[实用新型]一种基于集成控制传感技术的船闸充泄水水力特性测量系统

说明书

本实用新型公开了一种基于集成控制传感技术的船闸充泄水水力特性测量系统，将电源与控制测量装置中的电源模块相连，给微控制器、闸门控制装置及压力传感装置供电，闸门控制装置接收集成控制测量装置的脉冲信号，驱动直流电机工作，带动传动机构控制充泄水阀门开启，压力传感装置包含压力传感器，接收充泄水时的压力信号经过AD转换模块处理后得到对应压力数字信号，接入微控制器的GPIO端口，微控制器利用中断处理程序对各端口信号进行处理，各测点压力数据通过UART接口经通讯模块上传至控制计算机做进一步处理。采用集成控制传感装置进行分散的控制器和传感器集成，可用于大规模船闸模型水力特性观测，克服了现场试验人力、时间成本高的缺点。

技术领域

本实用新型涉及水运工程测量装置及仪器领域，尤其涉及了一种基于传感技术的水力学参数测量平台，应用于船闸设计方案中的输水系统设计参数的验证和优化。

背景技术

对于水位落差过大的河道，通常应用船闸等通航建筑物克服水位差影响，实现船舶顺利通航。而船闸输水系统作为完成船闸为船舶克服水位集中落差的主要功能部件,是影响船闸正常使用最为关键的工作系统。

船闸工作时，运用水位连通原理对闸室进行灌泄水工作。在灌、泄水过程中，闸室内的水体出现交错，水流紊动激烈，水流流态复杂，输水过程必须使灌水水流充分扩散、消能,尽量避免如泡涌、涡旋及横向比较大等不良流态,确保闸室内水流平稳上升或下降,保障过闸船舶在闸室内安全停泊,安全、高效的输水系统设计方案是决定船舶过闸安全性的关键因素。

当前随着国民经济的发展，货运量需求的增长使得船闸规模越来越大，加之山区河道水头差越来越高，使得闸室水流紊动加剧，船舶停泊条件恶化，船闸运行安全问题更加突出。为了满足船舶停泊条件，不得不延长输水阀门开启时间、采用较复杂的输水系统型式及消能工艺，这样必然会降低船闸通过能力，使成本增加，加大设计、施工、运行难度，直接影响到船闸的安全性和经济性。随着船闸平面尺度的大型化，研究船闸充、泄水过程,输水系统布置及各项水力特性指标十分必要，对船闸工程建设具有实际性的意义。

为认识船闸灌泄水过程中引航道内水流变化规律，掌握斜向水流、回流、漩涡强度与分布，有必要对输水系统内复杂非恒定流进行深入研究，确定其是否满足船舶安全过闸要求。常用研究船闸输水系统的手段主要有数值模拟、物理模型及原型观测等。但目前复杂水流形成机理、产生及发展过程等问题还还缺乏坚实的理论基础和科学依据,三维数值模拟方向尚未成熟，有待进一步研究。原型观测方法通常要进行现场试验，投入成本较高的同时，会影响已建船闸的运营。物理模型考虑了缩尺效应，直观性强、可信度高，但模型仍然较大，限于控制和测量手段的限制，较难取得输水系统及闸室内水力学高阶参数和详细的流场信息。船闸输水廊道的优化仍然是科研和工程实践需要解决的重要问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于传感技术的水力特性测量系统，应用相似性原理制作船闸设计方案及过闸船舶的物理模型，通过在模型的不同部位布置传感器和控制器，对船闸充泄水过程进行精确控制，并记录充泄水过程的重要水力特征参数，通过对充泄水过程各水力特征指标进行分析，对输水系统的设计参数及布置形成反馈，为船闸的设计研究提供可借鉴的资料。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种基于集成控制传感技术的船闸充泄水水力特性测量系统，包括控制计算机、集成控制测量装置、闸门控制装置、压力传感装置和电源；

所述集成控制测量装置由STM32微控制器、电源模块、电机驱动模块、AD转换模块和通讯模块组成；

所述压力传感装置由压力传感器组成；