[实用新型]一种自主式闸门开度仪

说明书

本实用新型公开了一种自主式闸门开度仪，包括壳体、显示屏、功能按钮、电源及数据线缆。壳体内电路板上集成有高精度三轴加速度计、三轴陀螺仪和重力感应计。自主式闸门开度仪直接固定安装在闸门的上端，通过电源与数据线将自主式闸门开度仪和外部闸门控制系统连接。该自主式闸门开度仪安装简单，适用于任何闸门门型，无须外界参考，理论测量范围无限制，可广泛应用于水利水电闸门开度的检测。

技术领域

本实用新型涉及一种自主式闸门开度仪及其测量方法，属于水利水电工程领域中闸门开度仪的创新产品。

背景技术

在水利水电行业中，闸门起着排水蓄水的重要作用。人们需要随时知道闸门的开度状态，而闸门的启闭大多依靠液压缸来推动，于是绝大多数闸门开度仪都安装在液压缸上，来检测活塞杆的行程，从而检测出闸门开度值。目前，常用的测量闸门开度的位移传感器装置有多种形式，大致可分为三种：钢丝绳旋转编码器、黑色陶瓷活塞杆加CIMS行程检测、磁致伸缩位移传感器。

钢丝绳旋转编码器是水利工程上最早成熟的产品，它的主要部件有：旋转编码器、钢丝绳、自动收缆装置。其测量原理是：当液压缸缸陶瓷活塞杆运动时，钢丝绳被拉动并带动旋转编码器旋转，从中便得知陶瓷活塞杆运动的距离，从而得出闸门的开度。钢丝绳旋转编码器在液压缸上的安装分为内置式与外置式。内置式精度高，抗干扰性强，受环境影响小，不用考虑冬季防冰冻问题，其缺点是安装要求较高，现场保养维护困难，一旦钢丝绳拉断，则有可能损伤液压缸内壁加工面，这不仅是传感器的更换，更涉及到液压缸本身的损伤与拆卸，工程量巨大。外置式钢丝绳可作为独立部件安装在液压缸表面或闸墙上，虽然有效避开内置式的缺点，但这种安装方式受环境因素影响较大，尤其是当钢丝绳浸入水中时，水流冲击、水面结冰、水中漂浮物等因素都会使读数失准。此外，钢丝绳还存在打滑和零点漂移等问题，影响读数稳定性。

陶瓷活塞杆传感器也是水利工程上较为常用的产品之一，主要部件有：陶瓷活塞杆、CIMS行程检测装置。陶瓷活塞杆在喷涂陶瓷之前做了刻槽预处理，CIMS行程检测装置安装在液压缸与陶瓷活塞杆的结合处，并通过采集陶瓷活塞杆上的多行小齿槽来确定陶瓷活塞杆的位移。这类传感器制造困难，成本高，且齿槽处容易被泥沙堵塞，影响读数准确性。

磁致伸缩类位移传感器大多采用内置式，其核心原理是波导管在磁场中运动发出电信号来确定位移量。这类传感器虽然能够获得较高的精度，但其检测长度越长，误差则越大，目前其量程大多在5米内，行程过长对液压缸工作状态也有限制，液压缸水平状态时会导致波导管因挠度弯曲而磨损，导致传感器的使用寿命缩短，后期维护也不方便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是巧妙避开上述现有产品的使用缺陷，提出一种自主式闸门开度仪，改变传统闸门开度测量方式，无须任何外界设备参照，可实现闸门开度的直接测量，适用于各种闸门门型，测量无接触无磨损。将本实用新型闸门开度仪直接安装固定在闸门上，通过测量闸门运动中的加速度和姿态变化，来确定闸门位移行程，其量程不受任何闸门门型及行程限制，且测量精度满足要求。

本实用新型为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种自主式闸门开度仪，包括壳体，壳体上有显示屏、功能按钮，壳体内含有电路板，电路板分别与功能按钮和显示屏电连接；其特征在于：电路板中集成有三轴加速度计、三轴陀螺仪、重力感应计和控制器；三轴加速度计设置为随闸门运动检测闸门运动时的加速度值，三轴陀螺仪设置为检测闸门每时每刻的位置姿态角度，重力感应计设置为确定闸门开启的绝对竖直方向；自主式闸门开度仪直接固定安装在闸门的上端，通过电源与数据线将自主式闸门开度仪和外部闸门控制系统连接。

进一步的，初始安装时，在闸门全闭状态下将闸门开度仪固定在闸门上。

进一步的，闸门开度仪固定在闸门上后，对三轴加速度计、三轴陀螺仪、重力感应计各传感器数据初始化，并设置好闸门相对各传感器运动方向。

进一步的，所述闸门为竖直方向开启门。