一种对闸门开度双重校验式监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及水利设施技术领域，尤其涉及一种对闸门开度双重校验式监测装置。


背景技术：

2.闸门是一种通过关闭或开放水通道来进行泄放水流的控制设施，是水利建筑中的重要组成部分，可起到拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等作用。在对水通道中的水流进行调节时，通过调节闸门中闸板的开启程度来控制水通道中水流量的大小，即调节闸门开度来进行控制，以起到拦截、控制以及调节水流量等作用，因此，准确调节的闸门开度是控制闸门的重要前提，通常情况下，利用闸门上安装闸门开度仪对使用中闸门的闸门开度进行直接测量，但是，闸门的应用场所较为复杂，闸门开度仪中的感应部件容易受外界环境因素干扰，因此测得的闸门开度与实际存在一定的误差，进而所测的闸门开度精度不高，且当闸门处于工作状态时，工作人员难以察觉闸门开度的测量误差，若不能及时纠正，会严重影响闸门对水通道的调控效果。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是解决现有技术中所存在的问题，提供一种对闸门开度双重校验式监测装置。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种对闸门开度双重校验式监测装置，该装置运用上述一种对闸门开度双重校验式监测方法测量并校验闸门开度数据，该装置包括设置于闸门上的驱动单元，还包括设置于闸门上的测量单元和校验单元，其中：
6.测量单元，用于测得闸门开度数据；
7.校验单元，用于对测量单元所测得的闸门开度进行对比核验。
8.进一步地，所述闸板上设置有牵引件，所述驱动单元通过牵引件带动闸板进行开合，并由所述测量单元对牵引件的改变量进行测量。
9.进一步地，所述牵引件设置为螺杆，所述螺杆的杆身上开设有与其轴线相平行的切面，由所述驱动单元通过螺杆带动闸板进行开合，并由所述测量单元对螺杆的改变高度进行测量。
10.进一步地，所述牵引件设置为牵引杆，由所述驱动单元通过牵引杆带动闸板进行开合，并由所述测量单元对牵引杆的改变高度进行测量。
11.进一步地，所述牵引件设置为弧形围板，由所述驱动单元通过弧形围板带动闸板进行开合，并由所述测量单元对弧形围板的改变弧长进行测量。
12.进一步地，所述测量单元包括抵靠于牵引件上的取数轮，用于获取数轮转动行程的编码器，以及用于支撑编码器的支撑件；
13.具体地，所述取数轮转动设置于编码器的输入端，所述编码器设置于支撑件的端
部，所述支撑件设置于闸门的闸框上。
14.进一步地，所述校验单元包括设置于牵引件上的刻度标识，用于对刻度标识进行图像采集的相机，以及用于为图像采集过程提供光源的照明灯；
15.具体地，所述刻度标识沿螺杆的轴线方向设置于切面上，或平行于牵引杆的轴线设置于其外表面，亦或平行于弧形围板的圆弧设置于其表面上，所述相机相对应设置于刻度标识的对面，所述照明灯相邻设置于相机的旁侧。
16.进一步地，所述校验单元上还设置有指针，所述指针用于对刻度标识进行指示。
17.进一步地，所述闸门上设置有毛刷，所述毛刷用于对刻度标识进行清理。
18.进一步地，所述牵引件上固定设置有挡块，所述挡块上开设有让位口，所述刻度标识位于让位口内，所述闸门上设置有行程开关，所述行程开关的位置与挡块的位置相对应。
19.进一步地，其还包括一控制单元，所述控制单元分别与驱动单元、测量单元、校验单元和行程开关之间电性相连；
20.具体的，所述控制单元用于控制闸门的启闭，用于获取测量单元所测得的闸门开度，用于对校验单元采集的图像信息进行计算与处理，还用于对闸门开度进行对比核验；
21.另外，所述控制单元可设置为电脑等控制终端，还可以设置为手机、平板等移动终端。
22.进一步地，所述闸框上设置有罩体，所述罩体用于对测量单元、校验单元和牵引件进行封闭。
23.本实用新型具有的优点和积极效果是：
24.(1)本实用新型便于控制、精准可靠，通过测量单元中取数轮和编码器的配合使用，能够测量出与闸门中闸板相连接牵引件的改变量，进而测得闸门开度，且结构简单，测量流程简洁，不易受外界因素的干扰，故对闸门开度的测量效果较好；
25.(2)本实用新型通过采用校验单元，能够对测量单元所测得的闸门开度进行核验，利用相机对牵引件上设置的刻度标识进行拍摄采集，并将获取的闸板的瞬时位置反馈给控制单元，以使控制单元得出对闸门开度测量时间段的改变量，利用所测得的改变量对闸门开度进行对比检验，若校验单元所获得改变量与测量单元闸门所测得的闸门开度相同，或两者的差值在设定阈值范围之内，证明闸门正常工作，测量单元的测量精度较为准确，闸门调控较为精准；若改变量与闸门开度不同且两者的差值超出设定阈值范围，证明测量单元对闸门开度的测量存在异常，以提示工作人员对闸门进行检修，保证闸门对水通道内水流量的调控精度，确保其能稳定工作；校验单元中还设置有照明灯，能够对相机采集牵引件上刻度标识时为其提供光源，保证相机能够获取较为清晰的图像，提高对闸板瞬时位置的采集效果；
26.(3)本实用新型采用毛刷能够对螺杆切面、牵引杆表面以及弧形围板上设有刻度标识的区域进行清理，避免刻度标识被污染而影响对闸板位置的获取；配合使用罩体，能够对测量单元和校验单元进行防护，避免外界环境因素干扰测量单元和校验单元的正常工作。
附图说明
27.图1是本实用新型中实施例1中对闸门开度的监测方法的流程图；
28.图2是闸门开度的监测装置的结构示意图；
29.图3是测量单元的结构示意图；
30.图4是校验单元的结构示意图；
31.图5是控制单元与驱动单元、编码器、相机、照明灯以及行程开关之间的电性控制关系框图；
32.图6是闸门的结构示意图；
33.图7是测量单元与校验单元的结构示意图；
34.图8是闸门的结构示意图；
35.图9是测量单元与校验单元的结构示意图。
36.图中：1、驱动单元；2、牵引件；3、切面；4、取数轮；5、编码器；6、支撑件；7、刻度标识；8、相机；9、照明灯；10、指针；11、挡块；12、行程开关。
具体实施方式
37.为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。
38.实施例1：
39.如图所示，一种对闸门开度的监测装置，该装置包括设置于闸门上的驱动单元1，还包括设置于闸门上的测量单元和校验单元，其中测量单元用于测得闸门开度数据；校验单元用于对测量单元所测得的闸门开度进行对比核验；
40.具体地，在本实用新型由驱动单元1来控制闸板的开启程度，以实现对水通道内水流的调节，利用闸门开度来表示闸门的开启程度，并通过测量单元对闸门开度进行测量，以使工作人员能够根据实际情况对闸门开度进行调节，以便对水通道内的水流进行调控；配合使用校验单元，能够对测量单元所测得的闸门开度进行校验，确保闸门开度的准确性，便于知晓闸门是否处于正常的工作状态，实现水通道对水流的精准输送。一种对闸门开度的监测方法，该方法包括：
41.以图像采集的方式获取闸门中闸板的第一瞬时位置和第二瞬时位置；
42.采用编码器测量的方式获取闸门开度；
43.计算第二瞬时位置和所述第一瞬时位置之间的改变量，利用改变量核验获取的闸门开度是否异常。
44.具体地，利用本实用新型来对闸门的闸门开度进行测量，从而了解闸门中闸板的开启程度，以便于工作人员对水通道中的水流量进行调控，在对闸门开度的测量的同时，采用图像采集的方式获取闸门的第一瞬时位置和第二瞬时位置的数据，通过第二瞬时位置和第一瞬时位置之间距离进行计算，得出闸板开合时的改变量，利用改变量对闸门开度进行校验，检验对闸门开度的测量是否存在异常，以保证闸门对水流量进行精准调节。
45.闸门开度的测量过程与第一瞬时位置和第二瞬时位置的获取过程在同一时间段内进行；为保证对闸门开度校验的准确性，闸门开度的测量与校验过程应同步进行，以保证测得闸门开度的数值应与用于核验的改变量数值之间偏差处于设定阈值内，进而对闸门开度值的准确性进行评判核对。
46.闸板的第二瞬时位置的获取次数为一次，根据第一瞬时位置可以计算出两者之间
的改变量，以通过得到的改变量来评判对闸门开度的测量效果；
47.具体地，在对闸门开度进行测量时，由闸门开度来反映闸板的开合程度，设开始对闸板进行测量时所处的位置为第一瞬时位置，结束对闸板测量时所处的位置为第二瞬时位置，对此过程中第二瞬时位置与第一瞬时位置之间的距离差来表示闸板的变化，从而得出用于检验闸门开度的改变量。
48.闸门开度的校核方式具体包括：
49.对改变量和所述闸门开度进行对比计算，若改变量与闸门开度相同或两者的差值在设定阈值范围之内，则说明所测得的闸门开度无异常；若改变量与闸门开度不同且两者的差值超出设定阈值范围，则说明所测得的闸门开度存在异常，此时生成提示信息进行提醒或直接关停闸门；防止出现意外，其中，设定阈值可根据不同类型规则的闸门进行设定。
50.具体地，通过计算闸板的第二瞬时位置与第一瞬时位置之间的改变量来评判闸门开度是否准确，进而判断闸门对水通道内水流量的调节是否精准，其中，当用于校验的改变量与闸门开度相同或差值在设定阈值内时，则证明对闸门开度的测量较为准确，闸门处于正常工作状态，能够对水流量进行精准调控，闸门可继续工作；反之，若用于校验的改变量与闸门开度之间不同且差值超出设定阈值范围，则证明对闸门开度的测量存在误差，闸门的工作状态存在异常，并对工作人员发出提示信息，提醒其对闸门进行检修和维护。
51.闸板上设置有牵引件2，驱动单元1通过牵引件2带动闸板进行开合，并由测量单元对牵引件2的改变量进行测量；牵引件2设置为螺杆，螺杆的杆身上开设有与其轴线相平行的切面3，由驱动单元1通过螺杆带动闸板进行开合，并由测量单元对螺杆的改变高度进行测量；
52.具体地，由驱动单元1驱动螺杆带动闸板进行运动，工作中的驱动单元1通过螺杆上的螺纹带动其运动，且螺杆的底端与闸门的闸板相连接，因此，驱动单元1会由螺杆带动闸板进行开合，由于闸门的开启程度为闸门中闸板的改变高度，故螺杆的改变高度与闸板的的改变高度相同，所以测量单元测得到的螺杆的改变高度为闸门的闸门开度，校验单元所测螺杆的高度变化为闸板的改变量，故校验单元可通过获取的螺杆高度的改变量来判断闸门开度是否准确。
53.测量单元包括抵靠于牵引件2上的取数轮4，用于获取数轮4转动行程的编码器5，以及用于支撑编码器5的支撑件6；
54.具体地，取数轮4转动设置于编码器5的输入端，当牵引件2采用螺杆时，运动的螺杆通过切面3带动取数轮4进行转动，编码器5设置于支撑件6的端部，支撑件6设置于闸门的闸框上，通过在螺杆上开设与轴线相平行的切面3，以使取数轮4更好的抵靠于螺杆上，以使驱动单元1启动时能够通过驱动螺杆来带动取数轮4平稳转动，由于取数轮4与编码器5的输入端相连接，利用编码器5对取数轮4所转动的圈数进行采集，并且根据取数轮4的自身周长等参数得出螺杆的改变距离，进而测量出闸门的闸门开度。
55.校验单元包括设置于牵引件2上的刻度标识7，用于对刻度标识7进行图像采集的相机8，以及用于为图像采集过程提供光源的照明灯9；
56.具体地，刻度标识7沿螺杆的轴线方向设置于切面3上，相机8相对应设置于刻度标识7的对面，照明灯9相邻设置于相机8的旁侧，本实用新型通过校验单元对测量单元所测得的闸门开度进行校验核对，利用相机8的图像采集功能对切面3上的刻度标识7进行拍摄采
集，并得到相对应的第一瞬时位置对应的刻度值和第二瞬时位置对应的刻度值，利用第一瞬时位置对应的刻度值和第二瞬时位置对应的刻度值之间的改变量对同步进行工作的测量单元所测得的闸门开度进行校验，从而判断测量单元测量的闸门开度是否准确，若计算出的改变量与闸门开度不同且两者的差值超出设定阈值范围，则说明对闸门开度的测量存在误差，闸门的工作状态存在异常；若改变量与闸门开度一致两者的差值在设定阈值范围之内，则证明测量单元的测量结果没有问题，闸门处于正常工作做状态；此外，除设置刻度标识7外，还可以在采用在牵引件2上可镶嵌标尺等方法代替，亦能起到同样的效果，由于闸门的使用场所复杂，校验单元的使用环境可能存在光线较暗的问题，因此照明灯9可在相机8进行拍摄采集时开启，为其提供拍摄过程中所需要的光亮，提高对刻度标识7的采集效果，使其具有较好的清晰度。
57.校验单元上还设置有指针10，指针10用于对刻度标识7进行指示，能够为刻度标识7的采集提供参照基准，确保相机8获取的刻度标识7更加准确。
58.闸门上设置有毛刷，毛刷用于对刻度标识7进行清理；其中毛刷可固定设置于闸门的闸框上，其工作端抵靠于刻度标识的表面上并与其相对应，以确保清理效果，受闸门的使用环境和使用时长的影响，刻度标识7的表面容易被污染物所掩盖，牵引件2在运动时会与毛刷发生相对运动，由毛刷对刻度标识7表面上的污渍和尘土进行清理，保证刻度标识7的清晰程度，以便于校验单元对刻度标识7进行拍摄与获取。
59.牵引件2上固定设置有挡块11，挡块11上开设有让位口，刻度标识7位于让位口内，闸门上设置有行程开关12，行程开关12的位置与挡块11的位置相对应，通过设置让位口，避免对测量单元的测量过程进行干扰，以使取数轮4能够平稳与牵引件2发生相对运动，当牵引件2为螺杆时，当螺杆带动闸板运动时，带动固定在螺杆上的挡块11下降，下降到指定位置时，挡块11会作用于行程开关12上，行程开关12通过与其电性相连的控制单元控制关闭驱动单元1，使闸板停止下降，实现闸门的自动关停。
60.其还包括一控制单元，控制单元分别与驱动单元1、测量单元、校验单元和行程开关12之间电性相连；
61.具体的，控制单元用于控制闸门的启闭，用于获取测量单元所测得的闸门开度，用于对校验单元采集的图像信息进行计算与处理，还用于对闸门开度进行对比核验，控制单元可设置为电脑等控制终端，还可以设置为手机、平板等移动终端，便于实时且清楚对闸门的开启情况进行了解，其中测量单元中的编码器5将所测得的闸门开度传输给控制单元，校验单元将拍摄获取的第一瞬时位置对应的刻度值和第二瞬时位置对应的刻度值反馈给控制单元，并有控制单元计算出闸板的改变量，将所得到改变量和闸门开度进行对比校核，若两者相同或差值在设定阈值范围之内，则证明测量单元所得到的闸门开度较为准确，此时闸门处于正常工作状态，闸门的开启程度精准可控；若两者不同且差值超出设定阈值范围，则证明测量单元对闸门开度测量的不准确，闸门的工作状态存在问题，此时由控制单元生成提示信息并向工作人员进行提示，及时提示工作人员对闸门进行检修和维护。
62.闸门的闸框上设置有罩体，罩体用于对测量单元、校验单元和螺杆进行封闭，避免外界灰尘等杂物进入到内部干扰测量单元和校验单元正常运转，保证测量单元对闸门开度的测量准确度，也确保校验单元具有较佳的校验效果。
63.实施例2
64.如图所示，与上述实施例的区别在于，闸板上设置有牵引件2，驱动单元1通过牵引件2带动闸板进行开合，并由测量单元对牵引件2的改变量进行测量；牵引件2设置为牵引杆，由驱动单元1通过牵引杆带动闸板进行开合，并由测量单元对牵引件2的改变高度进行测量，刻度标识7平行于牵引杆的轴线设置于其外表面；
65.具体地，本实施例可应用于平板闸门上，闸门工作时，驱动单元1通过牵引杆带动闸板进行升降，以使闸门对水通道内的水流量进行调控，驱动单元1牵引杆运动过程中，由测量单元对提升杆的改变高度进行测量，即由牵引杆带动取数轮4转动，从而使编码器5测得闸板的改变高度，同时，校验单元中的相机8对牵引杆的瞬时位置的高度值进行采集，并由控制单元对牵引杆的改变高度进行计算，得出高度差，由所得到的高度差对牵引杆的改变高度进行校验，若高度差与测量单元所测的闸门开度相同，则说明测量单元测量的效果较为精准，闸门处于正常工作状态；反之，若高度差与测量单元所测的闸门开度不同，则说明对闸门开度的测量存在误差，闸门的工作状态存在异常。
66.实施例3
67.如图所示，与上述实施例的区别在于，闸板上设置有牵引件2，驱动单元1通过牵引件2带动闸板进行开合，并由测量单元对牵引件2的改变量进行测量；牵引件2设置为弧形围板，其中闸门的闸板沿闸门的闸框转动，以实现旋转启闭或调整，弧形围板与闸板固定相连，并由驱动单元1通过其带动闸板进行开合，并由测量单元对弧形围板的改变弧长进行测量；刻度标识7平行于弧形围板的圆弧设置于其表面上；
68.具体地，本实施例可应用于旋转闸门上，闸门使用过程中，驱动单元1通过弧形围板沿闸门的闸框进行转动，通过闸板张开程度来调节水通道内水的流量，运动的弧形围板带动闸板于闸门上转动，从而调节闸板得开合程度，弧形围板在运动时，会通过其圆弧曲面带动取数轮4进行转动，使得编码器5通过取数轮4对弧形围板转动的距离进行测量，从而测得闸板开度；同样的，校验单元中的相机8能够对弧形围板瞬时位置上刻度标识7进行采集，并将所采集图像信息传输给控制单元，由控制单元对相机8所采集的图像信息进行处理与计算，得出弧形围板上刻度标识7的距离改变量，利用弧形围板的距离改变量来对闸门开度进行对比校核，若弧形围板的距离改变量与测量单元所测得闸门开度相同或两者差值处于设定阈值范围内，则说明测量单元测量的效果较为精准，此时闸门处于正常工作状态；反之，若弧形围板的距离改变量与测量单元所测得闸门开度不同且两者的差值超出设定阈值范围，则说明对闸门开度的测量存在误差，闸门的工作状态存在异常。
69.另外，上述中的闸门开度为平板闸门的开启高度和旋转闸门的开启程度；闸板的第一瞬时位置和第二瞬时位置可以以闸板的某一刻度值为该状态下的闸板位置；闸门中的设定阈值可根据不同类型规则的闸门进行设定；由于螺杆切面3上、牵引杆表面以及弧形围板上设置的刻度标识7较为微小，故相机8可采用微距成像相机8；上述中所涉及的驱动单元1、取数轮4、编码器5、相机8、控制单元、行程开关12以及照明灯9等设备均为本技术领域现有技术，本实用新型未对其进行改进，其中控制单元与照明灯9、相机8、编码器5和行程开关12之间的电性控制关系、电性连接方式和电性连接原理均属于本技术领域现有技术，本实用新型未对其进行改进，故不再赘述。
70.本实用新型便于控制、精准可靠，通过测量单元中取数轮4和编码器5的配合使用，能够测量出与闸门中闸板相连接牵引件2的改变量，进而测得闸门开度，且结构简单，测量
流程简洁，不易受外界因素的干扰，故对闸门开度的测量效果较好；采用校验单元，能够对测量单元所测得的闸门开度进行核验，利用相机8对牵引件2上设置的刻度标识7进行拍摄采集，并将获取的闸板的瞬时位置反馈给控制单元，以使控制单元得出对闸门开度测量时间段的改变量，利用所测得的改变量对闸门开度进行对比检验，若校验单元所获得改变量与测量单元闸门所测得的闸门开度相同，证明闸门正常工作，测量单元的测量精度较高，闸门调控较为精准；若改变量与闸门开度不同，证明测量单元对闸门开度的测量存在问题，以提示工作人员对闸门进行检修，保证闸门对水通道内水流量的调控精度，确保其能稳定工作；校验单元中还设置有照明灯9，能够对相机8采集牵引件2上刻度标识7时为其提供光源，保证相机8能够获取较为清晰的图像，提高对闸板瞬时位置的采集效果；采用毛刷能够对螺杆切面3、牵引杆表面以及弧形围板上设有刻度标识7的区域进行清理，避免刻度标识7被污染而影响对闸板位置的获取；配合使用罩体，能够对测量单元和校验单元进行防护，避免外界环境因素干扰测量单元和校验单元的正常工作；以实施例3为例，本实用新型的具体工作过程如下：
71.测量闸门中闸板的闸门开度：在使用闸门时，工作人员可通过对闸门开度进行调控来实现水通道内水流量的调节，利用闸门上的测量单元对闸门开度进行测量，闸门启动后，驱动单元1通过螺杆带动闸门运动来调节其开启程度，闸板运动时会带动抵靠于切面3上的取数轮4进行转动，由于转动的取数轮4与编码器5的输入端相连接，故编码器5可通过取数轮4测得螺杆改变的距离，所测得螺杆的运动距离即为闸门的闸门开度；
72.对闸板的闸门开度进行检验：在对闸板开对进行测量时，通过校验单元对闸门开度进行校核，由校验单元中的相机8对螺杆切面3上的刻度标识7进行拍摄获取，并将采集到的图像信息输送给控制单元，由控制单元处理并得出第一瞬时位置，在测量过程中相机8多次对刻度标识7进行拍摄采集，并将多次采集的图像信息输送给控制单元，由控制单元处理并得出多组第二瞬时位置，控制单元通过第一瞬时位置和多组第二瞬时位置和计算出闸板改变的改变量，利用所得到的改变量对闸门开度进行对比校验，若所得到的改变量与测量单元所测得的闸门开度相同或差值在设定阈值内，说明闸门开度的测量无异常，闸板处于正常工作状态，可对水通道内的水流量精准调控；若所得到的改变量与测量单元所测得的闸门开度之间不同且差值超出设定阈值范围，则说明测量单元对闸门开度的测量存在差异，此时闸门工作状态存在异常，由控制单元生成提示信息对工作人员进行提醒，或直接控制闸门关闭或停止工作，以便于对闸门进行及时检修和维护。
73.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。