CN109505282B - 一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置，包括固定于基座内部的控制线路板，所述的控制线路板与光发射器、光接收传感器及温度传感器连接，所述的光发射器下方依次设有透镜和光发射器窗口玻璃，所述的光接收传感器下方设有光接收窗口玻璃，所述的光发射器窗口玻璃和光接收窗口玻璃均固定于基座底部，所述的基座下方还设有水流通道，基座尾部的上方固定有搅拌机，所述的搅拌机通过传动机构与控制线路板连接。本发明结构设计合理，操作简单，能够根据检测到的浊度和温度作出准确而快速的控制决策，从而有效的解决了泥沙淤积的问题。

Description

一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置

技术领域

本发明涉及一种排沙装置，尤其涉及一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置。

背景技术

在水利工程领域，有很多工程受底泥堵塞或水动力不足的影响。如城市河流水体流速缓慢，又处于相对封闭环境中，造成大量的污染物积聚在河床底泥中，当船舶行驶或疏浚时，底泥中的污染物极易随着泥沙的再悬浮释放到水体中，导致河流水体水质严重恶化；入库水流所挟带的泥沙在库尾段沉积所形成扇形堆积体，即水库三角洲，淤积体向库区渐次推进，使进入引水渠道或通过水轮机的泥沙数量逐渐增加，造成损害，严重时甚至造成堵塞，减少水库的有效库容。水流中的泥沙问题已经成为了水利工程领域的一大难题。

目前，水库清淤的方法可分为水力清淤和机械清淤两个方面。水力清淤是指利用水流条件将泥沙运输出坝，包括空库冲沙、基流排沙和横向冲蚀等，其优点在于可以充分利用天然水流进行清淤，尤其是汛期含沙洪水，缺点在于，对泄流能力要求高，耗水量大，影响水库发电和航运，而且下泄高含沙水流会影响下游河道与生态。现有的机械清淤多是利用机械设备挖除淤泥，包括挖泥船挖沙、水力虹吸抽沙清淤、气力泵清淤和空库干挖等，其耗水量小，对环境影响相对较小，但需要消耗外部动力，清淤能力与清淤范围有限，清淤成本高，且挖出的泥沙处置困难。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置，从而解决泥沙的堆积问题。

技术方案：本发明包括固定于基座内部的控制线路板，所述的控制线路板与光发射器、光接收传感器及温度传感器连接，所述的光发射器下方依次设有透镜和光发射器窗口玻璃，所述的光接收传感器下方设有光接收窗口玻璃，所述的光发射器窗口玻璃和光接收窗口玻璃均固定于基座底部，基座下方还设有水流通道，基座尾部的上方固定有搅拌机，所述的搅拌机通过传动机构与控制线路板连接。

所述的控制线路板内集成有信号处理模块、参数处理模块和控制模块，所述信号处理模块的输入端与温度检测模块及浊度检测模块连接，输出端通过参数处理模块与控制模块连接。

所述的基座头部为鱼嘴型，以减少水流阻力，若干岩柱嵌入基座中，以稳定装置。

所述水流通道的两端分别设有进水口和出水口，底部设有清洁传送带，可定期开启传送带清理水流通道。

所述的搅拌机为涡轮式搅拌机，其轮盘上呈圆周分布有扇片，扇片呈斜插式嵌入轮盘中。

所述的搅拌机外侧罩有含过滤筛网的保护罩，防止大颗粒沉积物损坏搅拌桨，过滤筛网选用16—35目。

工作原理：光发射器发射的光先经过透镜汇聚成平行光束，再透过光发射器窗口玻璃在水体中散射，光接收传感器接收透过光接收窗口玻璃的散射光，光接收传感器将接收到的散射光转化成电信号传输给控制线路板；温度传感器也将接收到的温度转化成电信号传输给控制线路板。控制线路板将所采集的信号转换成浊度值x与温度值y，带入公式L＝αx+βy，求出的L值与设定值比较，若差别在设定的阈值范围外，则自适应启动搅拌机，扰动水流，从而使泥沙随水流继续前进。

有益效果：本发明结构设计合理，操作简单，能够根据检测到的浊度和温度作出准确而快速的控制决策，从而有效的解决了泥沙淤积的问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的控制***示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明包括基座1、控制线路板2、光发射器3、透镜4、光发射器窗口玻璃5、光接收传感器6、光接收窗口玻璃7、清洁传送带8、温度传感器9、进水口10、出水口11、含过滤筛网的保护罩12、扇片13、搅拌机14、高速转轴15、低速转轴16、齿轮箱17、发动机18、岩柱19和电源线20。基座1嵌入若干岩柱19中，保证了整个装置的稳定性，基座1的头部呈鱼嘴型，以减小水流阻力，基座1尾部连接有电源线20，用于保证***的运行。

基座1的内部固定有控制线路板2，控制线路板2与光发射器3、光接收传感器6及温度传感器9连接，光发射器3的下方依次设有透镜4和光发射器窗口玻璃5，光接收传感器6下方设有光接收窗口玻璃7。光发射器窗口玻璃5和光接收窗口玻璃7位于同一水平面，并固定于基座1底部，基座1下方还设有水流通道，利于接收光学散射信号。水流通道左侧的顶部设有一块凸起，减少外界光源对整个浊度检测模块的影响。水流通道的左侧设有进水口10，右侧设有出水口11，底部设有清洁传送带8，用于定时清理。基座1尾部的上方固定有搅拌机14，搅拌机14通过传动机构与控制线路板2连接。

光发射器3发射的光先经过透镜4汇聚成平行光束，再透过光发射器窗口玻璃5在水体中散射，光接收传感器6接收透过光接收窗口玻璃7的散射光，光接收传感器6将接收到的散射光转化成电信号传输给控制线路板2。温度传感器9也将接收到的温度转化成电信号传输给控制线路板2。控制线路板2将所采集的信号转换成浊度值x与温度值y，带入公式L＝αx+βy，求出的L值与设定值比较，若差别在所设定阈值范围外，则自适应启动搅拌机14。

搅拌机14采用涡轮式搅拌机，并能够与水面接触，用以扰动水流，从而使泥沙能够随水流继续前进。搅拌机14的轮盘上呈圆周分布有六片方形扇片13，扇片13呈斜插式嵌入轮盘中。搅拌机14周围罩有含过滤筛网的保护罩12，过滤筛网选用16-35目，对应的筛孔尺寸为1-0.5mm，防止大颗粒沉积物损坏搅拌桨。搅拌机14通过高速转轴15与齿轮箱17连接，齿轮箱17通过低速转轴16与发动机18连接，该齿轮箱17内部包含多个齿轮传动机构，使与搅拌机14相连的转轴高速转动，与发动机18相连的转轴低速转动，发动机18与外部电源及控制线路板2连接。

在水流动过程中，由于水与沙的比热容相差较大，当含沙量较小时，水流的温度变化小，而当含沙量增大至一定水平时，水流温度就会发生较大的变化，所以温度可以作为一个自适应判别因素，反映在温度值y中。若水中有较多的泥沙，会影响光线的散射和穿透，所以接收到的光信号也会不同，反映在浊度值x中。控制线路板将采集转化后的浊度值x与温度值y，带入公式L＝αx+βy，求出的L值与设定好的L值进行比较，若差别在所设定阈值范围外，则发动机开始运行，带动涡轮式搅拌机扰动水流，打乱泥沙的原有路径，使其随水流继续向前移动，从而达到防止泥沙淤积的效果。机器用久了之后可能会在水流通道内留下淤积物，此时可以人为开启清洁传送带，将淤积物清理出水流通道。

本发明的各种感应器安装在装置前端，有利于提高***的敏感度。如图3所示，控制***包括电源模块、信号处理模块、参数处理模块、控制模块、数据模块、浊度检测模块、温度检测模块和清理模块。信号处理模块的输入端与温度检测模块及浊度检测模块连接；输出端通过参数处理模块与控制模块连接。其中，控制模块是***的中枢控制算法，能够综合各个模块传输的数据运行计算，并发出对应的处理动作；浊度检测模块与温度检测模块是***控制的基础模块，是连接控制线路板的信号采集区。浊度检测模块包括光发射模块与光接收模块，用于接收浊度信号，温度检测模块是一个温度传感器，用于接收温度信号；信号处理模块包括信号放大模块与信号转换模块，通过A/D转换器将数据传输至控制模块，集成在一起的A/D转换器可以降低***的噪声干扰，信号处理模块将A/D转换器形成的数据传输到各个需要的模块中；参数处理模块是人机互动的外部模块，可以根据科学研究，人为设置作为对比的参数值，并与感应计算的参数进行对比，而自适应的控制***；数据模块用于存储数据；电源模块用于提供恒流源，支撑***的运行。

Claims (5)

1.一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置，其特征在于，包括固定于基座(1)内部的控制线路板(2)，所述的控制线路板(2)与光发射器(3)、光接收传感器(6)及温度传感器(9)连接，所述的光发射器(3)下方依次设有透镜(4)和光发射器窗口玻璃(5)，所述的光接收传感器(6)下方设有光接收窗口玻璃(7)，所述的光发射器窗口玻璃(5)和光接收窗口玻璃(7)位于同一水平面，并固定于基座(1)底部，基座(1)下方还设有水流通道，所述水流通道的两端分别设有进水口(10)和出水口(11)，底部设有清洁传送带(8)，基座(1)尾部的上方固定有搅拌机(14)，所述的搅拌机(14)通过传动机构与控制线路板(2)连接；光发射器(3)发射的光先经过透镜(4)汇聚成平行光束，再透过光发射器窗口玻璃(5)在水体中散射，光接收传感器(6)接收透过光接收窗口玻璃(7)的散射光，光接收传感器(6)将接收到的散射光转化成电信号传输给控制线路板(2)，温度传感器(9)也将接收到的温度转化成电信号传输给控制线路板(2)，控制线路板(2)将所采集的信号转换成浊度值x与温度值y，带入公式L＝αx+βy，求出的L值与设定值比较，差别在所设定阈值范围外时，则自适应启动搅拌机(14)。

2.根据权利要求1所述的一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置，其特征在于，所述的控制线路板(2)内集成有信号处理模块、参数处理模块和控制模块，所述信号处理模块的输入端与温度检测模块及浊度检测模块连接，输出端通过参数处理模块与控制模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置，其特征在于，所述的基座(1)头部为鱼嘴型，若干岩柱(19)嵌入基座(1)中。

4.根据权利要求1所述的一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置，其特征在于，所述的搅拌机(14)为涡轮式搅拌机，其轮盘上呈圆周分布有扇片(13)。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于浊度和温度互馈适应***的排沙装置，其特征在于，所述的搅拌机(14)外侧罩有含过滤筛网的保护罩(12)。

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