101，所述自动化信息采集器12的电源输入端电连接于蓄电池101与调速器104，所述自动化信息采集器12通过信号处理电路与温度传感器3的信号输出端电连接，所述自动化信息采集器12的信号传输模块123电连接于信息处理器13，所述信息处理器13由数据接收模块131、单片机132、光耦133、双向可控硅134、温度变送单元135、a/d转换模块136组成，所述数据接收模块131通过连接的信号传输模块123与单片机132采用电连接，所述单片机132通过光耦133设有的过零触发电路电连接于双向可控硅134，所述双向可控硅134与电加热器11的信号端电连接，所述电加热器11的信号输出端连接的热电偶113通过温度变送单元135电连接于a/d转换模块136，所述a/d转换模块136的信号输出端电连接单片机132的信号端，所述蓄电池101与调速器103位于闸门门槽1的顶端并安装在安装平台内，所述夹层面板9的内部底层蒸汽管901、夹层蒸汽管902、夹层挡板903、内腔904、线盘905，所述内腔904的上端设有用于连接蓄电池101的线盘905，所述内腔904的左右两端分别安装有夹层挡板903，所述夹层挡板903靠近夹层面板9内壁的一侧分别凿设有夹层蒸汽管902，所述内腔904的底端装设有两个底层蒸汽管901，所述底层蒸汽管901、夹层蒸汽管902的蒸汽入口贯穿于散热槽108的内部，所述主梁7设有两个以上且两两之间设有行走轮11，所述自动化信息采集器12的信号输出端分别电连接于调速器103与信号传输模块123，所述夹层面板9通过设有的蒸汽管与电加热111相贯通，可对门槽的底端进行加热，实现全面加热作用，所述太阳能电池板121的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，提高太阳能吸收效率，其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。
本发明采用的电加热的方法加热门槽的表面水层，形成一个不冻的水带，该设计可在闸门工作与闸门不工作下使用，当闸门工作时，通过安装的温度传感器3测量门槽表面的水层温度，当水层温度多低，趋近于凝点值时，温度传感器3将测量的信号转换成输出信号通过信号处理电路传输到自动化信息采集器12，该自动化信息采集器12与调速器103均通过蓄电池101供电，该蓄电池101通过电池控制器122与太阳能电池板121连接，因此，太阳能电池板12是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，通过利用自然能源进行发电，具有环保效益，自动化信息采集器12接收到的信号通过控制调速器103进而带动螺杆114上的搅拌叶片115进行搅动，使水层处于快速流动状态，再者经过信号传输模块123输送到信息处理器13，信息处理器13的数据接收模块131接收到该信号后传输到单片机132上，采用规则自寻优的控制算法进行过程控制，电加热器111采用双向可控硅134控制，由单片机132输出通断率控制信号，产生可控硅的过零触发脉冲，测温热电偶113输出的mv信号经变送器芯片转换成o～10v的标准信号，再将此信号经a/d转换之后送入单片机132，单片机132根据输入的各种命令，计算控制量，输出脉冲触发信号，通过过零触发电路驱动双向可控硅，从而控制电加热器111进行加热，以此来弥补水层的对流散热量，使其无法达到凝点，不会结冰，当信息处理器13未接收到信号传输模块123传输的低温信号时，电加热器111便不会产生该加热工作，因此通过智能化控制电加热器111与调速器103的工作，使其不用全程无间隙的运作，可有效的提高设备的使用寿命，当闸门不需要工作时，通过断开蓄电池101便停止对自动化信息采集器12、信息处理器13、调速器103的供电，因此设备处于休眠状态下，便不会进行防冻工作。
实施例2
请参阅图1-图8，所述太阳能电池板121由玻璃板1211、第一eva板1212、电池片1213、第二eva板1214、tpt复合膜1215组成，所述第一eva板1212与第二eva板1214之间安装有电池片1213，所述第一eva板1212的上表面与玻璃板1211相互贴合，所述第二eva板1214的底端面贴合有tpt复合膜1215。
太阳能电池板121是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”，玻璃板1211位钢化玻璃，其作用为保护发电主体如电池片，eva板主要是用来粘结固定钢化玻璃和发电主体如电池片，透明eva材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的eva易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了eva本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如eva胶连度不达标，eva与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起eva提早老化，影响组件寿命；电池片1213主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣，晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜；薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。
本发明所述的联轴器104用来联接不同机构中的两根轴主动轴和从动轴使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本发明解决的问题是现有技术无法根据水的温度进行智能加热，需要全程无间歇的运作，导致防冻装置的使用寿命严重下降且发热管长时间使用容易导致热交换速度下降，降低热效率，本发明通过上述部件的互相组合，通过设有的蓄电池、温度传感器、调速器、自动化信息采集器、信息处理器，温度传感器对于闸门门槽内的温度进行测量，将测量的温度通过自动化信息采集器进行采集，蓄电池为调速器提供动力能量，调速器转动带动螺杆进行旋转，螺杆上设有的搅拌叶片对门槽内液态水搅拌，在结冰时，也可以对其冰块进行搅碎，将传统的发热管设计成电加热器，信息处理器通过接收到温度传感器的门槽内的水体温度，进而控制电加热器的工作对处于低温度的水体进行加热升温，当水体温度处于合适状态，信息处理器便停止对电加热器的工作，使电加热器不需要进行全程无间歇的运作，提高其使用寿命，具体如下所述：
所述闸门门槽1连接有蓄电池101、连接轴102、调速器103、联轴器104、推力轴承105、密封圈106、保温层107、散热槽108、瓷管109、电热体110、电热器111、衬套112、热电偶113、螺杆114、搅拌叶片115、连接法兰116、机头117，所述蓄电池101的电源输出端通过连接轴102与调速器103采用电连接，所述调速器103通过联轴器104与推力轴承105机械连接，所述螺杆114的外表面环绕连接有搅拌叶片115并与推力轴承105相配合，所述螺杆114通过衬套112安装在电加热器111的内部，所述电加热器111上设有两个热电偶113，所述散热槽108、瓷管109、电热体110安装在保温层107的内部并与电加热器111相配合，所述螺杆114与推力轴承105相对应的一端通过连接法兰116与机头117机械连接，所述自动化信息采集器12连接有太阳能电池板121、电池控制器122、信号传输模块123，所述太阳能电池板121、电池控制器122电连接于蓄电池101，所述自动化信息采集器12的电源输入端电连接于蓄电池101与调速器104，所述自动化信息采集器12通过信号处理电路与温度传感器3的信号输出端电连接，所述自动化信息采集器12的信号传输模块123电连接于信息处理器13，所述信息处理器13由数据接收模块131、单片机132、光耦133、双向可控硅134、温度变送单元135、a/d转换模块136组成，所述数据接收模块131通过连接的信号传输模块123与单片机132采用电连接，所述单片机132通过光耦133设有的过零触发电路电连接于双向可控硅134，所述双向可控硅134与电加热器11的信号端电连接，所述电加热器11的信号输出端连接的热电偶113通过温度变送单元135电连接于a/d转换模块136，所述a/d转换模块136的信号输出端电连接单片机132的信号端。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。