一种智能测控闸门远程操控装置的制作方法

本发明涉及水利工程技术领域，具体而言，涉及一种智能测控闸门远程操控装置。

背景技术：

目前，近年来国家在灌区积极推行“供水到户”、“农民用水户协会”等灌溉用水管理制度和灌区基层管理体制改革，有效提升了灌区广大用水户节水、用水计量的意识，为农业灌溉实施“总量控制，定额用水，计量灌溉”管理创造了条件。然而，目前灌区明渠量测水设备虽然较多，如流速仪、自记水位计、超声波水位计、雷达水位计、量水堰、量水槽，以及利用渠道建筑物设施量测水等。但这些方法在量水过程中存在着安装较繁、投资较多、测水不直观、功能单一等问题，尚不满足灌区斗、农末级渠系“运用简单、经济实用、量水直观、符合精度”的量水技术要求。因此，研究解决灌区先进实用、直读方便、满足精度、造价低廉、农户欢迎，适用灌区斗、农末级渠系量水的设备，是新形势下灌区用水管理的迫切需求。

现有的测控一体化闸门采用一体化设计，将闸门控制功能和流量测量功能和远程控制功能的两种或三种集成到一起，适用于新建渠道的闸门自动化和量测水建设，也可用于已建闸门处的闸门自动化和量测水建设，不过需要进行相应的土建改造，费用较高。

目前，大部分装置进行操作闸门的启闭和流量监测时，需要人员走至操作台进行控制，费时费力，工作效率低下，甚至有时不能及时关闭闸门会造成水的溢流等问题，因此需要研究一种能够集闸门自动化、流量测量和实现远程控制三者为一体的控制装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能测控闸门远程操控装置，在不改变现有水利闸门形体和闸门启闭机的基础上，实现对闸门自动化、流量测量和远程控制的目的，以解决操作效率低的问题。

本发明的技术方案是，一种智能测控闸门远程操控装置，包括：基座外壳其设置在所述操作控制台的左侧；显示屏，其设置在所述基座外壳的左上角位置，露于所述外壳表面；按键，其设置在所述基座外壳的右上角位置，露于所述外壳表面；远程控制显示灯，其设置所述按键的右侧，且露于所述外壳表面，显示工作状态；控制系统，其设置在所述基座外壳内的中部，实现流量的测量、启闭机的启闭和远程操控功能；供电系统，其设置在所述基座外壳内的底部，为所述控制系统提供电源；电源开关，其设置在所述操作控制台的右侧底部，控制所述操控台的电源；桅杆，其设置在所述操作控制台的右侧；太阳能电池组件，其设置在所述桅杆上，为所述控制装置提供电能。

进一步地，所述基座外壳为板件结构，且表面进行防氧化腐蚀处理。

进一步地，所述控制系统包括主控电路、电机驱动电路、dtu模块、数据接口和串行接口，所述主控电路与外部的流量测量机构连接，对水的流量进行测量；所述主控电路通过数据接口与所述电机驱动电路连接，控制所述电机驱动电路；所述电机驱动电路与外部的传动机构连接，控制启闭机的启闭操作；所述主控电路通过串行接口连接所述dtu模块；所述dtu模块对所述控制装置进行远程控制。

进一步地，所述主控电路还通过数据接口与所述显示屏、按键连接。

进一步地，所述供电系统包括蓄电池、太阳能控制器、有线电缆和数据接口，所述蓄电池一端通过所述电源开关连接所述主控电路，另一端通过所述有线电缆连接所述太阳能控制器；太阳能控制器一端连接所述蓄电池，另一端通过数据接口连接所述太阳能电池组件。

进一步地，还包括用于吸收太阳光，并将太阳辐射能接转换成电能的光伏组件，所述光伏组件包括若干串、并联而成的太阳能电池；用于储存所述光伏组件所产生电能的蓄电池组，所述光伏组件与所述蓄电池组通过光伏控制器连接，用于对所述蓄电池组进行过充、过放保护；还包括逆变器，其与蓄电池组连接，用于将直流电转换成交流电；

还包括冷却循环单元，所述冷却循环单元与所述光伏组件连接，用于对光伏组件进行冷却降温；

所述冷却单元包括，铺设在所述光伏组件背面的冷却水管、水箱、冷却水塔、水泵、以及水泵控制模块，所述水箱内装有冷却水并与所述冷却水管连接，所述冷却水塔的顶部开设入水口并与所述冷却水管通过一水泵连接，底部开设出水口并与水箱连接，用于对所述冷却水进行降温；

所述水泵还与一水泵控制模块连接，用于控制所述冷却循环单元的启闭；

所述光伏组件设置热电偶元件，用于测量所述光伏组件的表面温度；

所述光伏组件的表面还设置太阳辐射传感器，用于测量太阳辐射强度，并将测量数据传输至所述水泵控制模块，水泵控制模块根据公式(1)计算温度影响系数k：

其中，f表示在δt时间内所述光伏组件表面温度均值，i表示在δt时间内的光伏组件的电流均值，m表示在δt时间内的太阳辐射强度均值，s表示光伏组件的有效吸光面积，w表示在δt时间内面积为s的光伏组件的发电量，θ取15°，e为修正系数，取值为0.95；

当所述温度影响系数k大于0.5时，所述水泵控制模块控制所述水泵运行，冷却循环单元启动，冷却水从水箱进入光伏组件背面的冷却水管中，吸收来自光伏组件的热量，然后在水泵的作用下从所述冷却水塔顶部的入水口进入冷却水塔，经过冷却从底部的出水口流回水箱中，形成冷却水循环系统，从而对光伏组件进行冷却降温，使得所述光伏电站的发电量得到优化；当所述温度影响系数k小于0.05时，光伏组件的温度恢复正常水平，所述水泵控制模块控制所述水泵停止运行。

进一步地，所述冷却水管通过低温焊接或导热胶粘合在所述光伏组件的背面呈s形分布，其间距小于1cm。

进一步地，所述光伏组件内部设置旁路二极管，串联组中的每一块太阳能电池分别与一旁路二极管连接，所述旁路二极管的正极与所述太阳能电池的负极连接，所述旁路二极管的负极与所述太阳能电池的正极连接，用于保护所述光伏组件在工作时不受单个太阳能电池故障的影响。

进一步地，所述光伏控制器一端与所述光伏组件连接，另一端与所述蓄电池组连接，用于保护蓄电池不因过充、过放或倒流而造成损坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的智能测控闸门远程操控装置，适用于现有闸门的现地控制，能够在不改变现有水利闸门形体和闸门启闭机的基础上，实现对水利闸门的现地控制和水流量测量的目的。

尤其，本发明的智能测控闸门远程操控装置通过所述太阳能电池组件、太阳能控制器以及蓄电池为所述控制装置提供电能，无需从外部建设电源电路，降低了改造难度和成本。

尤其是，本发明的智能测控闸门远程操控装置通过dtu模块能够实现对启闭机和流量测量机构的远程控制，操作更加便捷，效率进一步提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能测控闸门远程操控装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的太阳能电池组的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，智能测控闸门远程操控装置包括：包括：基座外壳、显示屏、按键、远程控制显示灯、控制系统、供电系统、电源开关、桅杆和太阳能电池组件。

具体而言，所述基座外壳，为板件结构，采用强度和塑性较好的q235钢加工而成，并在表面喷漆以保护其不被氧化腐蚀。显示屏，其设置在所述基座的左上角位置，露于所述基座上表面，用于显示测控闸门现地控制状态和流量显示。按键，其设置在所述基座的右上角位置，露于所述基座上表面，用于操纵控制系统。远程控制显示灯，其设置在所述“远程”按键的右侧，显示所述控制装置的工作状态。控制系统，其设置在所述基座内的中部，包括主控电路，数据接口，以及连接在主控电路上的电机驱动电路和dtu模块，所述主控电路能够控制所述电机驱动电路和dtu模块，所述主控电路与外部的流量测量机构连接，对水的流量进行测量；所述电机驱动电路与外部的传动机构连接，控制启闭机的启闭操作；所述dtu模块能够实现远程操控功能；所述主控电路通过所述数据接口与所述显示屏、按键连接。供电系统，其设置在所述基座内的底部，包括：蓄电池、太阳能控制器、有线电缆和数据接口，所述蓄电池一端通过所述电源开关与所述主控电路连接，另一端通过所述有线电缆连接所述太阳能控制器；所述太阳能控制器一端连接所述蓄电池，另一端通过数据接口连接所述太阳能电池组件。

本实施例智能测控闸门远程操控装置的工作过程为：所述太阳能电池组件将太阳能转化为电能，通过所述太阳能控制器将电能存储至所述蓄电池内，从而为所述控制装置供电。工作时，打开所述电源开关，所述主电路工作，所述显示屏进入初始化界面。

在普通模式下，通过选择按键，所述主电路控制所述电机驱动电路工作，从而外部传动机构工作，水利闸门开启或关闭，所述主电路工作，外部流量测量机构工作，实现对水流量的测控，所述显示屏实时显示水流量和闸门的启闭状态。

当按动控制台上“远程”键时，远程控制指示灯亮，进入远程控制模式。在远程控制模式下，通过所述dtu登录云服务器，输入相应指令完成对启闭机和流量测量机构的控制操作。

本发明所述为一种智能测控闸门远程操控装置，本发明适用于现有闸门的现地控制改造，能够在不改变现有水利闸门形体和闸门启闭机的基础上，使用太阳能电源实现对水利闸门的现地控制和水流量测量的目的，且具有远程控制功能，操作更加便捷，能够进一步提高工作效率。

请参阅图2所示，其为本发明实施例提供的太阳能电池组的结构示意图；图3为本发明实施例提供的冷却装置的结构示意图。本发明实施例的太阳能电池组件：包括由太阳能电池串、并联组成的光伏组件1，用于吸收太阳光，并将太阳辐射能接转换成电能，用于储存所述光伏组件1所产生电能的蓄电池组2，所述光伏组件1与所述蓄电池组2通过光伏控制器3连接，用于对所述蓄电池组2进行过充、过放保护，逆变器4与蓄电池组2连接，用于将直流电转换成交流电，以及冷却循环单元5，所述冷却循环单元5与所述光伏组件1连接，用于对光伏组件1进行冷却降温。

具体而言，所述光伏组件1内部设置旁路二极管，串联组中的每一块太阳能电池分别与一旁路二极管连接，所述旁路二极管的正极与所述太阳能电池的负极连接，所述旁路二极管的负极与所述太阳能电池的正极连接，用于保护所述光伏组件1在工作时不受单个太阳能电池故障的影响，当一个太阳能电池发生故障时，与之连接的旁路二极管两端形成正向偏压，使所述旁路二极管导通，工作电流绕过故障太阳能电池，经旁路二极管流过，不影响串联组中的其他太阳能电池的正常发电。

具体而言，所述旁路二极管为整流二极管，其规格选用反向峰值击穿电压和最大工作电流均大于光伏电站发电系统的最大运行工作电压及工作电流两倍以上的整流二极管。

具体而言，所述蓄电池组2采用碱性镍镉蓄电池，与普通铅酸蓄电池相比，碱性镍铬蓄电池具有比较好的深循环能力，并且适用不同的环境要求，如高海拔，高温，低温等不同的条件下都能正常使用的电池。

具体而言，所述光伏控制器3与蓄电池组2连接，本发明实施例中采用mppt光伏控制器，一端与所述光伏组件1连接，另一端与所述蓄电池组2连接，充电电压高于保护电压时，自动关断对蓄电池充电，此后当电压掉至维持电压时，蓄电池进入浮充状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态，当蓄电池电压低于保护电压时，控制器自动关闭输出以保护蓄电池不受损坏，当蓄电池再次充电后，又能自动恢复供电，同时采用肖特基二极管有效避免了当所述光伏组件1在不发电时，蓄电池组2的电流反流向光伏组件1，减少发电量损失。

具体而言，所述逆变器4与蓄电池组2连接，用于将蓄电池组2输出的直流电转变成交流电，所述44为并网逆变器，用于将所述蓄电池输出的电能反馈到电网，若电网断电时，需快速的切断供电给电网的线路，以确保在断电时，并网逆变器也会关闭，避免伤害维修电网的人员。

此外，光伏发电的效率会随着温度的升高而降低，为了优化光伏电站的发电量，就需要对光伏组件进行降温处理，本发明设置冷却降温单元5，以达到对所述光伏组件1的冷却降温。

请参阅图2所示，所述冷却单元5包括铺设在所述光伏组件1背面的冷却水管51、水箱52、冷却水塔53、水泵54、以及水泵控制模块55，所述水箱52内装有冷却水与所述冷却水管51连接，所述冷却水塔53的顶部开设入水口与所述冷却水管51通过一水泵54连接，底部开设出水口与水箱52连接，用于对所述冷却水进行降温，所述水泵54还与一水泵控制模块55连接，用于控制所述冷却循环单元的启闭。

具体而言，所述冷却水管51通过低温焊接或导热胶粘合在所述光伏组件1的背面呈s形分布，其间距小于1cm，以保证其接触热阻最小化且所述光伏组件表面散热均匀。

具体而言，所述光伏组件1设置若干热电偶元件，用于测量所述光伏组件1表面的温度，所述光伏组件的表面还设置以及太阳辐射传感器，用于测量太阳辐射强度，

并将测量数据传输至所述水泵控制模块55，水泵控制模块55根据公式(1)计算温度影响系数k：

其中，f表示在δt时间内所述光伏组件1表面温度均值，i表示在δt时间内的光伏组件1的电流均值，m表示在δt时间内的太阳辐射强度均值，s表示光伏组件1的有效吸光面积，w表示在δt时间内面积为s的光伏组件的发电量，θ取15°，e为修正系数，取值为0.95。

当所述温度影响系数k大于0.5时，所述水泵控制模块55控制所述水泵54运行，冷却循环单元5启动，冷却水从水箱52进入光伏组件1背面的冷却水管51中，吸收来自光伏组件1的热量，然后在水泵54的作用下从所述冷却水塔53顶部的入水口进入冷却水塔，经过冷却从底部的出水口流回水箱52中，形成冷却水循环系统，从而对光伏组件进行冷却降温，使得所述光伏电站的发电量得到优化；当所述温度影响系数k小于0.05时，光伏组件1的温度恢复正常水平，所述水泵控制模块55控制所述水泵54停止运行。本领域技术人员可以理解的是，上述各结构的布置，根据实际使用环境及空间大小调整，只需满足能够实现流水作业并能够尽可能的减少空间即可。

上述所述仅为本发明的优选具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明所揭露的技术范围内，可以对相关技术特征进行等同的变化或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。