[发明专利]一种一体化闸门过闸流量自动控制方法及系统

权利要求书

1.一种一体化闸门过闸流量自动控制方法，其特征在于，具体步骤包括：

获取闸门的实时水情检测信息；

根据实时水情检测信息，建立不同流态下的闸门流量水位开度模型具体步骤包括：

采集一体化闸门现场的闸前水位、闸后水位、闸门开度，以及闸口流量的数据信息；

根据数据信息确定闸门开度与闸门流量之间的函数关系，并采用最小二乘法进行多项式拟合，建立闸门流量水位开度模型；

采集数据信息和多项式拟合的具体步骤包括：

首先在闸前蓄水池进行蓄水，使得闸前水位达到预设高度；

预设闸门开度后开始放水，并测得实时闸前水位H、闸门开度e、闸后水位h_t，以及闸口流量的数据Q，同时不断调整闸门开度[0～e_max]，保持闸前水位获得多组数据；

根据得到多组数据后判断需要获取流态数据类型，若获取自由出流数据，则保持闸后水位畅通，若获取淹没出流的数据，则将闸门后排水口关闭，进行蓄水使得满足闸后水位大于水跃高度后采集数据；

根据流态数据类型，若是自由出流态，则进行Q与的多项式拟合，得到闸门流量水位开度模型为：

若是淹没出流态，则进行Q与的多项式拟合，得到闸门流量水位开度模型为：

式中，b为闸门宽度，μ(e,H)为闸门开度与闸门水位多项式拟合结果，f(H,h_t)为闸门淹没出流系数与闸前闸后水位比多项式拟合结果；

根据具体的数据点分布情况尝试用不同的最高次数进行拟合，得到拟合程度最好的多项式类型；

根据闸门流量水位开度模型以及对闸门未来运行状态的规划，预测闸门未来排水体积；

根据闸门未来排水体积的预测值，规划闸门当前运行方式，达到在预期时间内排出期望体积的水量的效果，具体步骤包括：

步骤一：预设采样周期T_s，以及可调参数τ，将闸门开度及可调参数初始化为零；

步骤二：采集每个采样周期的当前闸门开度e_now(k)、闸前水位H_now(k)、闸后水位h_t(k)、需排水体积V_res(k)，以及剩余时间t_res(k)；

判断若V_res(k)≤0且e_now(k)0，则闸门以预设额定速率下降，直至e_now(k)＝0结束；

判断若V_res(k)0，则计算当前闸门开度下将至零所需时间t_des(k)，以及所预估的排水体积V_close(k)，如t_res(k)t_des(k)，则计算从当前闸门开度进入保持状态下的排水体积为V_keep(k)+V_close(k)，二者之和V_predict作为系统当前的预测输出值；

步骤三：对闸门运行状态进行判断，若实际剩余水量减总预测排水量大于τ，且闸门没有达到最大开度，则闸门以额定速率上升；

若预测排水量减实际剩余排水量大于τ，或者闸门从当前开度到关闭时所预估的排水体积大于实际剩余排水量，且闸门当前开度大于0，则闸门以额定速率下降；

若实际剩余水量和预测排水量的差值的绝对值小于等于τ，或闸门到达了极限位置，则闸门保持在当前开度；

步骤四：进入下一采样周期采集数据，循环规划，直至排出期望体积的水量。

2.一种包括权利要求1所述的一种一体化闸门过闸流量自动控制方法的系统，其特征在于，包括：

传感器模块(1)，用于采集闸门排水流量，闸前闸后水位，以及闸门开度的数据信息；

闸门控制器模块(2)，用于接收传感器模块的数据信息，并输出控制指令；

执行器模块(3)，用于接收闸门控制器模块的控制指令，对闸门进行自动控制。

3.根据权利要求2所述一种一体化闸门过闸流量自动控制方法的系统，其特征在于，所述传感器模块包括流量传感器(11)、水位传感器(12)，以及电机编码器(13)。