一种非接触式闸门开度及姿态检测装置

摘要

本发明涉及水利工程钢闸门技术领域，具体涉及一种非接触式闸门开度及姿态检测装置，它包括检测装置本体，该检测装置本体包括固定端构件及永磁游标构件；所述固定端构件分别安装在闸门的门槽两侧上；所述永磁游标构件分别安装在闸门的顶端面两侧上，永磁游标构件的位置与固定端构件位置相对应；它采用全密封结构的固定端部分和永磁游标部分，来实现对闸门水下开度及姿态检测；当闸门出现倾斜时，左、右两侧的开度信息将出现不同步，此时可以了解闸门的姿态信息，以便于及时纠偏；它具有能够实时检测闸门真实的开度信息，消除闸门在运行过程中的存在安全隐患，极大提高闸门的运行效率以及延长了闸门的使用寿命。

说明书

【技术领域】

本发明涉及水利工程钢闸门技术领域，具体涉及一种非接触式闸门开度及姿态检测装置。

【背景技术】

闸门用于关闭和开放泄(放)水通道的控制设施。水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等。闸门主要由三部分组成:①主体活动部分，用以封闭或开放孔口，通称闸门，亦称门叶；②埋固部分；③启闭设备；活动部分包括面板梁系等称重结构、支承行走部件、导向及止水装置和吊耳等。埋件部分包括主轨、导轨、铰座、门楣、底槛、止水座等，它们埋设在孔口周边，用锚筋与水工建筑物的混凝土牢固连接，分别形成与门叶上支承行走部件及止水面，以便将门叶结构所承受的水压力等荷载传递给水工建筑物，并获得良好的闸门止水性能。启闭机械与门叶吊耳连接，以操作控制活动部分的位置，但也有少数闸门借助水力自动控制操作启闭。

水利工程钢闸门在运行过程中，需要时刻监测闸门的位置信息，以便了解闸门的开度信息，该信息影响着供水或泄洪流量的调节。因此需要钢闸门安装检测机构。

传统的检测装置均设置在启闭机上，在启闭机上设置行程传感器仅能够间接的得到闸门的开度信息。若闸门和启闭机的连接部分(如钢丝绳)出现弹性变形或故障，则检测的行程信息不再是闸门真实的开度信息，而导致安全隐患存在。另外，闸门是挡水设备，需要在水下运行，且运行时电源无法为闸门端供电，故闸门的开度检测在我国一直是空白状态。

【发明内容】

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种非接触式闸门开度及姿态检测装置，具有能够实时检测闸门真实的开度信息，消除闸门在运行过程中的存在安全隐患，极大提高闸门的运行效率以及延长了闸门的使用寿命。

本发明所述的一种非接触式闸门开度及姿态检测装置，它包括检测装置本体，该检测装置本体包括固定端构件及永磁游标构件；

所述固定端构件分别安装在闸门的门槽两侧上；所述永磁游标构件分别安装在闸门的顶端面两侧上，永磁游标构件的位置与固定端构件位置相对应；

所述固定端构件包括外壳、固定耳板、PCB控制板；所述外壳上设置有固定耳板，用于安装固定端构件在闸门的门槽上；所述PCB控制板安装在外壳内；所述PCB控制板的端部设置有电源线和控制导线；所述PCB控制板上设置有若干霍尔传感器和并入串出移位寄存器芯片，若干霍尔传感器形成传感器矩阵，相邻的霍尔传感器之间等距，若干霍尔传感器与并入串出移位寄存器芯片通过电源线和控制导线电连接，形成控制电路；

所述永磁游标构件包括永磁铁和压紧装置；所述永磁铁安装在闸门底面两侧对应固定端构件的位置处，通过压紧装置紧固在闸门上。

进一步地，所述外壳为长方形，该外壳上布置有若干固定耳板，该固定耳板为长方形板体，该长方形板体上开设有安装螺纹孔，方便通过螺栓螺母或焊接方式固定在闸门的门槽上上。

进一步地，所述闸门的门槽一侧的若干固定端构件通过其端部上的电源线和控制导线采用串联方式相连，其串联形成的电源线和控制导线的线联长度大于闸门的总开度。

进一步地，所述PCB控制板的端部的电源线和控制线穿插过外壳上的相对应的布线孔，布线孔上安装有防水密封圈。

进一步地，所述永磁铁的形状为方形，所述压紧装置包括下框型压板，下框型压板的顶面内壁设置有柔性绝缘橡胶板，下框型压板的两侧对应设置有方形板，方形板上开设有螺孔，通过螺栓固定在闸门上。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种非接触式闸门开度及姿态检测装置，它采用全密封结构的固定端部分和永磁游标部分，来实现对闸门水下开度及姿态检测；当需要检测的闸门开度较大，固定端以级联方式进行串行连接，以满足工程对总开度的要求；也能够当闸门出现倾斜时，左、右两侧的开度信息将出现不同步，此时可以了解闸门的姿态信息，以便于及时纠偏；它具有能够实时检测闸门真实的开度信息，消除闸门在运行过程中的存在安全隐患，极大提高闸门的运行效率以及延长了闸门的使用寿命。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明结构示意图；

图2是图1的A部放大图；

图3是本发明的立体结构示意图；

图4是本发明中永磁游标构件的结构示意图；

图5是本发明中的若干计数器移位寄存器之间相连的示意图。

附图标记说明：

1、闸门；2、闸门埋件；3、门槽；4、固定端构件；41、外壳；42、固定耳板；5、永磁游标构；51、永磁铁；52、压紧装置；521、下框型压板；522、柔性绝缘橡胶板；523、方形板。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1-图4所示，本具体实施方式所述的一种非接触式闸门开度及姿态检测装置，它包括检测装置本体，该检测装置本体包括固定端构件4及永磁游标构件5；

所述固定端构件4分别安装在闸门1的门槽3两侧上；门槽3的底部两侧对应安装有闸门埋件2；

所述永磁游标构件5分别安装在闸门1的顶端面两侧上，永磁游标构件5的位置与固定端构件4位置相对应；当闸门在向上或向下移动时，永磁游标构件5始终朝向固定端构件4；

所述固定端构件4包括外壳41、固定耳板42、PCB控制板；所述外壳41上设置有固定耳板42，用于安装固定端构件4在闸门1的门槽3上；所述PCB控制板安装在外壳41内；所述PCB控制板的端部设置有电源线和控制导线；所述PCB控制板上设置有若干霍尔传感器和并入串出移位寄存器芯片，若干霍尔传感器形成传感器矩阵，相邻的霍尔传感器之间等距，若干霍尔传感器与并入串出移位寄存器芯片通过电源线和控制导线电连接，形成控制电路；

所述永磁游标构件5包括永磁铁51和压紧装置52；所述永磁铁51安装在闸门1底面两侧对应固定端构件4的位置处，通过压紧装置52紧固在闸门上。

进一步地，所述外壳41为长方形，该外壳41上布置有若干固定耳板42，固定耳板42采用螺栓螺母或焊接方式设置在固定耳板42上，该固定耳板42为长方形板体，该长方形形板体上开设有安装螺纹孔，方便通过螺栓螺母固定在闸门1的门槽3上。

进一步地，所述闸门1的门槽3一侧的若干固定端构件4通过其端部上的电源线和控制导线采用串联方式相连，其串联形成的电源线和控制导线的线联长度大于闸门1的总开度。

进一步地，所述PCB控制板的端部的电源线和控制线穿插过过外壳上的相对应的布线孔，布线孔上安装有防水密封圈。

进一步地，所述永磁铁51的形状为方形，所述压紧装置52包括下框型压板521，下框型压板521的顶面内壁设置有柔性绝缘橡胶板522，下框型压板521的两侧对应设置有方形板523，方形板上开设有螺孔，通过螺栓固定在闸门1上。

进一步地，所述并入串出移位寄存器芯片为型号是74LV165D的3.3V PARALLELLOAD 8-BIT S/R的计数器移位寄存器。

本发明的工作原理如下：

本设计中，非接触式闸门水下开度及姿态检测装置分为永磁游标端和固定端。永磁游标端由永磁铁和压紧装置组成。该部分安装在闸门上。固定端由外壳、固定耳板、PCB控制板组成。该部分安装在闸门门槽上。外壳为全密封结构，内部装有PCB控制板，由端部引出电源及控制线。外壳上设置由固定耳板，用于固定端的安装。PCB控制板上设置有霍尔传感器矩阵和“并入串出移位寄存器”芯片，霍尔传感器各间距固定，一定数量的霍尔传感器连接至“并入串出移位寄存器”芯片。霍尔传感器为现有产品，属于现有技术。

如图5所示，“并入串出移位寄存器”芯片为型号是74LV165D的3.3V PARALLELLOAD 8-BIT S/R的计数器移位寄存器。三个型号相同的计数器移位寄存器，分别为计数器移位寄存器U6、计数器移位寄存器U7、计数器移位寄存器U8；

相邻的计数器移位寄存器的其中一个计数器移位寄存器的第10脚通过导线与另一个计数器移位寄存器的第9脚相连，形成计数器移位寄存器组；计数器移位寄存器的第8脚接地，计数器移位寄存器的第16脚分别取3.3v电源；若干计数器移位寄存器第3-6脚、11-14脚分别与PCB控制板上的若干霍尔传感器相连。计数器移位寄存器U6、计数器移位寄存器U7、计数器移位寄存器U8分别与8个霍尔传感器相连，24个霍尔传感器在PCB板上等距，形成霍尔传感器矩阵。本设计中，计数器移位寄存器U6、计数器移位寄存器U7、计数器移位寄存器U8的第1脚与GPI015_SH_LD端相连，第2脚与GPI014_CLK端相连；计数器移位寄存器U6的第9脚与PI015_DATA端相连。

本设计中，永磁游标构件安装在闸门左、右两侧，再通过压紧装置使永磁游标能够在固定端构件的测试端面上滑动。固定端构件的测试端面(外壳)内部布置的霍尔传感器接收到永磁游标的磁信号后，将信号编译成为行程信息上传至控制端。

本设计中固定端构件为全密封结构，仅留出线端将电源及控制导线引出，当需要检测的开度较大时，可将固定端以级联方式进行串行连接，以满足工程对总开度的要求。PCB控制板的端部的电源线和控制线穿插过过外壳上的相对应的布线孔，布线孔上安装有防水密封圈，利于防水。

本设计中，永磁游标部分安装在闸门左右两侧，随着闸门一起移动，当闸门行走在某个开度时，左、右两侧布置的固定端可及时将开度信息传输至控制端，当闸门出现倾斜时，左、右两侧的开度信息将出现不同步，此时可以了解闸门的姿态信息，以便于及时纠偏。

本设计中，固定端的级联总长度大于闸门的总开度，当闸门全关时，永磁游标端位于固定端的接近底部位置，此时固定端可以读到底部霍尔传感器收到永磁游标端发出的磁信息。当闸门逐渐开启时，固定端可以依次读到永磁游标端对应的霍尔传感器开关信息。通过数学运算，可以得到闸门的绝对位置信息。当闸门发生偏斜时，左、右固定端读到的开度信息将不一致，从而判断闸门的运行姿态。当闸门固定于某个开度时，固定端可以检测到闸门的绝对位置，若闸门缓慢下滑或上下低速抖动时，可以及时获知。

本设计实现了闸门开度的直接检测，填补了国内没有闸门开度直接检测的历史。由于采用全密封设计结构，故可水下运行，不受水流或污物的干扰。通过设置在闸门和门槽两侧的固定端构件及永磁游标构件，能够实时显示闸门的绝对开度和姿态信息，从而能够实时全方面控制闸门的运行状态，保证其正常使用，消除了安全隐患发生。

本发明所述的一种非接触式闸门开度及姿态检测装置，它采用全密封结构的固定端部分和永磁游标部分，来实现对闸门水下开度及姿态检测；当需要检测的闸门开度较大，固定端以级联方式进行串行连接，以满足工程对总开度的要求；也能够当闸门出现倾斜时，左、右两侧的开度信息将出现不同步，此时可以了解闸门的姿态信息，以便于及时纠偏；它具有能够实时检测闸门真实的开度信息，消除闸门在运行过程中的存在安全隐患，极大提高闸门的运行效率以及延长了闸门的使用寿命。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。