一种智能旋转式鱼道驱鱼装置的制作方法

本实用新型涉及到水利水电工程领域，更加具体来说是一种用于水电站鱼道驱鱼的智能旋转式鱼道驱鱼装置。

背景技术：

为了满足防洪、灌溉、发电、航运和供水等各种要求，常需在河流上修建水利水电工程建筑，以形成水库、抬高水位、调节径流。水利水电工程的建设在为人类带来巨大利益的同时，也使河流生物连续性遭到破坏，阻断了洄游及半洄游性鱼类的通道，使河流生物多样性降低。为了保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性，目前采取的主要修复措施是在水电水利工程中修建过鱼设施，主要包括鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等。

鱼道是闸坝或天然障碍处为鱼类洄游而兴建的一种过鱼建筑物，鱼道布置在水利枢纽两侧的非泄洪与发电坝段水流较平缓的区域，其作用是引导鱼类从电站下游进入上游，主要承担鱼类通过的作用，是降低闸坝对鱼类生存和繁殖干扰的一种生态措施。升鱼机是鱼道的一种形式，通过更为快速的方法使鱼类通过水工建筑；现有的鱼道大都是修建在拦河建筑物的人工水槽，难以满足当地鱼类对流速、流态的要求，一般情况下鱼类进入到鱼道后，可能会在鱼道部分区域聚集不前进，导致集鱼厢无法快速收集鱼类以进行下一步运输工作，过鱼效率低。如若采用人工干预集鱼，会潜在环保及生态问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种用于水电站鱼道驱赶鱼类进入集鱼厢的智能旋转式鱼道驱鱼装置，该装置可实现自动驱赶鱼类，减少人工干预和对生态环保影响。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实施的，具体是一种智能旋转式鱼道驱鱼装置，用于修建在水电站的过鱼设施中进行驱鱼，该过鱼设施包括鱼道和设置在鱼道终端的集鱼厢升降井，鱼道的进鱼口设置在水电站下游，在鱼道临近进鱼口的位置设有检修叠闸门，其特征在于：所述驱鱼装置包括行走机构、拦鱼电栅和拦鱼栅转动机构，所述行走机构包括行走小车和对称分布在鱼道两侧墙顶面的行走轨道，所述行走轨道的起始端设置在临近检修叠闸门的位置，终端沿着鱼道延伸至集鱼厢升降井处，行走小车置于行走轨道上，并在行走轨道上来回移动；所述拦鱼电栅通过拦鱼栅转动机构竖向吊设在鱼道内，并在驱鱼过程中与鱼道相互垂直，将鱼道分隔成临近集鱼厢升降井的驱鱼区和临近检修叠闸门的进鱼区；所述拦鱼栅转动机构包括驱动机构、旋转机构和旋转吊杆，所述驱动机构安装在行走小车上，旋转吊杆上端通过旋转机构与驱动机构的驱动轴连接，并由驱动机构驱动其转动，旋转吊杆下端与拦鱼电栅通过弹性连接构件连接，并在连接部位的两侧对称设有平衡斜拉杆。

本实用新型进一步的技术方案：所述驱鱼装置还包括控制柜、设置在驱鱼区的摄像头和激光限位装置，所述激光限位装置包括安装在行走小车上的激光发射仪和设置行走轨道终端的激光定位板；所述摄像头正对鱼道的驱鱼区，摄像头和激光限位装置的信号输出端与控制柜的信号输入端连接，控制柜的信号输出端与驱动机构、行走小车的驱动机构以及拦鱼电栅的通电控制端连接。

本实用新型进一步的技术方案：所述行走轨道的起点距离检修叠闸门的距离为5～10m，终点延伸至集鱼厢升降井两侧；所述行走小车包括行走支架和对称设置在行走支架两端底部的行走轮，所述驱动机构通过支撑架安装在行走支架上，旋转吊杆的下端穿过行走支架的中心位置与拦鱼电栅顶部中心位置。

本实用新型较优的技术方案：在旋转吊杆与拦鱼电栅连接端设有水平连接杆，水平连接杆与旋转吊杆刚性连接，水平连接杆通过弹性连接构件与拦鱼电栅连接，两平衡斜拉杆对称设置在水平连接杆两侧，其中一端与水平连接杆滑动连接，另一端与拦鱼电栅铰链连接；所述弹性连接构件为至少两根连接弹簧。

本实用新型较优的技术方案：所述旋转机构包括旋转支座、端面适应轴承和支座承力轴承，所述旋转支座安装在行走小车顶部中心位置，旋转吊杆上端穿过行走小车的支架和旋转支座与驱动机构的驱动杆连接，在旋转支座与旋转吊杆接触部位的上下端分别设有端面适应轴承和支座承力轴承，旋转吊杆通过端面适应轴承和支座承力轴承与旋转支座旋转连接；所述的端面适应轴承为双列球面调心滚子轴承，支座承力轴承为推力调心滚子轴承。

本实用新型较优的技术方案：所述的拦鱼电栅包括绝缘网格栅和布设在网格栅中部的镀锌管电级组，镀锌管电级组的传输线通过穿过旋转吊杆，并从旋转吊杆顶端引出；所述拦鱼电栅的高度和宽度与鱼道的通道高度和宽度相匹配，拦鱼电栅的两侧与鱼道两侧墙及底边与鱼道底面均设有10～20mm的间距。

本实用新型较优的技术方案：所述驱动机构为三合一的驱动电机或电动推杆，当驱动机构为驱动电机时，其驱动电机通过支撑架安装在行走小车的行走支架上，驱动杆直接与旋转吊杆的控制端连接，并控制旋转吊杆正向或反向90°旋转；当驱动机构为电动推杆时，电动推杆的驱动杆通过90°弯折杆与旋转吊杆的控制端连接，电动推杆竖直铰链在支撑架上，并可在平面内旋转，电动推杆工作时推动90°弯折杆旋转带动旋转吊轴正向或反向90°旋转。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型设有行走机构，可在鱼道内自动行走，通过弱小电波将鱼类驱赶至集鱼厢内，能够快速收集鱼类以进行下一步运输工作，大大增加了鱼道的过鱼效率。

(2)本实用新型中的拦鱼栅是采用镀锌管电级组，产生合理范围电波，自动以驱赶鱼类，减少了人工干预和对生态环保影响；所述电栅及整体结构采用高强度绝缘包层，人可触碰，且设备工作是对电网无干扰和辐射，安全性强。

(3)本实用新型的拦鱼电栅通过旋转吊杆安装在行走机构的支撑架上，可以实现拦鱼电栅的自动旋转，在驱赶鱼类时便可转至将鱼道封堵，避免鱼类游向反方向，在不驱赶鱼类时，便可旋转至鱼道平行的位置，方便鱼类正常通过。

(4)本实用新型中旋转吊杆通过斜拉杆和连接弹簧共同与拦鱼电栅连接，可适应电栅重力不平衡、吊杆偏摆及不同水动力情况产生的拦鱼电栅倾斜和振动，加强了拦鱼电栅的工作可靠性。

(5)本实用新型的旋转吊杆采用了推力调心滚子轴承作为端部适应轴承，可以适应一定范围内的驱动机构对旋转吊杆产生的振动和摆动。

(6)本实用新型中的驱鱼装置可以实现自动控制，在鱼道内鱼类达到一定数量后便可自动控制进行驱鱼工作，将鱼快速驱赶至集鱼厢内，大大增加了鱼道的过鱼效率。

本实用新型整体安装拆卸简单，适应性强，维护少且易于维护，实现了自动驱赶鱼类，快速收集鱼类以进行下一步运输工作，大大增加了鱼道的过鱼效率，减少了人工干预和对生态环保影响，且安全性高。

附图说明

图1是本实用新型的驱动机构为电机的整体结构示意图；

图2是本实用新型的驱动机构为推杆的整体结构示意图；

图3是本实用新型的驱鱼状态布置图；

图4是本实用新型的过鱼状态布置图；

图5是本实用新型的控制原理图；

图6是本实用新型中电机驱动机构的结构示意图；

图7是本实用新型中电动推杆驱动机构的结构示意图；

图8是本实用新型中电动推杆驱动机构的平面图；

图9是本实用新型的驱鱼流程图。

图中：1—拦鱼电栅，100—镀锌管电级组，2—旋转吊杆，3—行走小车，4—驱动机构，400—支撑架，401—90°弯折杆，5—旋转机构，500—旋转支座，501—端面适应轴承，502—支座承力轴承，6—弹性连接构件，7—平衡斜拉杆，8—水平连接杆，9—鱼道，900—侧墙，901—进鱼口，902—驱鱼区，903—进鱼区，10—检修叠闸门，11—集鱼厢升降井，12—摄像头，13—激光发射仪，14—激光定位板，15—控制柜，16—行走轨道，17—三级消力池，18—二级消力池，19—一级消力池，20—闸阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图9均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例中提供的一种智能旋转式鱼道驱鱼装置，用于修建在水电站的过鱼设施中进行驱鱼，如图3和图4所示，该过鱼设施包括鱼道9和设置在鱼道终端的集鱼厢升降井11，并在集鱼厢升降井11的位置设有三级消力池17、二级消力池18和一级消力池19，对进入集鱼厢升降井11的水进行消力后排出，并在一级消力池19的排水口设有闸阀20。鱼道9布置在水利枢纽两侧的非泄洪与发电坝段水流较平缓的区域，鱼道9的进鱼口901设置在水电站下游，其进鱼口901设置成分散式进鱼口，在鱼道临近进鱼口901的位置设有检修叠闸门10。如图1和图2所示，所述驱鱼装置包括行走机构、拦鱼电栅1和拦鱼栅转动机构，所述行走机构包括行走小车3和对称分布在鱼道9两侧墙900顶面的行走轨道16，所述行走轨道16的起始端设置在距离检修叠闸门10长度5～10m位置，行走轨道16的终端沿着鱼道9延伸至集鱼厢升降井11两侧，所述行走小车3包括行走支架和对称设置在行走支架两端底部的行走轮，行走小车3置于行走轨道16上，并在行走轨道16上来回移动。所述拦鱼电栅1通过拦鱼栅转动机构竖向吊设在鱼道9内，并在驱鱼过程中与鱼道9相互垂直，将鱼道9分隔成临近集鱼厢升降井11的驱鱼区902和临近检修叠闸门10的进鱼区903。所述拦鱼栅转动机构包括驱动机构4、旋转机构5和旋转吊杆2，所述驱动机构4通过支撑架400安装在行走小车3的行走支架中心位置，并通过旋转机构5和旋转吊杆2连接，旋转吊杆2的下端穿过行走支架的中心位置与拦鱼电栅1顶部中心位置连接，在行走小车3的带动下拦鱼电栅1可沿着鱼道移动驱鱼；在驱动机构4的作用下，可控制拦鱼栅1正向或方向转动90度。

实施例中的智能旋转式鱼道驱鱼装置，如图1和图2所示，所述的拦鱼电栅1包括绝缘网格栅和布设在网格栅中部的镀锌管电级组100，镀锌管电级组100的传输线通过穿过旋转吊杆2，并从旋转吊杆2顶端引出；所述拦鱼电栅1的高度和宽度与鱼道9的通道高度和宽度相匹配，拦鱼电栅1的两侧与鱼道9两侧墙及底边与鱼道9底面均设有10～20mm的间距。在旋转吊杆2与拦鱼电栅1连接端设有水平连接杆8，水平连接杆8与旋转吊杆2刚性连接，水平连接杆8通过弹性连接构件6与拦鱼电栅1连接，所述弹性连接构件6为至少两根连接弹簧，在水平连接杆8两侧对称设置两平衡斜拉杆7，平衡斜拉杆7其中一端与水平连接杆8滑动连接，另一端与拦鱼电栅1铰链连接。

实施例中的智能旋转式鱼道驱鱼装置，如图6和图7所示，其所述旋转机构5包括旋转支座500、端面适应轴承501和支座承力轴承502，所述旋转支座500安装在行走小车3顶部中心位置，旋转吊杆2上端穿过行走小车3的支架和旋转支座500与驱动机构4的驱动杆连接，在旋转支座500与旋转吊杆2接触部位的上下端分别设有端面适应轴承501和支座承力轴承502，旋转吊杆2通过端面适应轴承501和支座承力轴承502与旋转支座500旋转连接；所述的端面适应轴承501为双列球面调心滚子轴承，支座承力轴承502为推力调心滚子轴承。所述驱动机构4为三合一的驱动电机或电动推杆，当驱动机构为驱动电机时，如图6所示，其驱动电机通过支撑架400安装在行走小车3的行走支架上，驱动杆直接与旋转吊杆2的控制端连接，并控制旋转吊杆2正向或反向90°旋转；当驱动机构为电动推杆时，如图7和图8所示，电动推杆的驱动杆通过90°弯折杆401与旋转吊杆2的控制端连接，电动推杆竖直铰链在支撑架400上，并可在平面内旋转，电动推杆工作时推动90°弯折杆401旋转带动旋转吊轴正向或反向90°旋转。

实施例中的智能旋转式鱼道驱鱼装置，如图3至图5所示，所述驱鱼装置还包括控制柜15、设置在驱鱼区902的摄像头12和激光限位装置，所述激光限位装置包括安装在行走小车3上的激光发射仪13和设置行走轨道16终端的激光定位板14；所述摄像头12正对鱼道9的驱鱼区902，摄像头12和激光限位装置的信号输出端与控制柜15的信号输入端连接，控制柜15的信号输出端与驱动机构4、行走小车3的驱动机构以及拦鱼电栅1的通电控制端连接。通过激光发射仪13和激光定位板14限定行走小车3在行走轨道16上的行走距离，控制行走小车3行走至集鱼厢升降井11两侧时便停止行走，并沿着原路返回。

本实用新型通过摄像头12监控并智能识别鱼道内鱼类数量，当到达控制系统预设数量时，控制台发出信号，驱鱼装置的驱动机构4自动开始工作，带动旋转吊杆2和拦鱼电栅1旋转，使拦鱼电栅1与水流方向垂直，传输电缆供电，拦鱼电栅1产生电波。驱鱼装置的行走机构工作，使驱鱼装置沿行走轨道16向集鱼厢升降井11方向行走，驱赶鱼类进入集鱼厢。驱鱼工作完毕，驱鱼装置驱动机构4运行，吊杆旋转至初始状态，行走机构运行，行走至初始位置，装置恢复至初始过鱼状态。

本实用新型中基于图像判别系统包括如下六个环节：1、图像获取；2、摄像机标定；3、特征提取；4、图像匹配；5、数字计量；6、信号传输。

摄像头采集图像后得到预处理信号，通过以太网或4g/5g模块传输至位于驱鱼装置机架上控制柜15中的状态监测服务器，结合控制柜15的状态监测系统，实现设备状态数据的实时显示和实时存储。服务器的状态监测与智能诊断系统cma软件基于b/s架构，在接入外网/局域网的情况下，可以通浏览器远程访问，并可设置相关登录权限。cma支持webapi接口和tcp/ip以及opc通讯方式，可实现与其它第三方系统数据交互。图像采集兼顾红外图像、光学图像两类信号，其中光学图像信号采取双目摄像头，通过视差分析完成齿形的三维重构。设备选型为：英特尔realsensecamerad415双目结构光红外深度相机(activeirstereo)。小车运行状态判别采用激光传感器，集鱼厢上方布设激光定位板，实时监测驱鱼装置位置，将这一信息反馈至控制柜。采集系统ad转换采用ads8413，双通道同步采样，要求采样率1m以上；控制柜15的控制处理系统采用zynq系列fpgaxc7z020-2clg4841，并对采集到的图像信号进行运算处理。系统采用以太网对外界进行传输数据，模块内运行linux操作系统，整体模块采用12v直流供电；数据通信可以采取有线传输和无线传输两种方式：1)有线传输与驱鱼装置供电电缆并行的光缆，只需要一个光电转换模块即可；2)无线传输主要用于图像识别系统与装置运行状态传输，采取gprs方式传输，选择型号为zr2000的4g工业级无线路由器构建传输系统环境。通过有线/无线网络将信号发送至位于控制台的上位机，实现远程数据监控与指示控制。

实施例中的智能旋转式鱼道驱鱼装置驱鱼的方法，如图9所示，其特征在于具体步骤如下：

(1)在水电站下游的鱼进入鱼道前，行走小车置于行走轨道临近进鱼口的一端，拦鱼电栅1与水流方向平行，如图4所示，此时鱼道呈敞开状，鱼通过鱼道9的分散式进鱼口904进入鱼道9的进鱼区903，进鱼区903的鱼通过敞开的拦鱼电栅1进入驱鱼区902内；

(2)通过图像采集的方式监控鱼道驱鱼区902内的鱼量，在鱼量达到运输要求时，便通过控制柜控制拦鱼电栅旋转90°，如图3所示，将鱼道9的进口挡住，并同时控制行走小车3沿着鱼道9朝向集鱼厢升降井11的方向移动，带动拦鱼电栅1将鱼道驱鱼区902的鱼驱赶至集鱼厢内；所述拦鱼电栅在驱鱼过程中发出影响范围在1.5m内的电波对鱼进行自动驱赶；

(3)在拦鱼电栅1将鱼道内的鱼驱赶至集鱼厢后，便自动控制行走小车3沿着鱼道反方向朝检修叠梁门10的方向移动，并在移动前或移动到起始端时，控制拦鱼电栅1旋转90°恢复鱼道的通行。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。