一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置制造方法
【專利摘要】一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置，包括中控室監(jiān)控設(shè)備、氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱和工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備，所述氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱由智能控制器和自動(dòng)化檢測(cè)單元組成，所述自動(dòng)化檢測(cè)單元包括壓力傳感器、水位計(jì)和盾形閘門開度傳感器，并連接至所述智能控制器；所述中控室監(jiān)控設(shè)備由兩臺(tái)操作員工作站和打印機(jī)組成，且所述兩臺(tái)操作員工作站和打印機(jī)利用一條主線路并聯(lián)，所述智能控制器利用多模光纖和光纖收發(fā)器連接至所述主線路；所述工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備包括高分?jǐn)z像頭、硬盤錄像機(jī)、顯示器，并連接所述主線路。本實(shí)用新型通過對(duì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，減小了閘門開度同步偏差和水位控制誤差。
【專利說明】一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種閘門裝置，具體為一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水利技術(shù)的發(fā)展，在各種水利工程中設(shè)置的擋水用的建筑物是水工建筑物的重要組成部分，可用以攔截水流、控制水位、調(diào)節(jié)流量、引水發(fā)電或灌溉等。目前常用的擋水設(shè)施主要是鋼制閘門和橡皮壩。鋼制閘門易污染水質(zhì)、破壞生態(tài)環(huán)境，且費(fèi)用高昂。橡皮壩無法精確控制水位，且使用壽命較短、工程成本較高。
[0003]氣動(dòng)盾形閘門由美國(guó)OHI公司結(jié)合傳統(tǒng)鋼閘門及橡皮壩的優(yōu)點(diǎn)研發(fā)出來的高科技新產(chǎn)品，具有鋼閘門和橡皮壩無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用在美國(guó)及加拿大等地的渠
道與河道上。其主要優(yōu)點(diǎn)如下采用干凈的壓縮空氣啟動(dòng)，也可利用太陽能啟動(dòng)，沒有機(jī)械用油及其產(chǎn)生的污染；f可分段獨(dú)立操作、產(chǎn)生魚道，保證水系統(tǒng)生態(tài)的平衡；i在控制水位方面，通過調(diào)整閘門開度，可實(shí)現(xiàn)無限段的連續(xù)調(diào)節(jié)水位，達(dá)到精確控制的目的；:1在灌溉和防災(zāi)減災(zāi)方面，它能夠精確控制分洪與灌溉排水；宣還可借助升高鋼板的力量將
冬季河面的冰分次破除，防止冰層增厚，避免在春季冰雪融化時(shí)春汛產(chǎn)生的災(zāi)害；重結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)單、安裝方便、成本低、使用壽命長(zhǎng)，是一種先進(jìn)、高效、節(jié)能、環(huán)保的水利設(shè)施。這均是鋼制閘門和橡皮壩所無法比擬的。因此，采用氣動(dòng)盾形閘門已成為目前發(fā)達(dá)國(guó)家水利工程發(fā)展的趨勢(shì)。
[0004]我國(guó)的氣動(dòng)盾形閘門系統(tǒng)是在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)傳統(tǒng)鋼閘門及橡膠壩的特點(diǎn)研究出來的。由于國(guó)外對(duì)使用氣動(dòng)盾形閘門控制部分的核心技術(shù)處于技術(shù)保密狀態(tài)，國(guó)內(nèi)技術(shù)人員很難掌握其核心控制技術(shù)。同時(shí)，目前我國(guó)在使用氣動(dòng)盾形閘門時(shí)還存在以下兩個(gè)關(guān)鍵問題:①啟動(dòng)過程中，河道水位較難精確控制，且較難實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)控制，為了基本滿足水位要求，目前均是手動(dòng)控制，時(shí)間較長(zhǎng)，從而造成能源的浪費(fèi)。②由于河道的水流不均勻，水流大的地方壓力大，水流小的地方壓力小，使氣動(dòng)盾形閘門系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，閘門開度之間易出現(xiàn)偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置，從而解決上述【背景技術(shù)】中的問題。
[0006]本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置，包括中控室監(jiān)控設(shè)備、氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱和工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備，所述氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱由智能控制器和自動(dòng)化檢測(cè)單元組成，所述自動(dòng)化檢測(cè)單元包括壓力傳感器、水位計(jì)和盾形閘門開度傳感器，所述壓力傳感器、水位計(jì)和盾形閘門開度傳感器的信號(hào)輸出端連接至所述智能控制器；所述中控室監(jiān)控設(shè)備由兩臺(tái)操作員工作站和打印機(jī)組成，且所述兩臺(tái)操作員工作站和打印機(jī)利用一條主線路并聯(lián)，所述智能控制器利用多模光纖和光纖收發(fā)器連接至所述主線路；所述工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備包括高分?jǐn)z像頭、硬盤錄像機(jī)、顯示器，所述高分?jǐn)z像頭、硬盤錄像機(jī)、顯示器連接所述主線路。
[0008]本實(shí)用新型通過采用協(xié)調(diào)控制技術(shù)、模糊PID控制技術(shù)、系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)、多參數(shù)傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)盾形閘門水位、開度的測(cè)量與控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了閘門糾偏的智能協(xié)調(diào)控制與精確的水位控制。
[0009]本實(shí)用新型的智能控制器包括32位的DSP微處理器、32位的ARM微處理器和16位A/D數(shù)據(jù)采集器，所述DSP微處理器通過CPLD邏輯陣列譯碼與所述16位A/D數(shù)據(jù)采集器連接在一起，所述16位A/D數(shù)據(jù)采集器連接第一組模擬量輸入模塊(含16路模擬量輸入)和第二組模擬輸入模塊(含16路模擬量輸入);所述ARM微處理器連接有512K的RAM和16M的FLASH Memory、內(nèi)部CAN總線、RS485通信接口以及RS232通信接口，且所述內(nèi)部CAN總線連接第一輸入輸出接口以及第二輸入輸出接口 ；所述RS232通信接口與觸摸屏連接，所述RS485通信接口通過串口服務(wù)器利用光纖與操作員工作站連接在一起。
[0010]其中，所述32位DSP微處理器主要功能為浮點(diǎn)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理，32位ARM微處理器主要功能為監(jiān)控管理如通訊管理、硬件自檢等功能。并且，所述32位DSP微處理器為該控制器的核心，其主要負(fù)責(zé)完成控制算法的實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理的功能實(shí)現(xiàn)。
[0011]具體來說，該控制器硬件的主要功能如下:
[0012](I)數(shù)據(jù)采集功能:一般地，該裝置的數(shù)據(jù)采集功能包括:模擬量采集、開關(guān)狀態(tài)量采集，并且，裝置模擬量采集能實(shí)現(xiàn)多級(jí)隔離和硬件軟件濾波處理來保證裝置的可靠性；此外，由于采用16位高速高精度A/D，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和高準(zhǔn)確性，使測(cè)量精度達(dá)到0.2級(jí)，輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)直流4?20mA或O?5V。
[0013]另外，所述開關(guān)狀態(tài)量采集包括:現(xiàn)場(chǎng)位置及其他反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的接點(diǎn)。其中，所述常規(guī)裝置的開關(guān)量采集量為16點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展到32點(diǎn)。并且，開關(guān)量的輸入為直流24VDC輸入，在硬件上采用二級(jí)隔離措施，同時(shí)在硬件和軟件上實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量的防抖動(dòng)處理，增強(qiáng)抗干擾功能。
[0014](2)輸出控制功能:一般地，裝置輸出控制主要采用繼電器輸出方式控制，輸出為無源接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)隔離既光電隔離和繼電器隔離，有效增強(qiáng)了抗干擾能力。
[0015](3)通信功能:一般地，通訊裝置靈活選用RS485或RS232通信接口方式通訊，實(shí)現(xiàn)與人機(jī)界面、操作員工作站的數(shù)據(jù)共享。
[0016]本實(shí)用新型是一種實(shí)體裝置，主要是對(duì)智能控制型氣動(dòng)盾形閘門裝置所包括的組成部分、各組成部分的名稱及其關(guān)聯(lián)以及配合關(guān)系進(jìn)行限定和保護(hù)。
[0017]由于采用了以上結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0018]本實(shí)用新型通過對(duì)氣動(dòng)盾形閘門裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，能夠準(zhǔn)確獲知壓力、水位、開度等信息，并通過對(duì)氣袋壓力的直接控制，進(jìn)而調(diào)整閘門開度，控制水位，提高了氣動(dòng)盾形閘門工作的準(zhǔn)確性，減小了閘門開度同步偏差和水位控制誤差；能夠解決我國(guó)閘門種類少、技術(shù)落后、環(huán)保性不強(qiáng)的問題，可使其在我國(guó)的水利事業(yè)中發(fā)揮重大作用，并且對(duì)目前節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)也具有重要意義?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型流程示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型智能控制器的結(jié)構(gòu)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0022]參見圖1，一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置，包括中控室監(jiān)控設(shè)備、氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱和工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備，所述氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱由智能控制器I和自動(dòng)化檢測(cè)單元組成，所述自動(dòng)化檢測(cè)單元包括壓力傳感器2、水位計(jì)3和盾形閘門開度傳感器4，所述壓力傳感器2、水位計(jì)3和盾形閘門開度傳感器4的信號(hào)輸出端連接至所述智能控制器I ;所述中控室監(jiān)控設(shè)備由兩臺(tái)操作員工作站5和打印機(jī)6組成，且所述兩臺(tái)操作員工作站5和打印機(jī)6利用一條主線路并聯(lián)，所述智能控制器I利用多模光纖和光纖收發(fā)器7連接至所述主線路；所述工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備包括高分?jǐn)z像頭8、硬盤錄像機(jī)9、顯示器10，所述高分?jǐn)z像頭8、硬盤錄像機(jī)9、顯示器10連接所述主線路。
[0023]本實(shí)用新型通過采用協(xié)調(diào)控制技術(shù)、模糊PID控制技術(shù)、系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)、多參數(shù)傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)盾形閘門水位、開度的測(cè)量與控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了閘門糾偏的智能協(xié)調(diào)控制與精確的水位控制。
[0024]參見圖2，本實(shí)用新型的智能控制器包括DSP微處理器101和ARM微處理器102、16位A/D數(shù)據(jù)采集器108，其是32位的DSP微處理器和32位的ARM微處理器。并且，各個(gè)數(shù)據(jù)器之間通過數(shù)據(jù)總線連接在一起，其中，所述DSP微處理器通過CPLD邏輯陣列譯碼109與16位A/D數(shù)據(jù)采集器108連接在一起，所述ARM微處理器102連接有512K的RAMllO和16M 的 FLASH Memorylll、內(nèi)部 CAN 總線 103、RS485 接口 113 以及 RS232 接口 112，所述內(nèi)部CAN總線103連接第一輸入輸出接口 104以及第二輸入輸出接口 105，所述16位A/D數(shù)據(jù)米集器108連接第一組模擬量輸入模塊106 (含16路模擬量輸入)和第二組模擬輸入模塊107 (含16路模擬量輸入)。并且，所述RS232通信接口與觸摸屏連接，所述RS485通信接口通過串口服務(wù)器與操作員工作站連接在一起。其中，所述32位DSP微處理器101主要功能為浮點(diǎn)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理，32位ARM微處理器102主要功能為監(jiān)控管理如通訊管理、硬件自檢等功能。并且，所述32位DSP微處理器101為該控制器的核心，其主要負(fù)責(zé)完成控制算法的實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理的功能實(shí)現(xiàn)。
[0025]主要技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比如下
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:包括中控室監(jiān)控設(shè)備、氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱和工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備，所述氣動(dòng)盾形閘門智能控制箱由智能控制器和自動(dòng)化檢測(cè)單元組成，所述自動(dòng)化檢測(cè)單元包括壓力傳感器、水位計(jì)和盾形閘門開度傳感器，所述壓力傳感器、水位計(jì)和盾形閘門開度傳感器的信號(hào)輸出端連接至所述智能控制器；所述中控室監(jiān)控設(shè)備由兩臺(tái)操作員工作站和打印機(jī)組成，且所述兩臺(tái)操作員工作站和打印機(jī)利用一條主線路并聯(lián)，所述智能控制器利用多模光纖和光纖收發(fā)器連接至所述主線路；所述工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備包括高分?jǐn)z像頭、硬盤錄像機(jī)、顯示器，所述高分?jǐn)z像頭、硬盤錄像機(jī)、顯示器連接所述主線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)盾形閘門智能協(xié)同控制系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述智能控制器包括32位的DSP微處理器、32位的ARM微處理器和16位A/D數(shù)據(jù)采集器，所述DSP微處理器通過CPLD邏輯陣列譯碼與所述16位A/D數(shù)據(jù)采集器連接在一起，所述16位A/D數(shù)據(jù)采集器連接第一組模擬量輸入模塊和第二組模擬輸入模塊；所述ARM微處理器連接有512K的RAM和16M的FLASH Memory、內(nèi)部CAN總線、RS485通信接口以及RS232通信接口，且所述內(nèi)部CAN總線連接第一輸入輸出接口以及第二輸入輸出接口 ；所述RS232通信接口與觸摸屏連接。
【文檔編號(hào)】G05D9/12GK203573172SQ201320671254
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】楊鋒, 李建華, 陳建 申請(qǐng)人:湖南江河機(jī)電自動(dòng)化工程有限公司