本實(shí)用新型涉及閘門開度檢測領(lǐng)域，特別是一種弧形閘門開度檢測裝置。

背景技術(shù)：

弧形閘門開度測量方法目前最廣泛采用的主要有如下這些技術(shù)方案：

1、對于液壓式弧形閘門，通過拉繩式位移傳感器測量出驅(qū)動(dòng)閘門開啟、關(guān)閉的液壓油缸活塞的位移，通過活塞位移間接換算弧門開度。該傳感器本體安裝在弧門液壓油缸缸體上面，從傳感器內(nèi)拉出一根細(xì)鋼絲繩，該鋼絲繩拉出的一端固定在油缸活塞遠(yuǎn)端跟閘門鉸接處附近，隨著活塞的伸出和縮回，鋼絲繩亦跟著被拉出和收回，鋼絲繩拉出依靠活塞拉動(dòng)，收回依靠傳感器內(nèi)部的渦卷彈簧的彈力，這個(gè)原理有些類似我們?nèi)粘Ｊ褂玫哪茏詣?dòng)收回的鋼卷尺。在傳感器內(nèi)部，鋼絲繩盤繞在一個(gè)輪轂上，在鋼絲繩拉出、收回的過程中，輪轂會(huì)跟著旋轉(zhuǎn)，與輪轂同軸安裝有一個(gè)絕對型編碼器（過去也常用價(jià)格低廉的增量型編碼器），該編碼器用以檢測輪轂的角位移，這個(gè)角位移信號一般通過RS422(SSI協(xié)議)接口、RS485（Modbus、Profibus等協(xié)議）接口、4-20mA電流環(huán)等方式傳輸至相應(yīng)弧門電氣控制柜中的PLC（可編程控制器）或開度檢測儀表，由于傳感器內(nèi)輪轂角的位移和鋼絲繩的線位移是線性對應(yīng)關(guān)系，因此可通過簡單的線性變換計(jì)算出鋼絲繩的線位移也就是油缸活塞的位移，然后通過油缸活塞位移間接計(jì)算出閘門的開度。該技術(shù)雖使用普遍，但缺點(diǎn)明顯，主要表現(xiàn)在：1）暴雨洪水季節(jié)，閘門上游水位較高，一些樹枝、樹根、雜草等各類漂浮物匯集在閘門上游的邊沿，在風(fēng)或浪的作用下經(jīng)常會(huì)翻過閘門直接砸到下面的傳感器鋼絲繩上，造成鋼絲繩被砸斷導(dǎo)致開度測量失效，上游掉下來的雜物或由于下游水位過高漂浮過來的雜物也有可能會(huì)纏繞或懸掛在鋼絲繩上對鋼絲繩造成額外的擾動(dòng)，給開度測量帶來巨大偏差；2）鋼絲繩在收回過程中一圈一圈有序的纏繞在輪轂上面，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)疊繞的情況，這樣會(huì)造成很大的測量偏差。3）傳感器內(nèi)部的渦卷彈簧時(shí)間久了可能會(huì)生銹或機(jī)械失效，會(huì)造成鋼絲繩不能很好繃緊或正常收回、甚至被油缸活塞拉斷。4）由于傳感器是戶外安裝，如果防水做的不好，在大雨天氣，雨水很容易通過傳感器內(nèi)編碼器的轉(zhuǎn)軸處進(jìn)入編碼器內(nèi)部導(dǎo)致編碼器損壞。5）活塞位移和閘門開度并非一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系，是一個(gè)比較復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，該函數(shù)的計(jì)算涉及到諸多閘門自身的機(jī)械尺寸和安裝位置數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，尤其對于后期裝備的開度測量裝置，這些數(shù)據(jù)往往難以準(zhǔn)確獲得，這給弧門開度計(jì)算帶來很多困難，為了克服這個(gè)問題，實(shí)際應(yīng)用中多是采取開度多點(diǎn)取樣線性逼近的方法擬合實(shí)際開度函數(shù)曲線計(jì)算開度，但這樣不僅會(huì)有較大的計(jì)算誤差，而且調(diào)試標(biāo)定非常麻煩，一般至少需要取樣10個(gè)以上的開度點(diǎn)，每個(gè)取樣點(diǎn)都需要用其他方法測量一次實(shí)際開度，作為開度標(biāo)定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也需要保證一定的測量精度。

2、對于液壓式弧形閘門，另外一種常用開度檢測方法是測量油缸活塞位移間接換算開度，只不過所用位移傳感器（如：磁致伸縮位移傳感器）是安裝在油缸內(nèi)部。這種方案雖然沒有上述拉繩式位移傳感器的一些缺點(diǎn)，但它也有自身的缺點(diǎn)：1）由于位移傳感器內(nèi)置，這就需要位移傳感器在油缸出廠前就在油缸內(nèi)部安裝就位，現(xiàn)場使用過程中位移傳感器一旦出現(xiàn)故障，維修或更換將會(huì)及其困難，有時(shí)甚至需要拆下整個(gè)油缸返廠維修，而且維修周期長、代價(jià)大。2）活塞位移和閘門開度并非一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系，是一個(gè)比較復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，該函數(shù)的計(jì)算涉及到諸多閘門自身的機(jī)械尺寸和安裝位置數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，尤其對于后期裝備的開度測量裝置，這些數(shù)據(jù)往往難以準(zhǔn)確獲得，這給弧門開度計(jì)算帶來很多困難，為了克服這個(gè)問題，實(shí)際應(yīng)用中多是采取開度多點(diǎn)取樣線性逼近的方法擬合實(shí)際開度函數(shù)曲線計(jì)算開度，但這樣不僅會(huì)有較大的計(jì)算誤差，而且調(diào)試標(biāo)定非常麻煩，一般至少需要取樣10個(gè)以上的開度點(diǎn)，每個(gè)取樣點(diǎn)都需要用其他方法測量一次實(shí)際開度，作為開度標(biāo)定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也需要保證一定的測量精度。

3、對于卷揚(yáng)式弧形閘門的開度測量，常用的方案是在卷筒的端面跟卷筒同心安裝一個(gè)絕對型編碼器，通過該絕對型編碼器測量卷筒的角位移，角位移信號一般通過RS422接口(SSI協(xié)議)、RS485接口（Modbus、Profibus等協(xié)議）、4-20mA電流環(huán)等方式傳輸至相應(yīng)弧門電氣控制柜中的PLC或開度檢測儀表，卷筒角位移通過線性變換計(jì)算出成卷揚(yáng)鋼絲繩的線位移，再通過鋼絲繩的線位移換算閘門開度，由于鋼絲繩的線位移和閘門開度同樣不是簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系，是一個(gè)比較復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，該函數(shù)的計(jì)算涉及到諸多閘門自身的機(jī)械尺寸和安裝位置數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，尤其對于后期裝備的開度測量裝置，這些數(shù)據(jù)往往難以準(zhǔn)確獲得，這給弧門開度計(jì)算帶來很多困難，為了克服這個(gè)問題，實(shí)際應(yīng)用中多是采取開度多點(diǎn)取樣線性逼近的方法擬合實(shí)際開度函數(shù)曲線計(jì)算開度，但這樣不僅會(huì)有較大的計(jì)算誤差，而且調(diào)試標(biāo)定非常麻煩，一般至少需要取樣10個(gè)以上的開度點(diǎn)，每個(gè)取樣點(diǎn)都需要用其他方法測量一次實(shí)際開度，作為開度標(biāo)定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也需要保證一定的測量精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種弧形閘門開度檢測裝置，通過使用傳感器檢測閘門開啟時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度，從而得出弧形閘門的開度。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種弧形閘門開度檢測裝置，包括控制器和角度檢測裝置，控制器的輸入端連接角度檢測裝置，角度檢測裝置檢測弧形閘門開啟時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度，并傳遞給控制器；

所述角度檢測裝置裝設(shè)在閘門上，所述閘門包括支撐鉸、支臂、弧形門頁，支臂的一端鉸接于支撐鉸處，支臂的另一端設(shè)有弧形門頁。

優(yōu)選的，所述角度檢測裝置為傾角傳感器。

優(yōu)選的，所述傾角傳感器為一個(gè)或多個(gè)，可裝設(shè)在閘門上的任意位置或其他跟隨閘門繞支撐鉸旋轉(zhuǎn)的物體上。

優(yōu)選的，所述傾角傳感器為兩個(gè)，分別安裝于閘門的左右兩側(cè)。

優(yōu)選的，所述角度檢測裝置為編碼器。

優(yōu)選的，所述編碼器裝設(shè)于支撐鉸處，編碼器為增量型編碼器或絕對型編碼器。

優(yōu)選的，所述控制器通過RS485通信模塊與上位機(jī)連接；控制器還與存儲模塊、報(bào)警裝置、顯示屏和電源模塊連接。

優(yōu)選的，所述控制器和角度檢測裝置可封裝于同一封裝盒內(nèi)，也可分別裝設(shè)于不同位置。

優(yōu)選的，所述編碼器通過RS485或RS442或4-20mA接口與控制器連接。

優(yōu)選的，所述控制器為PLC或弧門開度監(jiān)測儀表。

采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）安裝方便，傳感器可安裝在閘門上的任何位置，便于現(xiàn)場施工，降低施工事故風(fēng)險(xiǎn)；

2）由于本專利中最主要采用的測量弧門轉(zhuǎn)角的傾角傳感器可以很方便的做成全封閉式的，因而防護(hù)性大幅提升；

3）采用本裝置，測量精度將得到大幅提升，尤其是穩(wěn)定性和可靠性將有質(zhì)的飛躍；

4）對于液壓式啟閉機(jī)，通過在閘門左、右兩側(cè)各安裝一只傾角傳感器，同時(shí)檢測弧門左右兩側(cè)的開度，以檢測到的弧門兩側(cè)開度的偏差值作為控制依據(jù)進(jìn)行左右兩側(cè)油缸糾偏控制，能很好的避免閘門啟閉過程中出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象；

5）本實(shí)用新型提供了傾角傳感器與編碼器兩種測量角度的方式，用戶可根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行合適的選擇。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型閘門的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：弧形門頁1、支臂2、支撐鉸3、傾角傳感器4。

具體實(shí)施方式

如圖1-2中，一種弧形閘門開度檢測裝置，包括控制器和角度檢測裝置，控制器的輸入端連接角度檢測裝置，角度檢測裝置檢測弧形閘門開啟時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度，并傳遞給控制器；

所述角度檢測裝置裝設(shè)在閘門上，所述閘門包括支撐鉸3、支臂2、弧形門頁1，支臂2的一端鉸接于支撐鉸3處，支臂2的另一端設(shè)有弧形門頁1。

所述角度檢測裝置為傾角傳感器。傾角傳感器使用方便，自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，檢測精度高，能夠精確到0.001度。

所述傾角傳感器為一個(gè)或多個(gè)，可裝設(shè)在閘門上的任意位置或其他跟隨閘門繞支撐鉸3旋轉(zhuǎn)的物體上。安裝范圍不受條件限制，可根據(jù)實(shí)際情況選擇傳感器個(gè)數(shù)與安裝位置。如圖1中，傾角傳感器4可裝設(shè)于支臂2上。

所述傾角傳感器為兩個(gè)，分別安裝于閘門的左右兩側(cè)。在閘門的左右兩側(cè)各安裝一個(gè)傾角傳感器，能夠同時(shí)檢測閘門兩側(cè)的開度，以檢測到的閘門兩側(cè)開度的偏差值作為控制依據(jù)進(jìn)行左右兩側(cè)油缸糾偏控制，能很好的避免閘門啟閉過程中出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。

所述角度檢測裝置為編碼器，編碼器通過RS422接口與控制器連接。編碼器可配置性高、可編程性高，檢測、響應(yīng)時(shí)間較好。

所述編碼器裝設(shè)于支撐鉸3處，編碼器為增量型編碼器或絕對型編碼器。

所述控制器通過RS485通信模塊與上位機(jī)連接，建立與上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；控制器還與存儲模塊、報(bào)警裝置、顯示屏和電源模塊連接。存儲模塊，用于儲存角度檢測裝置傳回的信息，便于后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；報(bào)警裝置，當(dāng)裝置檢測到閘門的開度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員進(jìn)行調(diào)整；顯示屏，能夠?qū)﹂l門的開度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；電源模塊，為整個(gè)裝置提供電能。

所述控制器和角度檢測裝置可封裝于同一封裝盒內(nèi)，也可分別裝設(shè)于不同位置。

所述編碼器通過RS485或RS442或4-20mA接口與控制器連接。

所述控制器為PLC或開度監(jiān)測儀表。

閘門在啟閉的過程中，閘門繞支撐鉸3轉(zhuǎn)動(dòng)，閘門轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角α和弧門開度H之間是正弦關(guān)系，數(shù)學(xué)關(guān)系式為：H=r*sinα，其中r為閘門曲率半徑，r是常數(shù)，在相應(yīng)弧門機(jī)械圖中能夠查到，即便查不到相應(yīng)機(jī)械圖，現(xiàn)場實(shí)測也很容易，所以只要測出閘門轉(zhuǎn)角α就能換算出閘門開度。

上述的實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對于本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。