[发明专利]船闸运行动态水位监测系统及监测方法

说明书

船闸运行动态水位监测系统及监测方法，包括光纤光栅传感器组、配线盒、光缆、光纤光栅解调器、中央处理系统。所述光纤光栅传感器组为多组，每个测量点布设一组光纤光栅传感器组，任意一组光纤光栅传感器组由一根光纤上串接多个不同反射波长的光纤光栅传感单元构成，实现单点多只传感器检测水位。多组光纤光栅传感器组连接配线盒，配线盒通过光缆连接光纤光栅解调器，光纤光栅解调器连接中央处理系统。本发明系统实现高水头船闸边工作边检验的水位监测功能，不仅提高船闸运行水位控制的可靠性，降低单点多只水位计测量方式的成本；同时提升水位传感设备的抗干扰性，延长水位传感设备更换周期。

技术领域

本发明涉及船闸水位监测技术领域，具体涉及一种船闸运行动态水位监测系统及监测方法。

背景技术

船闸水位测报系统关系船闸运行安全，船闸水位计在控制系统所应用的传感器类型中占据较为重要的地位。船闸水位计的差值信号参与船闸闸门平压启闭、水级安全、阀门声振抑制、反向水头抑制等关键工艺控制，其中，既有多支水位差值比较精度要求相对较高的控制、又有单只水位比较的相对精度要求不高的控制；既有过程显示的控制，又有转换为布尔量的状态翻转信号控制。目前的水位信息可靠性以单只水位计的可靠性为依赖，一旦水位计测量值发生飘移，整个系统可靠性迅速下降，安全风险同步上升。因此，水位计测量值的校验功能是水位计可靠性工艺控制的基本要求。

目前已知的较为有效的技术手段是单点多只(大于等于3只)测量值的表决校验方式，代价是单点水位监测成本等比例增加，且算法较布尔量的多数表决方式相对复杂。

船闸人字门平压启闭运行时，对闸门正向水头检测精度要求高。以三峡船闸为例：船闸运行时闸室水位变化最高超过40米，检测水位变化的压电型投入式传感器的量程为40～50米。为保证人字门启闭运行时其平压状态门体前后两侧水位差值在10mm以内，水位计的检测精度要求达到0.5‰。

目前，三峡船闸使用的水位计为国外进口产品，价格昂贵，且传感探头易受水下环境影响，工作性能下降较快，更换周期短。国内同类产品尚有差距，需要采用精选方式方有可能获得，但成本高；且备件供应保障存在较大的不确定性。因此，有必要在保证高可靠度的情况下，采用性价比更好的传感检测设备，研究使用寿命长、性能可靠性高的水位监测系统。

发明内容

本发明提供一种船闸运行动态水位监测系统及监测方法，能够实现船闸运行所需的水位控制信号的计算，对船闸运行水位进行动态监测，保障船闸安全运行。该系统不仅降低单点多只水位计测量方式的成本，提高船闸运行水位控制的可靠性；同时提升水位传感设备的抗干扰性，延长水位传感设备更换周期。

本发明采取的技术方案为：

船闸运行动态水位监测系统，包括光纤光栅传感器组、配线盒、光缆、光纤光栅解调器、中央处理系统。所述光纤光栅传感器组为多组，每个测量点布设一组光纤光栅传感器组，任意一组光纤光栅传感器组由一根光纤上串接多个不同反射波长的光纤光栅传感单元构成，实现单点多只传感器检测水位。多组光纤光栅传感器组连接配线盒，配线盒通过光缆连接光纤光栅解调器，光纤光栅解调器连接中央处理系统。

对于同一个水位测量点，一组光纤光栅传感器组按照一定的间距布设多个光纤光栅传感器，光纤光栅传感器组垂直放入水中，对该处水位进行分布检测，实现单点多只传感器检测水位。

所述光纤光栅传感器包括：

温度补偿光栅，用于温度补偿；

测压光栅，用于测量张力；

温补光栅与测压光栅串联，其单端固定，栅区呈完全自由状态。

所述光纤光栅传感器组包括：

至少3个不同测量范围的光纤光栅传感器，实现单点多只传感器检测；