具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1至图3，本发明实施例提供了一种生态放水系统，生态放水系统包括第一检测元件14、水管2、真空泵403、气水分离器404、第二检测元件15、第三检测元件17、阀门8、流量调节装置9和控制器。

拦水建筑物1又称为堤坝、水坝等。水管2用于设置于拦水建筑物1，例如部分穿设于拦水建筑物1，从而可以仅对拦水建筑物1进行非常少量的局部破坏即可。当然，也可以不对拦水建筑物1进行破坏，只需要将水管2部分挂设在拦水建筑物1的顶部。水管2的两端分别为进水端201和出水端203，进水端201用于伸入水库内，出水端203低于进水端201，并与流量调节装置9连通，阀门8设置于水管2上位于真空泵403和出水端203之间的位置，真空泵403用于设置于拦水建筑物1，与水管2连通，气水分离器404与真空泵403连通，第一检测元件14、第二检测元件15、第三检测元件17、真空泵403、阀门8和流量调节装置9均与控制器电连接。

第一检测元件14用于采集水库的第一水位数据，并将第一水位数据发送至控制器。控制器用于接收第一水位数据，并判断第一水位数据是否大于第一预设水位阈值，若是，则控制真空泵403启动。

具体来说，第一检测元件14设置于拦水建筑物1的前侧，也即水库区域，第一检测元件14可以是液位变送器、也可以是液位传感器、还可以是液位计，只要是能够采集液体液位高度数据的检测元件均可。在控制器判断出第一水位数据小于第一预设水位阈值时，则说明此时水库的储水量不足，因此继续蓄水，直至水库的水位h₀达到设定的最低水位h_min，控制器才会控制真空泵403启动。

可以理解的是，真空泵403的运行功率不可能无限大，即真空泵403运行时的真空度有最大极限值，因此，真空泵403的顶部至水库内水面的距离应当小于真空泵403运行时的最大真空度。

第二检测元件15用于采集气水分离器404的第二水位数据，并将第二水位数据发送至控制器。控制器还用于接收第二水位数据，并在真空泵403启动后，判断第二水位数据是否大于第二预设水位阈值，若是，则控制真空泵403停止。

具体来说，第二检测元件15的功能与第一检测元件14的功能基本相同，都是用来采集液体液位高度数据的检测元件，例如液位变送器、液位传感器或液位计等，第二检测元件15设置于气水分离器404，在真空泵403启动后，会逐渐抽走水管2内的空气，随着真空泵403的运行，水管2内的空气越来越少，水库内的水将会随之由进水端201逐渐进入水管2内。随着真空泵403的继续运行，真空泵403也会吸取水管2中的少量水，这些水依次经过真空泵403进入气水分离器404中，从而气水分离器404中的水量也会逐渐增多，当控制器判断出第二水位数据大于设定的第二预设水位阈值时，说明气水分离器404内的水位高度达到设定的高度，例如水量即将充满气水分离器404，此时水管2内空气含量已经满足要求，水库内的水就可以通过水位落差和虹吸效应涌向出水端203，此时控制器控制真空泵403停止运行。其中，第二预设水位阈值可以是气水分离器404的内部空间的底部至与溢流管405之间的水位高度。

需要说明的是，在本实施例中，请参考图4，生态放水系统还包括真空管3、止回阀401、电动球阀402和溢流管405，真空管3的头端与水管2的中部连通，止回阀401、电动球阀402、真空泵403依次串联在真空管3，气水分离器404底部连通于真空管3的尾端，溢流管405连通于气水分离器404的顶部，由此，真空管3、止回阀401、电动球阀402、真空泵403、气水分离器404和溢流管405构成真空泵装置4，从而真空泵403启动后，水管2内的空气和少量水通过真空管3依次经过止回阀401、电动球阀402和真空泵403汇入气水分离器404，空气直接从溢流管405溢出，由水管2而来的少量水在气水分离器404中汇集。其中，真空泵403具体设置在拦水建筑物1的顶部，相应的，止回阀401、电动球阀402、气水分离器404和溢流管405也设置在拦水建筑物1的顶部。

在本实施例中，请继续参考图1至图3，生态放水系统还包括排气管5和排气阀7，排气管5连通于水管2，位于阀门8前侧；排气阀7设置于排气管5，该排气阀7在排气管5内有空气时会自动排气，在排气管5内有水时由于水压作用会自动关闭，从而通过排气管5和排气阀7，能够在真空泵403运行时，加快排气速度，使得水库内的水更快地汇入到阀门8前。另外，生态放水系统还包括检修阀6，该检修阀6设置于排气管5，位于排气阀7之前，在排气阀7正常时，排气阀7开启，在排气阀7出现故障时，就可以关闭检修阀6，对排气阀7进行维修。

第三检测元件17用于采集阀门8前水管2的压力数据，并将压力数据发送至控制器。控制器还用于接收压力数据，并在真空泵403停止后，判断压力数据是否大于预设压力阈值，若是，则依次开启阀门8和流量调节装置9。

具体来说，阀门8处于关闭状态时，从而防止水流涌向流量调节装置9，因此可以对流量调节装置9进行维修检查，避免流量调节装置9产生故障，影响整套生态放水系统的正常工作。当真空泵403满足条件停止后，水库中的水会由于水位落差以及真空虹吸效应从进水端201涌向出水端203，因此水管2中的水会持续地流入到阀门8前，并被关闭状态的阀门8所阻隔，因此会汇入排气管5中，使得排气阀7关闭，而使得排气管5的压力越来越大。第三检测元件17设置于排气管5上，从而间接性的设置在水管2上，且位于阀门8前。第三检测元件17可以是压力变送器、压力传感器等能够检测压力的检测元件，因此第三检测元件17采集到的排气管5的压力数据即排气管5内的水压力，随着水逐渐在阀门8前汇聚，因此压力数据也越来越大。当控制器判断出阀门8前水管2的压力数据大于预设压力阈值时，此时依次开启闸门和流量调节装置9，水管2中的水流就会经过出水端203进入流量调节装置9，并从流量调节装置9流出，从而水库内的水在足够量的前提下，在没有其他干扰条件下不断地给下游河道提供水源。当然，在其他实施例中，也可以直接将第三检测元件17设置在水管2上，位于阀门8前，也能采集到阀门8前的水压力数据。由于水不断地汇集在阀门8前，因此阀门8前水管2的压力也会越来越大，即使得水压力数据越来越大。

在本实施例中，生态放水系统还包括第四检测元件19，该第四检测元件19与控制器电连接，用于采集流量调节装置9的开度数据，并将开度数据发送至控制器。控制器还用于接收开度数据，并在开启流量调节装置9后，判断开度数据是否超出预设开度范围，若开度数据小于预设开度范围的最小值，则控制流量调节装置9增大开度，若开度数据大于预设开度范围的最大值，则控制流量调节装置9减小开度。

具体来说，第四检测元件19设置于流量调节装置9，可以是开度传感器等。控制器在开启流量调节装置9后，若是判断出开度数据小于预设开度范围的最小值，说明下游河流的水源不足，无法满足水生生物的栖息繁衍，因此控制流量调节装置9增大开度，从而使得经流量调节装置9流出的水量增大，以补给下游河流水源，满足水生生物的栖息繁衍。若控制器判断出开度数据大于预设开度范围的最大值，说明下游河流的水源太过充足，因此控制流量调节装置9减小开度，使得经流量调节装置9流出的水量减小，既能够满足下游河流的水源充足，又能够节省水库中的水量，使得水库蓄水，以在旱季来临时，为下游河道持续提供水源。

在本实施例中，流量调节装置9为水轮发电机，因此在开启水轮发电机(即水轮发电机的导叶开度从0开始增大)，从而水流就能够经过水轮发电机的导叶，涌向水轮发电机的转轮，驱使水轮发电机的转轴转动，由此既能够通过调节水轮发电机的导叶开度来调节水流量，又因为水流在经过水轮发电机时会推动水轮发电机的转轴转动，使得水轮发电机产生电能，从而水轮发电机产生的电能可以用来补给真空泵403运行以及控制器执行程序时的消耗，以节约能源；同时由于水流经过水轮发电机的转轴后的流速会降低，避免水流涌出水轮发电机后产生飞溅。

因此第四检测元件19具体用于采集水轮发电机的导叶开度数据，并将导叶开度数据发送至控制器。控制器具体用于接收导叶开度数据，并在开启水轮发电机后，判断导叶开度数据是否超出预设开度范围，若导叶开度数据小于预设开度范围的最小值，则控制水轮发电机增大导叶开度，若导叶开度数据大于预设开度范围的最大值，则控制水轮发电机减小导叶开度。其中，若控制器判断出导叶开度数据小于预设开度范围的最小值，则说明下游河流水源不足。若控制器判断出导叶开度数据大于预设开度范围的最大值，说明下游水源太过充足，同时水轮发电机的转轴转速过快，水轮发电机的当前功率已经超过水轮发电机的额定功率，水轮发电机已达到最大出力，若是水轮发电机长时间在超出额定功率的情况下运行，会导致发热异常，甚至烧毁。因此，通过在控制器判断出水轮发电机的导叶开度大于预设开度范围的最大值时，控制器控制水轮发电机减小其导叶开度，使得经水轮发电机的水流量减小，从而水轮发电机的转轴转速随着导叶开度的减小而减小，水轮发电机的运行功率随之降至额定功率以内，以保护水轮发电机，延长水轮发电机的使用寿命。

在本实施例中，控制器还用于在开启流量调节装置9后，判断第一水位数据是否小于第一预设阈值，若是则控制流量调节装置9关闭。

具体来说，当控制器判断出第一检测元件14传来的第一水位数据小于预设的第一预设阈值时，说明水库的水位已经降低至h₀以下，因此，为了保证水库内的蓄水量，需要将流量调节装置9关闭，即使得流量调节装置9的开度减小至0，从而水就不会再从流量调节装置9流出。由于本实施例中的流量调节装置9为水轮发电机，因此控制流量调节装置9关闭即为控制水轮发电机关闭，也即控制水轮发电机的导叶开度减小至0。

在本实施例中，控制器还用于在流量调节装置9停止后，控制闸门关闭，从而避免水库高水位导致流量调节装置9受过量的压力，导致损坏，也即避免水轮发电机的导叶受水压而出现变形损坏。

生态放水系统还包括第五检测元件18，第五检测元件18与控制器电连接，用于采集水轮发电机的转轴的转速数据，并将转速数据发送至控制器。控制器还用于接收转速数据，并在开启水轮发电机后，判断转速数据是否大于预设转速阈值，若是，则控制水轮发电机的导叶开度减小。

具体来说，第五检测元件18设置于水轮发电机，可以是转速传感器。若是控制器判断出转速数据大于预设转速阈值，说明水轮发电机的转轴的转速过快，因此，为了防止水轮发电机出现异常，通过控制器控制水轮发电机的导叶开度减小，以此降低经水轮发电机的水流量，从而降低水轮发电机的转轴的转速。其中，控制器可以将水轮发电机的导叶开度减小一部分，使水流仍然能够流出水轮发电机；也可以是直接将水轮发电机的导叶开度直接减小至0，使得水轮发电机关闭。

在本实施例中，生态放水系统还包括第六检测元件16，该第六检测元件16设于水管2，位于阀门8的前侧，用于采集水管2的水流量数据，并将水流量数据发送至控制器。控制器还用于接收水流量数据，并在开启流量调节装置9后，判断水流量数据是否小于预设水流量阈值，若是，则控制流量调节装置9的开度增大。

具体来说，第六检测元件16可以是流量计等能够采集水管2内水流量数据的检测元件，同时通过流量计显示的数据能够使人们清楚地知道从流量调节装置9流出的水量。当控制器判断第六检测元件16传来的水流量数据小于预设水流量时，控制器就通过控制水轮发电机的导叶开度增大，以此对水轮发电机的导叶开度进行反馈修正，使得下游水量满足要求。

在本实施例中，通过调速器10调节水轮发电机的导叶开度，例如，调速器10通过进油管11、回油管12与水轮发电机连接，通过调速器10工作时的液压驱使水轮发电机的导叶活动，从而改变水轮发电机的导叶开度。

需要说明的是，在其他实施例中，流量调节装置9还可以是开度可调节的电磁阀、闸门等，通过控制器调节电磁阀、闸门等装置的开度，也能够实现对水流量的控制。

在本实施例中，生态放水系统还包括尾水渠13，该尾水渠13对应于流量调节装置9设置，即对应于水轮发电机的出水口设置，从而能够承接从流量调节装置9流出的水流，以免水流直接冲击河床，避免水土流失。

上述控制器通常为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，可以配置相应的操作系统，以及控制接口等，具体地，可以是单片机、DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、ARM(Advanced RISC Machines，ARM处理器)等能够用于自动化控制的数字逻辑控制单元，可以将控制指令随时加载到内存进行储存与执行，同时，可以内置CPU指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元，具体可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

本发明实施例还提供了一种生态放水系统控制方法，能够应用于上述实施例的生态放水系统。需要说明的是，在图5的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图5是根据本发明实施例生态放水系统控制方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S100，接收水库的第一水位数据，判断第一水位数据是否大于第一预设水位阈值，若是，则转到步骤200。

具体来说，接收来自第一检测元件14传来的水库的第一水位数据。若是第一水位数据小于第一预设水位阈值，则说明此时水库的储水量不足。若是第一水位数据大于第一预设水位阈值，则说明此时水库的储水量足够，可以用来给下游河道供水。

步骤S200，启动真空泵403，并接收气水分离器404的第二水位数据，判断第二水位数据是否大于第二预设水位阈值，若是，则转到步骤S300。

具体来说，启动真空泵403后，真空泵403运行时会逐渐抽走水管2内的空气，由此水管2内产生真空吸收水库内的水，随着真空泵403的继续运行，水管2内的空气和少量水会依次经过真空泵403进入气水分离器404。接收来自第二检测元件15传来的气水分离器404的第二水位数据。若是第二水位数据大于设定的第二预设水位阈值时，说明气水分离器404内的水位高度达到设定的高度，例如水量即将充满气水分离器404，此时水管2内空气含量已经满足要求，水库内的水就可以通过水位落差和虹吸效应涌向出水端203。

步骤S300，停止真空泵403，并接收阀门8前水管2的压力数据，判断压力数据是否大于预设压力阈值，若是，则转到步骤S400；

具体而言，停止真空泵403时，水库中的水会由于水位落差以及真空虹吸效应从进水端201涌向出水端203，因此水管2中的水会持续地流入到阀门8前，并被关闭状态的阀门8所阻隔，使得阀门8前水管2的压力越来越大。接收到来自第三检测元件17传来的压力数据也越来越大，若是压力数据大于预设压力阈值，说明水管2中的水压力已经能够使水库内的足量的储水在没有其他干扰条件下不断地给下游河道提供水源。

步骤S400，依次开启阀门8和流量调节装置9。

依次开启阀门8和流量调节装置9，水管2内的水由于水量和水压已经足够，因此就能够依次经过阀门8和流量调节装置9流向下游河道，水库内的水在没有另外的条件下就能够不断地给下游河道供水。

在本实施例中，开启流量调节装置9的步骤之后，方法还包括步骤：

判断第一水位数据是否小于第一预设水位阈值；

若是，则关闭流量调节装置9。

具体来说，在水库不断向下游河道供水的过程中，水库的水位会逐渐下降，因此接收到的来自第一检测元件14传来的第一水位数据会随水库的水位逐渐减小，为了保证水库内的水量充足，因此在水库的水位逐渐下降至预设的第一水位阈值时，就需要使水库停止向下游河道供水，因此关闭流量调节装置9，即关闭水轮发电机，使得流量调节装置9的开度减小至0，即水轮发电机的开度减小至0，从而水就不会再从流量调节装置9流出，即水不会再从水轮发电机流出。

另外，在本实施例中，为了防止流量调节装置9(水轮发电机)由于水库高水位承受过量的水压力，导致损坏，因此在关闭流量调节装置9(水轮发电机)之后，方法还包括步骤：关闭阀门8。

本实施例中，在开启流量调节装置9之后，方法还包括步骤：

接收流量调节装置9的开度数据，判断开度数据是否超出预设开度范围；

若开度数据小于预设开度范围的最小值，则增大流量调节装置9的开度；

若开度数据大于预设开度范围的最大值，则减小流量调节装置9的开度。

具体而言，接收来自第四检测元件19传来的开度数据。若是判断出开度数据小于预设开度范围的最小值，说明下游河流的水源不足，无法满足水生生物的栖息繁衍，因此增大流量调节装置9的开度，从而使得经流量调节装置9流出的水量增大，以补给下游河流水源，满足水生生物的栖息繁衍。若判断出开度数据大于预设开度范围的最大值，说明下游河流的水源太过充足，因此减小流量调节装置9的开度，使得经流量调节装置9流出的水量减小，既能够满足下游河流的水源充足，又能够节省水库中的水量，使得水库蓄水，以在旱季来临时，为下游河道持续提供水源。

在本实施例中，流量调节装置9为水轮发电机，因此开启流量调节装置9的步骤即为开启水轮发电机；

在开启水轮发电机的步骤之后，接收水轮发电机的导叶开度数据，判断导叶开度数据是否超出预设开度范围；

若导叶开度数据小于预设开度范围的最小值，则增大水轮发电机的导叶开度；

若导叶开度数据大于预设开度范围的最大值，则减小水轮发电机的导叶开度。

也就是说，若导叶开度数据小于预设开度范围的最小值，则增大水轮发电机的导叶开度，若导叶开度数据大于预设开度范围的最大值，则减小水轮发电机的导叶开度。其中，若判断出导叶开度数据小于预设开度范围的最小值，则说明下游河流水源不足。若判断出导叶开度数据大于预设开度范围的最大值，说明下游水源太过充足，同时水轮发电机的转轴转速过快，水轮发电机的当前功率已经超过水轮发电机的额定功率，水轮发电机已达到最大出力，若是水轮发电机长时间在超出额定功率的情况下运行，会导致发热异常，甚至烧毁。因此，通过在判断出水轮发电机的导叶开度大于预设开度范围的最大值时，减小水轮发电机的导叶开度，使得经水轮发电机的水流量减小，从而水轮发电机的转轴转速随着导叶开度的减小而减小，水轮发电机的运行功率随之降至额定功率以内，以保护水轮发电机，延长水轮发电机的使用寿命。

在本实施例中，在开启水轮发电机的步骤之后，方法还包括步骤：

接收水轮发电机的转轴的转速数据，判断转速数据是否大于预设转速阈值；

若是，则减小水轮发电机的导叶开度。

具体而言，接收来自第五检测元件18传来的转速数据。若是判断出转速数据大于预设转速阈值，说明水轮发电机的转轴的转速过快，因此，为了防止水轮发电机出现异常，通过减小水轮发电机的导叶开度，以此降低经水轮发电机的转轴的水流量，从而降低水轮发电机的转轴的转速。可以将仅减小水轮发电机的导叶开度一部分，使水流仍然能够流出水轮发电机；也可以是直接减小水轮发电机的导叶开度至0，使得水轮发电机关闭。

在本实施例中，开启水轮发电机的步骤之后，方法还包括步骤：

接收阀门8前水管2的水流量数据，判断水流量数据是否小于预设水流量阈值；

若是，则增大流量调节装置9的开度。

具体来说，接收来自第六检测元件16传来的水流量数据。若判断第六检测元件16传来的水流量数据小于预设水流量，就增大水轮发电机的导叶开度，以此对水轮发电机的导叶开度进行反馈修正，使得下游水量满足要求。

综上，本发明实施例提供的生态放水系统及其控制方法，接收水库的第一水位数据，判断第一水位数据是否大于第一预设水位阈值；若是，则启动真空泵403，并接收气水分离器404的第二水位数据，判断第二水位数据是否大于第二预设水位阈值；若是，则停止真空泵403，并接收阀门8前水管2的压力数据，判断压力数据是否大于预设压力阈值；若是，则依次开启阀门8和流量调节装置9。从而通过水位落差，根据采集的数据判断是否能够进入下一步操作，层层判断，层层满足，才能最终达到开启阀门8和流量调节装置9，以使水库向下游河流输水的效果，从而满足没有生态放水设施的早期拦水建筑物1的为下游河道持续提供水源的需要。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。