一种明渠智能量测控制一体化闸门的制作方法

本发明涉及水利机械仪器工程技术领域，具体涉及一种明渠智能量测控制一体化闸门。

背景技术：

超声波流量计适用于液体、气体和多相混合物流体测量。针对灌区而言，根据所测对象不同分为管道超声波流量计与渠道超声波流量计；根据类型不同，分为被动型与主动型。对比主动式三种原理的超声波流量计，传播速度时差法测量精度最高，适用于范围最广，大管径大渠道都可以使用，但对于含有杂质过多的液体的精度较差，且测量时换能器的上游需要进行消气、沉淀、过滤；多普勒超声波流量计精度次之，一般只适用于含悬浮颗粒、气泡等多相流相介质的液体，介质中必须含有散射体；波束偏移法在液体流速大时使用，速度小时精度非常差。目前多声道超声波流量计已经开始慢慢被应用到工程中，特别是对于大渠道大管道液体流量的测量。

但是，针对目前而言多声道超声波流量计是利用激光或者水准仪安装速度传感器，这样如果两个速度传感器的中心线不同轴，角度每偏转一度会导致速度传感器在水中传播信号衰减40％，若接收的声波信号强度衰减损失过大，就达不到基本电路设计要求采集的最低点时，电信号对应的声波强度，就不能完成相应的电信号捕捉与采集，也就不能够完成测量。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中在测量水流量时，相对设置的传感器的中心线不同轴的缺陷，从而提供一种明渠智能量测控制一体化闸门。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种明渠智能量测控制一体化闸门，包括：

一对安装板，相对设置在进水箱体的两竖直外壁上，在所述进水箱体与进水口相对的一侧设有闸门；

多个传感器，按预定间隔竖直设置在所述安装板上，且一对所述安装板上相对设置的每两个所述传感器处于同一水平线上，以检测所述进水箱体中水的流量。

进一步，在所述安装板上按预定间隔设有若干安装槽，在所述安装槽内设有用于安装所述传感器的安装架。

进一步，所述安装架呈v字型，在所述安装架的v形面上设有用于安装所述传感器的安装孔，所述安装孔与所述传感器的形状相适配。

进一步，在所述安装架上还设有用于固定所述传感器的卡环。

进一步，还用于驱动所述闸门上下运动的电机以及与所述电机连接的手摇装置。

进一步，所述手摇装置包括与所述电机输出轴连接的连接轴和与所述连接轴连接的凹块，以及贯穿所述凹块、与所述凹块活动连接的摇把。

进一步，在所述摇把靠近所述凹块的一端设有用于实现所述摇把与所述连接轴接触或分离的弹性结构。

进一步，在所述连接轴上设有变速箱。

进一步，还包括与所述电机连接的升降机，所述升降机通过丝杠驱动所述闸门升降运动。

进一步，在所述丝杠两侧的箱体内壁上设有支撑架，在所述支撑架上设有用于检测所述电机旋转转数的霍尔传感器。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的明渠智能量测控制一体化闸门，包括：一对安装板，相对设置在进水箱体的两竖直外壁上，在所述进水箱体与进水口相对的一侧设有闸门；多个传感器，按预定间隔竖直设置在所述安装板上，且一对所述安装板上相对设置的每两个所述传感器处于同一水平线上，以检测所述进水箱体中水的流量。由于闸门的上下运动，使得不同深度的水流速分布不均匀，因此，每一水层的流速不同，将安装板和传感器固定安装在进水箱体的两侧的外壁上，使相对设置的每两个传感器处于同一水平线上，可以对经过进水箱体的不同水层的流速进行准确测量，保证了传感器信号采集的强度，从而使得测量的流量值更加的精准。

2.本发明提供的明渠智能量测控制一体化闸门，所述安装架呈v字型，在所述安装架的v形面上设有用于安装所述传感器的安装孔，所述安装孔与所述传感器的形状相适配。将安装架设置成v字型，增加了传感器安装的稳定性，避免了传感器的脱落。

3.本发明提供的明渠智能量测控制一体化闸门，还包括用于驱动所述闸门上下运动的电机以及与所述电机连接的手摇装置。手摇装置可以实现电动驱动与手动驱动的互补，在电机失效或者没有电时，操作手摇装置也可以驱动流量计继续完成检测工作，进一步保证了测量的准确性和有效性。

4.本发明提供的明渠智能量测控制一体化闸门，在所述摇把靠近所述凹块的一端设有用于实现所述摇把与所述连接轴接触或分离的弹性结构。增加弹性结构，使得在需要手动驱动电机旋转时，只需要推动摇把与连接轴连接，不需要另外加空间进行安装，并且不需要拆卸摇把，便于使用；同时也防止了摇把出现丢失的情况，且在电动驱动的情况下，摇把与连接轴分离，防止连接轴带动摇把旋转带来的一系列干涉问题。

5.本发明提供的明渠智能量测控制一体化闸门，在所述连接轴上设有变速箱。设置变速箱的作用是增加手摇装置旋转转数，使得手摇装置手动旋转时可以达到电机正常工作时的旋转转数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的明渠智能量测控制一体化闸门的结构示意图；

图2为本发明提供的电控箱的结构示意图；

图3为本发明提供的保护盖的结构示意图；

图4为传感器安装支架的结构示意图；

图5为封盖的结构示意图；

图6为防水接头的结构示意图；

图7为手摇装置的结构示意图；

图8为箱体内部的立体图；

图9为箱体内部的结构示意图；

附图标记说明：

1-电机驱动器；2-电机安装架；3-电机；4-编码器；5-升降机垫板；6-联轴器；7-升降机；8-键；9-隔板；10-连接轴；11-摇把；12-连接板；13-轴承；14-轴承封盖；15-凹块；16-凹块封盖；17-安装板；18-弹性结构；19-侧板；20-端盖；21-安装箱；22-丝杠；23-箱体；24-滑轨；25-安装孔；26-闸门；27-支撑架；28-霍尔传感器；29-封盖；30-进水箱体；31-盖板；32-安装基座；33-穿线管；34-安装板；35-卡环；36-安装槽；37-传感器；38-安装架；39-架体41-u型架；42-防水圈；44-太阳能电池板；45-太阳能安装架；46-圆管；47-电控箱；48-主机显示柜；49主机显示屏板；50-电池控制器放置格；51-检修设备放置格；52-柜门；53-底座安装孔；54-保护盖；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-8所示，本发明实施例提供的一种明渠智能量测控制一体化闸门，包括：一对安装板34，相对设置在进水箱体30的两竖直外壁上，在所述进水箱体30与进水口相对的一侧设有闸门26；多个传感器37，按预定间隔竖直设置在所述安装板34上，且一对所述安装板34上相对设置的每两个所述传感器37处于同一水平线上，以检测所述进水箱体30中水的流量。

闸门26设置在进水箱体30的出水口处，即进水箱体30的后方。在安装板34上安装有传感器37，在本实施例中，一块安装板34上的传感器37的个数为4个，传感器37的个数根据实际情况而定。该安装板34的长度与进水箱体30竖直外壁的高度相等，安装在安装板34上的传感器37的位置固定，因此，在安装该安装板34时，只要安装板34与进水箱体30的两竖直外壁的边缘处对齐，即可使得每两个相对设置的传感器37处于同一水平线上，进而使得每两个相对设置的传感器37的中心线保持同轴，从而对经过进水箱体30的不同水层的流速进行准确测量，保证了传感器37信号采集的强度，从而使得测量的流量值更加的精准，并解决了由于传感器37的体积较小，很难将两个传感器37准确设置在同一水平线上的问题。

如图3所示，在所述安装板34上按预定间隔设有若干安装槽36，在所述安装槽36内设有用于安装所述传感器37的安装架38。所述安装架38呈v字型，在所述安装架38的v形面上设有用于安装所述传感器37的安装孔25，所述安装孔25与所述传感器37的形状相适配。

如图3-5所示，每块安装板34上的安装槽36的个数为4块，在本实施例中，安装槽36为方形，当然也可以为其他形状。在安装槽36的内部设有安装架38，安装架38与安装槽36的形状相适配。安装架38的截面呈v字型，在v型面上设有安装孔25，安装孔25用于安装传感器37，将安装架38设置成v字型，增加了安装的稳定性，避免了传感器37的脱落。安装架38的v字型的角度根据实际情况而定。在安装板34的背部设置有凹槽，在凹槽里设置有连接线，用于连接各个零件，在安装板34上设置有盖板31。为了保证安装架38的结构稳定性，以及不容易受到损坏，在安装架38的外部设有封盖29，起到了保护传感器37及其安装板34整体的作用，在封盖29上分别设有安装孔与穿线孔，双头螺柱通过安装孔焊接在进水箱体30的外壁，利用螺母把封盖29固定在进水箱体30的外壁上，穿线孔中引出37传感器的传输线，与外接设备连接，在封盖29的两端设置有防水接头，防水接头中有橡胶皮垫进行防水，防止传感器37受潮或进水。

在所述安装架38上还设有用于固定所述传感器37的卡环35。由于传感器37的尺寸较小，一般为20mm左右，安装较为困难，即使安装完也需要进一步固定，因此利用与传感器相适配的卡环35对传感器37进行固定，不仅操作简单，还可以防止由于水流过大，持续对传感器37的冲击力，导致传感器37的脱落，从而影响检测结果的精度现象的发生。

如图6-8所示，还包括用于驱动所述闸门26上下运动的电机3以及与所述电机3连接的手摇装置。在箱体23内设置有电机3和升降机7，在升降机7的底部设置有升降机垫板5，在电机3和升降机垫板5的底部设置有电机安装架2，电机安装架2主要起到了支撑电机3和升降机7的作用。在升降机7中设置有丝杠22，所述升降机7通过丝杠22驱动所述闸门26升降运动。在电机3出现失效或者电池没电时，利用手摇装置驱动电机3转动，进而带动升降机7和丝杠22继续工作，从而完成测量工作。

如图7-8所示，所述手摇装置包括与所述电机3输出轴连接的连接轴10和与所述连接轴10连接的凹块15，以及贯穿所述凹块15、与所述凹块15活动连接的摇把11。在所述摇把11靠近所述凹块15的一端设有用于实现所述摇把11与所述连接轴10接触或分离的弹性结构18。

在进水箱体30的上方设置有箱体23，在箱体23内设有隔板9，将箱体23分成为两个独立的工作空间，连接轴10左端的联轴器6与电机输出轴相连，联轴器6与连接轴10之间通过键8连接，在连接轴10的轴向方向上依次设有连接板12、轴承13、轴承封盖14、连接板12，在连接板12的右端设置有随着连接轴10转动而转动的凹块15，在凹块15的右端设有凹块封盖16，同时在凹块封盖16的右端设有连接板12，凹块15与摇把11活动连接，在连接板12的右端设置安装箱21，连接板12与安装箱21固定连接，摇把11放在安装箱21内，安装箱21包括大致呈u字型的安装板17和设置在安装板17两侧开口处的侧板19，在摇把11与凹块15接触处为方形凸起，在凹块15上设置有与方形凸起相适配的通孔，在连接板12和凹块封盖16上设有允许摇把11插入的孔，在该凸起处设有弹性结构18，在本实施例中，弹性结构18为弹簧，利用弹簧自身的弹力实现摇把11与连接轴10的分离，该凸起的宽度小于摇把11的宽度。在电机3正常工作时，摇把11与凹块15处于分离状态，电机3带动连接轴10旋转，和除摇把11以外的零件旋转，由于电机3在正常工作的状态下，摇把11并未与凹块15连接，因此摇把11不会旋转；在电机失效或没电的情况下，推动摇把11与安装箱21上的端盖20相接触，摇把11压缩弹性结构18，使得摇把11穿过连接板12与凹块封盖16插入至凹块15内，与连接轴10连接成一体件，进而带动电机3旋转，从而驱动流量计继续工作。

在所述连接轴10上设有变速箱(图中未示出)，由于手动驱动电机3旋转时，虽然可以使流量计继续工作，但手摇的转数较低，当在电机3无法工作的情况下，需要及时对闸门26前后水位进行调节，而电控箱47断流过流的水量，在手摇装置的连接轴10转速较低的情况下，不能很好的保证闸门26上升的速度，因而为了提高闸门26上升的速度，更好的调节闸门26前后的水位，达到输配水效果，设置变速箱以提高的连接轴10的旋转转数，变速箱设置在隔板9与升降机7之间，在变速箱里设置齿轮组，可以根据实际所需要的变速比来确定齿轮直径尺寸。

在所述丝杠22两侧的箱体23内壁上设有支撑架27，在所述支撑架27上设有用于检测所述电机3旋转转数的霍尔传感器28。

在本实施例中，电机3为步进电机，电机3是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，当电机驱动器1接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的，同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。但是电机3由于本身的局限性是一种开环的控制系统，一旦产生失步，会影响数控系统的稳定性和控制精度，因而本实施例的电机为步进伺服电机，人为设置一个局部回路系统造成闭环控制，但是为了保证对电机3转数达到紧精确控制，利用霍尔效应，在电机3输出轴的联轴器6上进行钻孔加入磁铁，在丝杠22两侧的箱体23内壁上安装小型的支撑架27，在支撑架27上安装霍尔传感器28，通过编码器4和霍尔传感器28对电机3的实际转数进行计数，从而达到对丝杠22的进程精确控制，磁铁产生磁场，电子在磁场的作用下在两端进行汇集造成电势差，从而被控制电路捕捉到变化，通过变化可以计算出电机转速，然后根据升降机7，通过螺距与转速的变速可以计算出丝杠22升降的距离，从而计算出电机3实际旋转的步数。

在箱体23的内部设有气杆，在需要检查箱体23内部结构时，打开箱门，气杆会自动支撑箱门，从而对箱体23的内部进行检查。在箱体23的上方设置有圆管46，在圆管46上固定安装有两个u型架41，两个u型架41上固定安装有太阳能安装架45，在太阳能安装架45上设置太阳能电池板44，用于采集太阳能，该太阳能电池板44与电机3连接，用于为电机3提供电力来源，在圆管46的顶部设有防水圈42，防止水进入到圆管46中，影响流量计内部零部件正常工作，或腐蚀圆管46。在圆管46的底部与箱体23接触处设置有法兰，主要起到了固定的作用。

在箱体23的底部两侧设置有架体39，该架体39与进水箱体30的两竖直侧壁固定连接，在架体39上设置有滑轨24，闸门26沿着滑轨24的延伸方向运动，在闸门26的与滑轨24接触处，按预定间隔设置在正对闸门来流与去流面板以及闸门两侧有多个牛眼万向轮，使得闸门26与滑轨24之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小闸门26的上升阻力，极大程度的降低了闸门26的启门力，提高了升降机7的工作效率，便于闸门26的升降启闭，达到节省能源的功效。

在架体39的侧壁上设置有穿线管33，用于存放连接线，使得流量计中的各个零件之间电连接。在进水箱体30的底部设置有安装基座32，起到了固定进水箱体30的作用。在架体39的外壁上，安装有保护盖54，保护盖54呈u字型，u字型保护盖54直接通过膨胀螺栓固定在渠道的两侧，用螺母进行卡紧。在保护盖54内，通过量控设备外围的39架体39与保护盖54进行配合，将量控设备整体嵌入到u型保护盖54中，在保护盖54的两侧壁上设置有顶丝孔，通过顶丝孔将量控设备固定。在进水箱体30的进水口处设置有拦污栅，用于除去水流中的漂浮物；在闸门26的四周设置有止水条，该止水条采用不锈钢螺柱与闸门26连接，用不锈钢的扁形钢条进行挤压，然后用不锈钢的燕尾钉进行与架体39固定。

在进水箱体30的一侧设有电控箱47，电控箱47包括主机显示柜48，主机显示柜48分为三个隔层，在第一个隔层设置有主机显示屏板49，检测的实时流量，流速，液位等信息直接可以在主机显示屏板49安装的屏幕上面，屏幕上面按钮，ic卡识别区与二维码，可以通过手机app进行现场扫码，进行识别，二维码对应的主程序直接设置在主板中，利用存储卡进行数据存储。通过无线电系统与手机进行通讯。现场进行数据查看时，即可以刷卡，又可以按钮控制，如果不在现场还可以利用无线电系统把主板中的信息通过手机进行传输显示，远程的对闸门26进行精确的控制，实现多重控制启闭；在第二个隔层为电池控制器放置格50，在电池控制器放置格50中安装有主机电路板，电池，显示控制器，信号传输天线等；在第三个隔层为检修设备放置格51，在检修设备放置格51中放置平常需要的检修工具；每个隔层都设置有柜门52，其中柜门52与主机显示柜48之间通过合页连接，柜门52与各个隔层之间设置有防水塑料带，柜门52上面设置有锁，防止被盗或雨水进入。在主机显示柜48的底部设置有底座安装孔53，通过膨胀螺栓与混凝土地面固定连接。主机显示柜48的侧壁设有通孔，通过该通孔引出连接线与箱体23中引出的连接线线进行通讯对接。

具体工作过程：在测量时，按动设置在箱体23中的电机3上方的电机驱动器1，驱动电机3旋转，电机3驱动升降机7工作，丝杠22带动闸门26做升降运动，由于闸门26的运动位置不同，丝杠22行程发生变化，控制了闸门上下游水位，造成闸门26上下游水位不同，由于39架体由方管制成，中间为空心的，内部放置有水位计，对进水箱体30内部的水位变化进行实时监测，水位计两端有电线与主机显示柜48进行信号对接，在进水箱体30内部的沿水深的垂向方向上，每层水流的速度亦不相同，把通过每层的流量进行叠加就可得到过水断面总流量。由于水位改变导致每层速度不同，经过进水箱体30内的水的流量也会变化，利用一对平行设置的传感器37对不同层的水的流速流量进行检测，电控箱47与传感器37电连接，同时还与外接设备相连，实时掌控水流量的变化，便于管理。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。