测控一体式分水农门

摘要

测控一体式分水农门，属于渠道水位、流量自动测控技术领域。包括农门控制碟阀等，农门控制碟阀由阀体、碟板和控制杆构成，其尾部与输水管道连接；自动采集控制仪通过数据线与电动机连接；电动机通过导线与农门控制碟阀连接，同时驱动其转动；太阳能板安装于铁架台上，且通过电源线与自动采集控制仪及电动机连接；压力传感器安装在输水管道和渠道的内部；输水管道分别与上游渠道和下游渠道连接；阀体的端部砌筑在一字型挡墙内。本发明提供一种既满足测流精度，又可实现调控的测控一体式结构。施工便捷、操作简易的集水位、流量的测量与调控于一体的自动测控式分水农门。

说明书

技术领域

本发明属于渠道水位、流量自动测控技术领域，特别是涉及到集渠道水位、 流量的自动测量与调控于一体的分水农门。

背景技术

随着经济全球化的发展和农业水资源的日益紧缺，如何在农业发展中更加 合理高效地配置生产要素、提高农业整体效益，按照“规模化、标准化、生态化、 信息化”模式来稳固农业发展，已成为了加快农业国内发展节奏、增强农业国际 竞争实力的决定性因素。这就要求我们要更深入的发展好灌区中的节约用水、 计划用水和科学用水的管理模式，拥有性能稳定、造价低廉、精度较高、操控 便捷的量水设施，以满足灌区中各类渠道按需供水的需求。

灌区量水是由“按亩收费”至“按方收费”的技术基础，可促进灌溉用水 粗放型管理模式向量灌溉型管理模式转变。有利于提高农户的节水意识，有利 于高效、合理地利用水资源，有利于科学控制地下水位，有利于减轻和避免土 壤盐碱化的发生，有利于保持农田的肥力。

随着灌区量水技术的不断发展，涌现出了像“机翼形量水槽”、“渠道自记 式简易水位测井”等新型水位、水量测量设施，但仍存在很多限制性因素，如： 量测建筑物无法能调控水位水量，控制性建筑物测量精度难以得到准确控制， 且现有建筑物存在的冻胀破坏、维修养护要求高、自动化控制程度较低等问题。

综上所述，本领域亟需要一种新型的技术方案来解决现有技术中存在的问 题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：提供一种农业水利工程中集测量和控制渠 道流量为一体的量水设施。

测控一体式分水农门，其特征在于：包括农门控制碟阀、自动采集控制仪、 电动机、太阳能板、压力传感器、输水管道、渠道、上游渠道、下游渠道、一 字型挡墙、阀体、碟板、控制杆，所述的农门控制碟阀由阀体、碟板和控制杆 构成，其中农门控制碟阀的尾部与输水管道连接；所述的自动采集控制仪通过 数据线与电动机进行数据传输连接；所述的电动机通过导线与农门控制碟阀连 接，同时电动机驱动农门控制碟阀转动；所述的太阳能板安装于铁架台上，且 太阳能板通过电源线与自动采集控制仪及电动机进行电力传输连接；所述的压 力传感器安装在输水管道的内部，且压力传感器同时安装在渠道的内部；所述 的输水管道分别与上游渠道和下游渠道连接；所述的阀体的端部砌筑在一字型 挡墙内。

所述的农门控制碟阀尾部的直径与输水管道的直径相等。

所述的自动采集控制仪安装有PLC控制系统，且自动采集控制仪通过PLC 控制系统向电动机传输数据命令。

所述的电动机通过法兰盘与农门控制碟阀中的控制杆同轴安装。

所述的压力传感器安装于输水管道底部的中间位置。

所述的压力传感器安装于渠道底部的中间位置，且与一字型挡墙的距离为 一米。

所述的输水管道的长度大于或等于6米。

所述的上游渠道和下游渠道的底坡角度比值小于或等于1/100。

通过上述设计方案本发明可以带来如下有益效果：本发明提供一种既满足 测流精度，又可实现调控的测控一体式结构。施工便捷、操作简易的集水位、 流量的测量与调控于一体的自动测控式分水农门。其最大特点是集水位、流量 的自动式测量与调控于一体，可由数据采集器确定A-A、B-B断面测压管水位， 根据能量方程，由水位差（h₁-h₂)与断面流量Q间的关系求出通过输水管道的流 量Q，并向电动机发出闸门调节命令进行碟阀开度的自动调节，以达自动调节 流量的目的。本发明具有测量精度高、施工方便、操作便捷等优点。并由于其 自动调节系统可与远程控制中线通过GPRS系统实现整个灌区远程调控的自动 化管理，具有较高的推广价值和应用前景。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明的系统组成结构示意图。

图2为本发明A—A向剖视图。

图3为本发明B—B向剖视图。

图中：1为农门控制碟阀、2为自动采集控制仪、3为电动机、4为太阳能 板、5为压力传感器、6为输水管道、7为渠道、8为上游渠道、9为下游渠道、 10为一字型挡墙、11为阀体、12为碟板、13为控制杆。

具体实施方式

集水位、流量的测控于一体的自动式分水农门，包括：农门控制碟阀1、自 动采集控制仪2、电动机3、太阳能板4、压力传感器5、输水管道6、渠道7、 上游渠道8、下游渠道9、一字型挡墙10等。所述的农门控制碟阀1由阀体11、 碟板12、控制杆13构成，一字型挡墙10将农门控制碟阀1和输水管道6固定， 碟阀1尾部与等直径管道6相连接。灌溉水通过输水管道6向下游渠道9输送 时，可通过农门控制碟阀1调控流量，管道6连通上级渠道8和下级渠道9。阀 体11部分砌筑在一字型挡墙10内。

在输水管道6中部、渠道7中部分别安装压力传感器5测出相应A-A、B-B 断面的测压管水位h₁、h₂，并通过导线将信号输入自动采集控制仪2。相应A-A、 B-B断面水位对应的压力水头输水管道6底部和农门进水口处均设 与水位测井连通的连通管道，可由数据采集器确定A-A、B-B断面测压管水位， 即可根据水流的能量方程，由水位差（h₁-h₂)与断面流量Q间的关系求出通过输 水管道6的流量Q。自动采集控制仪2再通过PLC自动控制器，以所测流量Q 与渠道的设计流量Q_设间的差值为判据，同时作为命令判断依据将调节信号传送 至电动机3；电动机3的转轴与农门控制碟阀1的控制杆13通过法兰盘同轴安 装，电动机3带动农门控制碟阀1的控制杆13转动调节碟板12开度调节流量， 进而将实测流量Q调节至设计流量Q_设，达到按需供水的目的。太阳能板4安 置于测井附近的铁架台上，为电动机3、自动采集控制仪2的工作提供电量。

上述集渠道水位、流量的测量与控制于一体的自动式分水农门的流量计算 公式为:

$Q=\frac{1}{\sqrt{\alpha +\zeta +\frac{A_1^2}{A_2^2}}}{A}_1\sqrt{2g(h_1-h_2)}$

其中：Q—下级渠道流量，m³/s;

α—流量系数，取1；

ζ—局部水头损失系数；

A1—A-A断面过水断面面积，m²；

A2—B-B断面过水断面面积，m²；

h1—A-A断面测压管水位，m；

h2—B-B断面测压管水位,m。

本发明的技术方案既满足测流精度，又可实现调控的测控一体式结构。施 工便捷、操作简易的集水位、流量的测量与调控于一体的自动测控式分水农门。