[发明专利]一种明渠倒虹吸水位自动控制方法和系统

权利要求书

1.一种明渠渠段倒虹吸水位自动控制系统，包括：一段明渠渠段，所述明渠渠段下游串接一倒虹吸，所述倒虹吸的下游设置工作闸，所述的工作闸设有倒虹吸出口水位传感器、倒虹吸出口流量传感器；所述的工作闸的工作闸启闭机构与工作闸PLC连接，所述的倒虹吸出口水位传感器、倒虹吸出口流量传感器和工作闸PLC与带有明渠渠段蓄量计算程序的控制与数据处理器连接，其特征在于，所述的明渠渠段上游设置节制闸，所述的节制闸设有节制闸闸前水位传感器、节制闸闸后水位传感器、节制闸开度传感器，所述的节制闸的节制闸启闭机构与节制闸PLC连接，所述的节制闸闸前水位传感器、节制闸闸后水位传感器、节制闸开度传感器和节制闸PLC与控制与数据处理器连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的控制与数据处理器包括：中央处理单元、参数输入单元、监控显示单元。

3.一种使用权利要求2所述系统的明渠渠段倒虹吸水位自动控制方法，其特征在于所述方法的步骤如下：

输入控制系统参数的步骤：用于通过参数输入单元，设置输水明渠渠段、倒虹吸、节制闸、工作闸的物理参数以及控制系统的初始化参数；

监测流量、水位和闸门开度的步骤：用于通过节制闸闸前水位传感器、节制闸闸后水位传感器、倒虹吸出口水位传感器和倒虹吸出口流量传感器，监测倒虹吸的水位和流量，通过节制闸开度传感器，监测节制闸的开度；

判断倒虹吸出口流量的变化是否超标的步骤：用于将倒虹吸出口流量的变化与流量变化死区值进行比较，判断是否超出，如果“否”则回到“监测流量、水位和闸门开度的步骤”，如果“是”则进入下一步骤；

计算明渠渠段控制目标蓄量的步骤：用于根据公式：

V=Vmin+(Vmax-Vmin)(Q-Qmin)/(Qmax-Qmin)

计算明渠渠段控制目标蓄量V,式中：Q为倒虹吸出口流量，Vmax为倒虹吸出口控制水位为Hdmax且流量为Qmax时明渠渠段的蓄量，Vmin是倒虹吸出口控制水位为Hdmin且流量为Qmin时明渠渠段的蓄量，Qmax为明渠渠段的设计最大输水流量， Hdmax为倒虹吸出口最高控制水位Hdmax、Qmin为明渠渠段的设计最小输水流量，Hdmin倒虹吸出口最低控制水位；

计算倒虹吸出口控制目标水位的步骤：用于根据倒虹吸出口水位与明渠渠段水体蓄量的关系，利用二分法反解得到倒虹吸出口控制目标水位；

判断倒虹吸出口水位的变化是否超标的步骤：用于倒虹吸出口水位的变化与水位变化死区值进行比较，判断是否超出，如果“否”则回到“监测流量、水位和闸门开度的步骤”，如果“是”则进入下一步骤；

计算节制闸的流量调整目标值的步骤：使用反馈控制算法计算得到节制闸的流量调整目标值；

节制闸启闭机构执行开度调整的步骤：用于节制闸启闭机构执行开度调整动作，并回到“判断倒虹吸出口水位的变化是否超标的步骤”。