阅读说明：本技术 一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统 (Remote flow measurement and control system for gate valve of irrigation canal channel ) 是由 孙胜 张志� 李裕宁 王新 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明属于灌区量水技术领域,尤其是一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统,针对现有的水量管理系统结构复杂,操作不便,不能满足使用需求问题,现提出如下方案,其包括安装板、电动闸板阀和测控箱,电动闸板阀和测控箱均设置在安装板的顶部,测控箱内部设置有电源端口、开关电源模块、天线、GPRS模块、控制器模块、步进电机伺服控制器模块和电磁流速转换器模块组,电源端口上连接有电缆,本发明操作方便,通过云端进行远程测控并实现智慧水资源管理的目的,灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统具有结构简单、安装施工方便、系统成本低和维护量小等优点,可以对丝杠起到保护作用,避免在受到阻力时出现弯曲。(The invention belongs to the technical field of irrigation area water measurement, in particular to a gate valve remote flow measurement and control system for an irrigation canal channel, aiming at the problems of complex structure, inconvenient operation and incapability of meeting the use requirement of the existing water management system, the invention provides a scheme which comprises a mounting plate, an electric gate valve and a measurement and control box, wherein the electric gate valve and the measurement and control box are both arranged at the top of the mounting plate, a power port, a switching power supply module, an antenna, a GPRS (general packet radio service) module, a controller module, a stepping motor servo controller module and an electromagnetic flow rate converter module group are arranged in the measurement and control box, a cable is connected on the power port, the gate valve remote flow measurement and control system is convenient to operate, carries out remote measurement and control through a cloud end and realizes the purpose of intelligent water resource management, has the advantages of simple structure, convenient installation and construction, low system cost, small maintenance amount and the like, and can, avoiding bending when subjected to resistance.)

一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统

技术领域

本发明涉及灌区量水技术领域，尤其涉及一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统。

背景技术

常用的灌区量水技术按测量原理可分为测流堰槽法、流速-水位法和潜水电磁流量计法，其中巴歇尔槽是测流堰槽法的最典型应用类型。巴歇尔槽的槽体一般是不锈钢或者玻璃钢材质，鉴于施工成本问题，一般流量较小，安装巴歇尔槽的明渠流量计采集水位换算流量数据，同样由于成本高，有些项目客户不安装巴歇尔槽，而是通过水泥浇筑成量水槽使得测量误差更大,流速-水位法流速-水位法的最典型应用类型是由超声波流速计和超声波液位计组成的流速-水位法渠道测流类型。由超声波流速计和超声波液位计组成的流速，其中超声波流速计所测流速是线平均流速，而超声波液位计测量水位，然后由采集系统计算流量,潜水电磁流量计法,潜水电磁流量计法使用潜水式电磁流量计，需要在渠道中设置一挡板截流，在挡板底部适当位置安装潜水式电磁流量传感器，使得水流只能从传感器通过，传感器将流量信号发送至电磁流量转换器，从而实现渠道测流的目的,上述三种灌渠渠道测流方法（构成形式）都存在着一个共同的问题，即这些测流方法的设备部分与灌渠渠道的流量控制（或调节）闸板阀部分是各自独立安装的部件，当将这些各自独立安装的部件构成智慧灌渠渠道远程流量测控系统时，使得系统组成结构复杂、成本和维护费用很高。

现有的水量管理系统结构复杂，操作不便，不能满足使用需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有的水量管理系统结构复杂，操作不便，不能满足使用需求缺点，而提出的一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统，包括安装板、电动闸板阀和测控箱，电动闸板阀和测控箱均设置在安装板的顶部，测控箱内部设置有电源端口、开关电源模块、天线、GPRS模块、控制器模块、步进电机伺服控制器模块和电磁流速转换器模块组，电源端口上连接有电缆，电缆上连接有步进电机和电磁流速传感器组，电动闸板阀上活动连接有丝杠，丝杠的底部固定连接有闸板，闸板的两侧设置有闸门口，闸板与闸门口滑动连接，电磁流速传感器组的外侧设置有测量头密封组件，测量头密封组件安装于闸板下端设计规定的位置，步进电机设置在电动闸板阀的内部，电动闸板阀为矩形金属盒结构，天线和GPRS模块远程连接有控制中心，步进电机与丝杠相配合，电动闸板阀由钢结构构成，整个系统的供电通过测控箱的电源端口连接到外部电源可以是由电力系统供电，也可以是由太阳能供电系统供电，系统各个电气模块的供电则由测控箱中的开关电源模块提供，步进电机和电磁流速传感器组的信号传递通过电缆连接至测控箱中相应电气模块上，测控箱为具备IP65防护的不锈钢电控箱为箱体。

优选的，所述电动闸板阀的两侧内壁上均固定安装有支撑条，两个支撑条上均滑动安装有滑动条，两个滑动条相互靠近的一侧均固定安装有驱动外壳，步进电机固定连接在驱动外壳的顶部内壁上，驱动外壳为圆柱型结构，滑动条对驱动外壳起到支撑作用。

优选的，所述驱动外壳内壁开设有环形槽，环形槽内滑动安装有环形块，环形块的内圈固定安装有内螺纹套，内螺纹套与丝杠螺纹连接，环形块对内螺纹套起到支撑导向作用。

优选的，所述电动闸板阀的两侧内壁上均固定安装有顶条，顶条与对应的支撑条之间固定安装有多个滑动杆，滑动条与滑动杆滑动连接，滑动杆对滑动条起到导向作用。

优选的，所述顶条与对应的支撑条之间固定安装有多个弹簧，弹簧套设在对应的滑动杆的外侧，弹簧为滑动条提供向下的弹力，弹簧可以对驱动外壳起到缓冲作用，进而对丝杠起到缓冲作用。

优选的，所述电动闸板阀的一侧内壁上固定安装有密封盒，密封盒的顶部内壁上固定安装有两个导块，电动闸板阀的外侧设置有报警器，报警器与两个导块相配合，电缆与报警器相配合，两个导块为金属导体。

优选的，所述密封盒内纵向滑动安装有导杆，导杆的顶端固定安装有导体，两个导块均与导体相配合，导杆的底端与滑动条的顶部固定连接，导杆与顶条滑动连接，导杆对导体起到推动导向的作用。

优选的，所述内螺纹套的外侧固定安装有转动齿轮，步进电机的输出轴上固定安装有驱动齿轮，驱动齿轮与转动齿轮啮合，转动齿轮的直径大于驱动齿轮的直径。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本方案通过测控箱中的天线和GPRS模块接收远程云端控制中心计算机系统的指令到测控箱中的控制器模块，控制器模块将信号传递给测控箱中步进电机伺服控制器模块，步进电机伺服控制器模块通过电缆将信号传递给电动闸板阀中的步进电机，步进电机驱动电动闸板阀中的丝杠，实现闸板的提升或下降功能，同时也实现了闸板阀开度h的控制，也即实现了灌渠流量的控制。

（2）本方案向下移动闸板时遇到阻挡，闸板向上受力推动丝杠，使得驱动外壳通过滑动条压缩弹簧发生形变，通过弹簧可以对丝杠的受力起到缓冲作用，可以对丝杠起到保护作用。

（3）本方案通过滑动条推动导杆向上运动，导杆推动导体与两个导块接触，将报警器接通，报警器发出报警提醒工作人员，闸板向下运动时受阻，避免丝杠受力过大造成弯曲。

本发明操作方便，通过云端进行远程测控并实现智慧水资源管理的目的，灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统具有结构简单、安装施工方便、系统成本低和维护量小等优点，可以对丝杠起到保护作用，避免在受到阻力时出现弯曲。

附图说明

图1为本发明提出的一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统的结构示意图；

图2为本发明提出的一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统的侧视结构示意图；

图3为本发明提出的一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统的A部分结构示意图；

图4为本发明提出的一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统的B部分结构示意图；

图5为本发明提出的一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统的电磁流速传感器的安装结构示意图。

图中：1电动闸板阀、2测控箱、3电源端口、4开关电源模块、5天线、6GPRS模块、7控制器模块、8步进电机伺服控制器模块、9电缆、10步进电机、11丝杠、12闸板、13电磁流速传感器组、14电磁流速转换器模块组、15测量头密封组件、16驱动外壳、17报警器、18环形块、19内螺纹套、20驱动齿轮齿轮、21转动齿轮、22支撑条、23滑动杆、24滑动条、25弹簧、26顶条、27密封盒、28导杆、29导体、30导块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统，包括安装板、电动闸板阀1和测控箱2，电动闸板阀1和测控箱2均设置在安装板的顶部，测控箱2内部设置有电源端口3、开关电源模块4、天线5、GPRS模块6、控制器模块7、步进电机伺服控制器模块8和电磁流速转换器模块组14，电源端口3上连接有电缆9，电缆9上连接有步进电机10和电磁流速传感器组13，电动闸板阀1上活动连接有丝杠11，丝杠11的底部固定连接有闸板12，闸板12的两侧设置有闸门口，闸板12与闸门口滑动连接，电磁流速传感器组13的外侧设置有测量头密封组件15，测量头密封组件15安装于闸板12下端设计规定的位置，步进电机10设置在电动闸板阀1的内部，电动闸板阀1为矩形金属盒结构，天线5和GPRS模块6远程连接有控制中心，步进电机10与丝杠11相配合，电动闸板阀1由钢结构构成，整个系统的供电通过测控箱2的电源端口3连接到外部电源可以是由电力系统供电，也可以是由太阳能供电系统供电，系统各个电气模块的供电则由测控箱2中的开关电源模块4提供，步进电机10和电磁流速传感器组13的信号传递通过电缆9连接至测控箱2中相应电气模块上，测控箱2为具备IP65防护的不锈钢电控箱为箱体。

本实施例中，电动闸板阀1的两侧内壁上均固定安装有支撑条22，两个支撑条22上均滑动安装有滑动条24，两个滑动条24相互靠近的一侧均固定安装有驱动外壳16，步进电机10固定连接在驱动外壳16的顶部内壁上，驱动外壳16为圆柱型结构，滑动条24对驱动外壳16起到支撑作用。

本实施例中，驱动外壳16内壁开设有环形槽，环形槽内滑动安装有环形块18，环形块18的内圈固定安装有内螺纹套19，内螺纹套19与丝杠11螺纹连接，环形块18对内螺纹套19起到支撑导向作用。

本实施例中，电动闸板阀1的两侧内壁上均固定安装有顶条26，顶条26与对应的支撑条22之间固定安装有多个滑动杆23，滑动条24与滑动杆23滑动连接，滑动杆23对滑动条24起到导向作用。

本实施例中，顶条26与对应的支撑条22之间固定安装有多个弹簧25，弹簧25套设在对应的滑动杆23的外侧，弹簧25为滑动条24提供向下的弹力，弹簧25可以对驱动外壳16起到缓冲作用，进而对丝杠11起到缓冲作用。

本实施例中，电动闸板阀1的一侧内壁上固定安装有密封盒27，密封盒27的顶部内壁上固定安装有两个导块30，电动闸板阀1的外侧设置有报警器17，报警器17与两个导块30相配合，电缆9与报警器17相配合，两个导块30为金属导体。

本实施例中，密封盒27内纵向滑动安装有导杆28，导杆28的顶端固定安装有导体29，两个导块30均与导体29相配合，导杆28的底端与滑动条24的顶部固定连接，导杆28与顶条26滑动连接，导杆28对导体29起到推动导向的作用。

本实施例中，内螺纹套19的外侧固定安装有转动齿轮21，步进电机10的输出轴上固定安装有驱动齿轮20，驱动齿轮20与转动齿轮21啮合，转动齿轮21的直径大于驱动齿轮20的直径。

实施例二

参照图1-5，一种灌渠渠道闸板阀远程流量测控系统，包括安装板、电动闸板阀1和测控箱2，电动闸板阀1和测控箱2均设置在安装板的顶部，测控箱2内部设置有电源端口3、开关电源模块4、天线5、GPRS模块6、控制器模块7、步进电机伺服控制器模块8和电磁流速转换器模块组14，电源端口3上连接有电缆9，电缆9上连接有步进电机10和电磁流速传感器组13，电动闸板阀1上活动连接有丝杠11，丝杠11的底部通过螺丝固定连接有闸板12，闸板12的两侧设置有闸门口，闸板12与闸门口滑动连接，电磁流速传感器组13的外侧设置有测量头密封组件15，测量头密封组件15安装于闸板12下端设计规定的位置，步进电机10设置在电动闸板阀1的内部，电动闸板阀1为矩形金属盒结构，天线5和GPRS模块6远程连接有控制中心，步进电机10与丝杠11相配合，电动闸板阀1由钢结构构成，整个系统的供电通过测控箱2的电源端口3连接到外部电源可以是由电力系统供电，也可以是由太阳能供电系统供电，系统各个电气模块的供电则由测控箱2中的开关电源模块4提供，步进电机10和电磁流速传感器组13的信号传递通过电缆9连接至测控箱2中相应电气模块上，测控箱2为具备IP65防护的不锈钢电控箱为箱体。

本实施例中，电动闸板阀1的两侧内壁上均通过焊接固定安装有支撑条22，两个支撑条22上均滑动安装有滑动条24，两个滑动条24相互靠近的一侧均通过焊接固定安装有驱动外壳16，步进电机10通过螺丝固定连接在驱动外壳16的顶部内壁上，驱动外壳16为圆柱型结构，滑动条24对驱动外壳16起到支撑作用。

本实施例中，驱动外壳16内壁开设有环形槽，环形槽内滑动安装有环形块18，环形块18的内圈通过焊接固定安装有内螺纹套19，内螺纹套19与丝杠11螺纹连接，环形块18对内螺纹套19起到支撑导向作用。

本实施例中，电动闸板阀1的两侧内壁上均通过焊接固定安装有顶条26，顶条26与对应的支撑条22之间通过焊接固定安装有多个滑动杆23，滑动条24与滑动杆23滑动连接，滑动杆23对滑动条24起到导向作用。

本实施例中，顶条26与对应的支撑条22之间通过焊接固定安装有多个弹簧25，弹簧25套设在对应的滑动杆23的外侧，弹簧25为滑动条24提供向下的弹力，弹簧25可以对驱动外壳16起到缓冲作用，进而对丝杠11起到缓冲作用。

本实施例中，电动闸板阀1的一侧内壁上通过焊接固定安装有密封盒27，密封盒27的顶部内壁上通过焊接固定安装有两个导块30，电动闸板阀1的外侧设置有报警器17，报警器17与两个导块30相配合，电缆9与报警器17相配合，两个导块30为金属导体。

本实施例中，密封盒27内纵向滑动安装有导杆28，导杆28的顶端通过焊接固定安装有导体29，两个导块30均与导体29相配合，导杆28的底端与滑动条24的顶部通过螺丝固定连接，导杆28与顶条26滑动连接，导杆28对导体29起到推动导向的作用。

本实施例中，内螺纹套19的外侧通过焊接固定安装有转动齿轮21，步进电机10的输出轴上通过焊接固定安装有驱动齿轮20，驱动齿轮20与转动齿轮21啮合，转动齿轮21的直径大于驱动齿轮20的直径。

本实施例中，使用时，将电器设备均接通电源，通过测控箱2中的天线5和GPRS模块6接收远程云端控制中心计算机系统的指令到测控箱2中的控制器模块7，控制器模块7将信号传递给测控箱2中步进电机伺服控制器模块8，步进电机伺服控制器模块8通过电缆9将信号传递给电动闸板阀1中的步进电机10，由于设置了驱动齿轮20和转动齿轮21使得步进电机10驱动内螺纹套19转动，内螺纹套19带动电动闸板阀1中的丝杠11移动，通过丝杠11实现闸板12的提升或下降功能，同时也实现了闸板阀开度h的控制，也即实现了灌渠流量的控制，当向下移动闸板12遇到阻挡时，移动闸板12向上受力推动丝杠11，丝杠11受到向下的助力并继续向下移动，丝杠11通过内螺纹套19和环形块18带动驱动外壳16向上运动，驱动外壳16通过滑动条24压缩弹簧25发生形变，通过弹簧25可以对丝杠11的受力起到缓冲作用，可以对丝杠11起到保护作用，如果助力较大，滑动条24推动导杆28向上运动，导杆28推动导体29与两个导块30接触，将报警器17接通，报警器17发出报警提醒工作人员，闸板12向下运动时受阻，避免丝杠11受力过大造成弯曲，其中闸板12中安装的电磁流速传感器组13测得与灌渠流速成正比的电信号（传感器S1、S2、S3...等，电磁流速传感器组13的传感器数量依据闸板的宽度W而定），电磁流速传感器组13通过电缆9将信号传递给测控箱2中的电磁流速转换器模块组14，电磁流速转换器模块组14将电信号转换为流速值（流速V1、V2、V3...等）并传递给控制器模块7，控制器模块7计算灌渠流量如下：

Q=A*V/3600A=W*h

V=K1*V1+K2*V2+K3*V3+.....

其中：

Q---灌渠流量（m3/h）、

A---灌渠流通面积（m2）、

V---与灌渠流通面积对应的平均流速（m/s）、

W---闸板宽度（m）、

h---闸板开度（m）、

K1、K2、K3....---电磁流速传感器位置权重系数（无量纲）、

V1、V2、V3....---电磁流速传感器对应位置的流速（m/s）；灌渠流量的现场显示由测控箱2中的控制器模块7上的LCD液晶显示器显示，灌渠流量的远传由测控箱2中的控制器模块7发送指令给GPRS模块6并经由天线5发送至远程云端控制中心。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。