CN109031985A - 一种智能闸门控制器 - Google Patents

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李红霞
刘朋雨
王剑涛
卢昕
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供一种智能闸门控制器，该控制器包括主控电路、电源电路、水流量传感器电路、水位测量传感器电路、视频监控电路、电流检测电路、闸门电机控制电路、通信电路以及显示电路，水流量传感器电路向主控电路发送水流量监测数据；水位测量传感器电路向主控电路发送水位测量数据；视频监控电路向主控电路发送视频监控数据；电流检测电路向主控电路发送闸门电机的电流检测数据；主控电路根据水流量监测数据、水位测量数据、视频监控数据和/或电流检测数据向闸门电机控制电路发送驱动控制信号；主控电路通过通信电路与外界设备进行信息交互；主控电路向显示电路发送显示数据。应用本发明可实现集成多种数据采集功能且***集成度较高。

Description

一种智能闸门控制器
技术领域
本发明涉及智能闸门控制技术领域，具体的，涉及一种应用于水利工程的智能闸门控制器。
背景技术
现有对水利***中闸门的控制需要人员到现场观测水量后来调节升降，由于人为因素，水库的水位、流量很难控制到设定的位置，并且需要花费大量的时间和劳力。而且，目前的闸门控制装置中，通常都是采取单一的机械结构，外加一些多年前运用的老旧技术。目前市场上找不到可以通过技术集成、功能多样、操作简单的这样一款闸门控制设备，更找不到闸门电子控制***，缺少后台管理和数据采集，不利于水利建设的发展。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种集成多种数据采集功能，***集成度较高的智能闸门控制器。
为了实现上述主要目的，本发明提供的智能闸门控制器包括主控电路、电源电路、水流量传感器电路、水位测量传感器电路、视频监控电路、电流检测电路、闸门电机控制电路、通信电路以及显示电路，电源电路向主控电路、水流量传感器电路、水位传感器电路、视频监控电路、电流检测电路、闸门电机控制电路、通信电路以及显示电路提供电源，水流量传感器电路、水位传感器电路、视频监控电路、电流检测电路、闸门电机控制电路、通信电路以及显示电路分别与主控电路电连接；水流量传感器电路向主控电路发送水流量监测数据；水位测量传感器电路向主控电路发送水位测量数据；视频监控电路向主控电路发送视频监控数据；电流检测电路向主控电路发送闸门电机的电流检测数据；主控电路根据水流量监测数据、水位测量数据、视频监控数据和/或电流检测数据向闸门电机控制电路发送驱动控制信号；主控电路通过通信电路与外界设备进行信息交互；主控电路向显示电路发送显示数据。
由上述方案可见，本发明的智能闸门控制器集成了多种数据采集电路，如水流量传感器电路、水位测量传感器电路、视频监控电路、电流检测电路等，***集成度较高。同时，通过水流量传感器电路、水位测量传感器电路、视频监控电路、电流检测电路等发送的数据，可向闸门电机控制电路发送控制信号，降低闸门的控制难度，同时可提高闸门控制的精确度。此外，设置电流检测电路用以检测闸门电机的电流，可防止电压过高烧毁闸门电机，提高电机的使用寿命。
进一步的方案中，智能闸门控制器还包括存储电路，存储电路与主控电路电连接。
由此可见，设置存储电路，可用于存储水流量传感器电路、水位测量传感器电路、视频监控电路和电流检测电路等电路所发送的数据。以便用户查询数据以及应用所存储的数据。
进一步的方案中，智能闸门控制器还包括按键电路，按键电路主控电路电连接。
由此可见，通过设置按键电路，可便于进行***参数的设置或修改。
进一步的方案中，电流检测电路包括电流检测芯片和电压跟随器，电流检测芯片的输出端与电压跟随器的输入端电连接，电压跟随器的输出端与主控电路电连接。
由此可见，通过电流检测电路检测闸门电机的电流，判断电机的供电是否正常，确保电机的而安全。此外，由于电流检测电路输出的电压可能会高于主控电路的额定电压，在电流检测芯片的输出端接入电压跟随器，从而限定向主控电路输出的电压，起到保护主控电路的作用。
进一步的方案中，闸门电机控制电路包括使能端控制电路、转向端控制电路以及电机接口，使能端控制电路的输入端与主控电路电连接，使能端控制电路的输出端与电机接口电连接，转向端控制电路的输入端与主控电路电连接，转向端控制电路的输出端与电机接口电连接。
由此可见，设置使能端控制电路、转向端控制电路可对闸门电机的使能端和转向端分别控制，从而实现控制闸门的启闭。
进一步的方案中，使能端控制电路包括第一N型场效应管和第二N型场效应管，第一N型场效应管的栅极与主控电路电连接，第一N型场效应管的漏极与第二N型场效应管的栅极电连接，第二N型场效应管的漏极与电机接口电连接。
进一步的方案中，转向端控制电路包括第三N型场效应管和第四N型场效应管，第三N型场效应管的栅极与主控电路电连接，第三N型场效应管的漏极与第四N型场效应管的栅极电连接，第四N型场效应管的漏极与电机接口电连接。
由此可见，使能端控制电路和转向端控制电路，通过设置场效应管进行开关控制，可提高控制的灵敏度，同时减少功耗。
进一步的方案中，电源电路包括第一供电电路、第二供电电路以及供电控制芯片，第一供电电路和第二供电电路分别与供电控制芯片电连接；供电控制芯片控制第一供电电路和第二供电电路的导通或截止。
由此可见，设置第一供电电路和第二供电电路，并通过供电控制芯片进行控制，对供电电路进行选择，保障供电的稳定性。
进一步的方案中，通信电路包括串口通信电路和无线通信电路中的至少一种。
由此可见，通过设置多类通信电路，可使智能闸门控制器接入多种外接设备并与之通信。
附图说明
图1是本发明智能闸门控制器实施例的电路结构框图。
图2是本发明智能闸门控制器实施例中电流检测电路的电路原理图。
图3是本发明智能闸门控制器实施例中闸门电机控制电路的电路原理图。
图4是本发明智能闸门控制器实施例中电源电路的电路原理图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
如图1所示，本发明的智能闸门控制器包括主控电路1、电源电路2、水流量传感器电路3、水位测量传感器电路4、视频监控电路5、电流检测电路6、闸门电机控制电路7、通信电路8、显示电路9、存储电路10以及按键电路11，电源电路2向主控电路1、水流量传感器电路3、水位测量传感器电路4、视频监控电路5、电流检测电路6、闸门电机控制电路7、通信电路8、显示电路9、存储电路10以及按键电路11提供电源。水流量传感器电路3、水位测量传感器电路4、视频监控电路5、电流检测电路6、闸门电机控制电路7、通信电路8、显示电路9、存储电路10以及按键电路11分别与主控电路1电连接。
水流量传感器电路3向主控电路1发送水流量监测数据，水流量监测数据记录通过水闸的水流量，便于水流量统计。本实施例中，水流量传感器电路3采用现有已知的水流量传感器电路，可实现水流量数据的采集，在此不再赘述。
水位测量传感器4电路向主控电路1发送水位测量数据，水位测量数据记录水闸所处现场的水位情况，本实施例中，水位测量传感器4采用现有已知的水位测量传感器，可实现水位测量数据的采集，在此不再赘述。
视频监控电路5向主控电路1发送视频监控数据，视频监控数据可便于用户观察闸门的现场情况，代替人工现场查看。本实施例中，视频监控电路5采用现有已知的视频监控电路，可实现视频监控数据的采集，在此不再赘述。
电流检测电路6向主控电路1发送闸门电机（未示出）的电流检测数据。其中，闸门电机用于控制闸门的升降，从而起到控制水流的目的。参见图2，电流检测电路6包括电流检测芯片U1和电压跟随器U2，电流检测芯片U1的输出端与电压跟随器U2的输入端电连接，电压跟随器U2的输出端与主控电路1电连接。优选的，电流检测芯片U1是AD8217型号的电流检测芯片。电流检测芯片U1通过输入端61与闸门电机的电源端连接，从而获得电流检测数据，电流检测电路6通过端子62将电流检测数据发送至主控电路1，主控电路1可根据电流检测数据判断闸门电机的供电是否正常，从而可采取进一步的操作，例如切断电源或报警等。
主控电路1根据水流量监测数据、水位测量数据、视频监控数据和/或电流检测数据向闸门电机控制电路7发送驱动控制信号。主控电路1获取水流量监测数据、水位测量数据、视频监控数据以及视频监控数据后，可对这些数据进行分析处理，从而根据分析结果向闸门电机控制电路7发送驱动控制信号。例如：主控电路1可以根据水流量监测数据判断当前水流量是否超过预期的阈值，若是，则向闸门电机控制电路7驱动控制信号，关闭闸门；主控电路1可以根据水位测量数据判断当前水位是否超过预设水位值，若是，则向闸门电机控制电路7驱动控制信号，打开闸门放水；主控电路1可以根据视频监控数据判断闸门现场是否出现异常，若是，则向闸门电机控制电路7驱动控制信号，关闭或打开闸门；主控电路1可以根据电流检测数据判断闸门电机的供电是否异常，若是，则向闸门电机控制电路7驱动控制信号，停止工作，或者根据上述情况的组合向闸门电机控制电路7驱动控制信号等。
参见图3，闸门电机控制电路7包括使能端控制电路71、转向端控制电路72以及电机接口J1，使能端控制电路71的输入端73与主控电路1电连接，使能端控制电路71的输出端74与电机接口J1电连接，转向端控制电路72的输入端与主控电路1电连接，转向端控制电路72的输出端与电机接口J1电连接，电机接口J1与闸门电机电连接。使能端控制电路71向闸门电机的使能端发送使能控制信号，转向端控制电路72向闸门电机的转向端发送转向控制信号。
其中，使能端控制电路71包括第一N型场效应管Q1和第二N型场效应管Q2，第一N型场效应管Q1的栅极与主控电路1电连接，第一N型场效应管Q1的漏极与第二N型场效应管Q2的栅极电连接，第二N型场效应管Q2的漏极与电机接口J1电连接。转向端控制电路72包括第三N型场效应管Q3和第四N型场效应管Q4，第三N型场效应管Q3的栅极与主控电路1电连接，第三N型场效应管Q3的漏极与第四N型场效应管Q4的栅极电连接，第四N型场效应管Q4的漏极与电机接口J1电连接。
主控电路1通过通信电路8与外界设备进行信息交互。优选的，通信电路8包括串口通信电路和无线通信电路中的至少一种。其中，串口通信电路包括RS232、RS422、RS485等串口通信电路，无线通信电路包括GPRS、WIFI、蓝牙等无线通信电路。通过通信电路8实现主控电路1与外界设备进行通信，实现现场控制以及远程控制的目的。
主控电路1向显示电路9发送显示数据。主控电路1对水流量传感器电路3、水位测量传感器电路4、视频监控电路5或电流检测电路6所发送的数据进行分析处理后，可对分析结果进行展示在显示电路9，以便用户获知水闸的监控情况。
主控电路1向存储电路10发送存储数据。主控电路1对水流量传感器电路3、水位测量传感器电路4、视频监控电路5或电流检测电路6所发送的数据进行储存，同时还可对分析处理结果进行储存，以便用户进行数据查阅和分析。
按键电路11向主控电路1发送按键控制信号。为了便于进行参数设置以及发送控制信号，主控电路1可根据按键电路11所发送的按键控制信进行操作。
参见图4，电源电路2包括第一供电电路21、第二供电电路22以及供电控制芯片U3，第一供电电路21和第二供电电路22分别与供电控制芯片U3电连接。优选的，供电控制芯片U3是TLC4417型号的供电控制芯片。供电控制芯片U3控制第一供电电路21和第二供电电路22的导通或截止。本实施例中，第一供电电路21通过端子211接入外接电源，并通过端子212提供电压。第一供电电路21设置有场效应管Q5和场效应管Q6，供电控制芯片U3通过分别向场效应管Q5和场效应管Q6发送控制信号，控制场效应管Q5和场效应管Q6的导通或截止，从而控制第一供电电路21的导通或截止。第二供电电路22通过端子221与可充电电池电连接，并通过端子222提供电压。第二供电电路22设置有场效应管Q7和场效应管Q8，供电控制芯片U3通过分别向场效应管Q7和场效应管Q8发送控制信号，控制场效应管Q7和场效应管Q8的导通或截止，从而控制第二供电电路22的导通或截止。供电控制芯片U3可根据优选级别选择供电路，本实施例中，优选选择第一供电电路21进行供电。
电源电路2还可包括多个稳压电路（未示出），从而将电压稳压成个电路模块的额定电压，以便各个电路模块可以正常工作。
由上述可知，本发明的智能闸门控制器集成了多种数据采集电路，如水流量传感器电路3、水位测量传感器电路4、视频监控电路5、电流检测电路6等，***集成度较高。同时，通过水流量传感器电路3、水位测量传感器电路4、视频监控电路5等发送的数据，可向闸门电机控制电路7发送控制信号，降低闸门的控制难度，同时可提高闸门控制的精确度。此外，设置电流检测电路6用以检测闸门电机的电流，可防止电压过高烧毁闸门电机，提高电机的使用寿命。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能闸门控制器，其特征在于：包括主控电路、电源电路、水流量传感器电路、水位测量传感器电路、视频监控电路、电流检测电路、闸门电机控制电路、通信电路以及显示电路，所述电源电路向所述主控电路、所述水流量传感器电路、所述水位传感器电路、所述视频监控电路、所述电流检测电路、所述闸门电机控制电路、所述通信电路以及所述显示电路提供电源，所述水流量传感器电路、所述水位传感器电路、所述视频监控电路、所述电流检测电路、所述闸门电机控制电路、所述通信电路以及所述显示电路分别与所述主控电路电连接；
所述水流量传感器电路向所述主控电路发送水流量监测数据；
所述水位测量传感器电路向所述主控电路发送水位测量数据；
所述视频监控电路向所述主控电路发送视频监控数据；
所述电流检测电路向所述主控电路发送闸门电机的电流检测数据；
所述主控电路根据所述水流量监测数据、所述水位测量数据、所述视频监控数据和/或所述电流检测数据向所述闸门电机控制电路发送驱动控制信号；
所述主控电路通过所述通信电路与外界设备进行信息交互；
所述主控电路向所述显示电路发送显示数据。
2.根据权利要求1所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述智能闸门控制器还包括存储电路，所述存储电路与所述主控电路电连接。
3.根据权利要求1所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述智能闸门控制器还包括按键电路，所述按键电路所述主控电路电连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述电流检测电路包括电流检测芯片和电压跟随器，所述电流检测芯片的输出端与所述电压跟随器的输入端电连接，所述电压跟随器的输出端与所述主控电路电连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述闸门电机控制电路包括使能端控制电路、转向端控制电路以及电机接口，所述使能端控制电路的输入端与所述主控电路电连接，所述使能端控制电路的输出端与所述电机接口电连接，所述转向端控制电路的输入端与所述主控电路电连接，所述转向端控制电路的输出端与所述电机接口电连接。
6.根据权利要求5所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述使能端控制电路包括第一N型场效应管和第二N型场效应管，所述第一N型场效应管的栅极与所述主控电路电连接，所述第一N型场效应管的漏极与所述第二N型场效应管的栅极电连接，所述第二N型场效应管的漏极与所述电机接口电连接。
7.根据权利要求5所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述转向端控制电路包括第三N型场效应管和第四N型场效应管，所述第三N型场效应管的栅极与所述主控电路电连接，所述第三N型场效应管的漏极与所述第四N型场效应管的栅极电连接，所述第四N型场效应管的漏极与所述电机接口电连接。
8.根据权利要求1至3任一项所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述电源电路包括第一供电电路、第二供电电路以及供电控制芯片，所述第一供电电路和所述第二供电电路分别与所述供电控制芯片电连接；
所述供电控制芯片控制所述第一供电电路和所述第二供电电路的导通或截止。
9.根据权利要求1至3任一项所述的智能闸门控制器，其特征在于：
所述通信电路包括串口通信电路和无线通信电路中的至少一种。
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