CN109778790A - 一种水利闸门启闭驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水利闸门启闭驱动控制装置，包括外壳；闸门启闭机连接头，其控制启闭机的启闭动作；自动驱动模块，其实现对启闭机的自动驱动控制；手动驱动模块，与所述自动驱动模块并联，实现对启闭机的手动驱动控制，所述自动驱动模块包括齿轮箱、闸位开度计、联轴器、减速器和电机，所述手动驱动模块包括手动摇杆和手动摇杆连接头。本发明提供的水利闸门启闭驱动控制装置，适用于已有闸门启闭控制改造，能够满足自动或手动控制闸门启闭的要求，改造成本低，且操作安全便捷。

Description

一种水利闸门启闭驱动控制装置

技术领域

本发明涉及水工工程技术领域，具体而言，涉及一种水利闸门启闭驱动控制装置。

背景技术

闸门是关闭和开放泄(放)水通道的控制设施，水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等。由于闸门外形巨大，且重量大，目前水利水电、农田水利建设、水产养殖等水工工程中通常需要使用启闭机实现闸门的开启和关闭。

现有的闸门启闭大部分都是靠手动启闭，效率较低；或者对已有的启闭机进行自动化改造，需进行大量结构改造和土建工程，成本非常高，且费时费力。目前，缺少一种能够不改变现有闸门形体和闸门启闭机结构的基础上，能实现自动控制和手动控制闸门的启闭的控制装置。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种水利闸门启闭驱动控制装置，旨在解决现有闸门启闭控制改造工程成本高的问题。

本发明的技术方案是，一种水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，包括：外壳；闸门启闭机连接头，其设置在所述外壳内左侧，与外部启闭机相连，控制启闭机的启闭动作；自动驱动模块，其设置在所述外壳内右侧，与外部操控装置相连，实现对启闭机的自动驱动控制；手动驱动模块，其设置在所述外壳内右侧，与外部操控装置相连，与所述自动驱动模块并联，实现对启闭机的手动驱动控制。

进一步地，所述外壳为一种板件结构，表面做防腐蚀处理。

进一步地，所述自动驱动模块包括：电机，其设置在所述自动驱动模块最右侧，为所述自动驱动模块提供动力；减速器，其设置在所述自动驱动模块中间位置，将力矩从所述电机传递至所述齿轮箱；齿轮箱，其设置在所述自动驱动模块最左侧，将力矩从所述减速器传递至所述闸门启闭机连接头；闸位开度计，其设置所述减速器上，实时测量并控制闸门的开启度；联轴器，其设置在所述减速器、齿轮箱和闸位开度计之间，传递扭矩。

进一步地，所述手动驱动模块包括手动摇杆，其设置在所述手动驱动模块最左侧，通过摇动所述手动摇杆为所述手动驱动模块提供动力；手动摇杆连接头，其连接在所述手动摇杆和所述齿轮箱之间，将力矩从所述手动摇杆传递至所述齿轮箱。

进一步地，所述齿轮箱左端连接所述闸门启闭机连接头，右端连接所述减速器，还有一端连接所述手动摇杆连接头。

进一步地，所述减速器左端通过所述联轴器连接所述齿轮箱，右端通过所述联轴器连接所述闸位开度计，还有一端连接所述电机。

进一步地，所述电机左端连接所述减速器，右端连接外部控制装置，其为整套驱动控制装置提供电源并驱动电机转动。

进一步地，还包括用于吸收太阳光，并将太阳辐射能接转换成电能的光伏组件，所述光伏组件包括若干串、并联而成的太阳能电池；用于储存所述光伏组件所产生电能的蓄电池组，所述光伏组件与所述蓄电池组通过光伏控制器连接，用于对所述蓄电池组进行过充、过放保护；还包括逆变器，其与蓄电池组连接，用于将直流电转换成交流电；

还包括冷却循环单元，所述冷却循环单元与所述光伏组件连接，用于对光伏组件进行冷却降温；

所述冷却单元包括，铺设在所述光伏组件背面的冷却水管、水箱、冷却水塔、水泵、以及水泵控制模块，所述水箱内装有冷却水并与所述冷却水管连接，所述冷却水塔的顶部开设入水口并与所述冷却水管通过一水泵连接，底部开设出水口并与水箱连接，用于对所述冷却水进行降温；

所述水泵还与一水泵控制模块连接，用于控制所述冷却循环单元的启闭；

所述光伏组件设置热电偶元件，用于测量所述光伏组件的表面温度；

所述光伏组件的表面还设置太阳辐射传感器，用于测量太阳辐射强度，并将测量数据传输至所述水泵控制模块，水泵控制模块根据公式(1)计算温度影响系数K：

其中，F表示在Δt时间内所述光伏组件表面温度均值，i表示在Δt时间内的光伏组件的电流均值，m表示在Δt时间内的太阳辐射强度均值，S表示光伏组件的有效吸光面积，W表示在Δt时间内面积为S的光伏组件的发电量，θ取15°，E为修正系数，取值为0.95；

当所述温度影响系数K大于0.5时，所述水泵控制模块控制所述水泵运行，冷却循环单元启动，冷却水从水箱进入光伏组件背面的冷却水管中，吸收来自光伏组件的热量，然后在水泵的作用下从所述冷却水塔顶部的入水口进入冷却水塔，经过冷却从底部的出水口流回水箱中，形成冷却水循环***，从而对光伏组件进行冷却降温，使得所述光伏电站的发电量得到优化；当所述温度影响系数K小于0.05时，光伏组件的温度恢复正常水平，所述水泵控制模块控制所述水泵停止运行。

进一步地，所述冷却水管通过低温焊接或导热胶粘合在所述光伏组件的背面呈S形分布，其间距小于1cm。

进一步地，所述光伏组件内部设置旁路二极管，串联组中的每一块太阳能电池分别与一旁路二极管连接，所述旁路二极管的正极与所述太阳能电池的负极连接，所述旁路二极管的负极与所述太阳能电池的正极连接，用于保护所述光伏组件在工作时不受单个太阳能电池故障的影响。

进一步地，所述光伏控制器一端与所述光伏组件连接，另一端与所述蓄电池组连接，用于保护蓄电池不因过充、过放或倒流而造成损坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的一种水利闸门启闭驱动控制装置，适用于已有闸门启闭控制改造，可在不改变现有闸门形体和闸门启闭机结构的基础上，实现自动控制和手动控制闸门启闭操作的功能，改造成本低，操作安全、简单、方便，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种水利闸门启闭驱动控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的太阳能电池组的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1，本发明实施例的水利闸门启闭驱动控制装置，包括：外壳；闸门启闭机连接头，其设置在所述外壳内左侧，与外部启闭机相连，控制启闭机的启闭动作；自动驱动模块，其设置在所述外壳内右侧，与外部操控装置相连，实现对启闭机的自动驱动控制；手动驱动模块，其设置在所述外壳内右侧，与外部操控装置相连，与所述自动驱动模块并联，实现对启闭机的手动驱动控制。

具体而言，所述外壳为一种板件结构，采用强度和塑性较好的Q235钢加工而成，并在表面喷漆以保护其不被氧化腐蚀，所述外壳能够保护其内设置的模块；所述自动驱动模块和手动驱动模块为一种并联结构关系，当所述电机无法提供动力时，能够启动手动驱动模块进行启闭机的启闭控制。

具体而言，所述自动驱动模块：所述电机左端连接所述减速器，右端连接外部控制装置，为整套驱动控制装置提供动力并驱动所述减速器转动；所述减速器左端通过所述联轴器连接所述齿轮箱，右端连接所述电机，将力矩从所述电机传递到所述齿轮箱；所述减速器通过所述联轴器还连接着所述闸位开度计，所述闸位开度计实时测量并控制闸门的开启度；所述齿轮箱左端连接所述闸门启闭机连接头，右端连接所述减速器，将力矩从所述减速器传递至所述闸门启闭机连接头，所述齿轮箱还连接所述手动摇杆连接头；所述闸门启闭机连接头左端连接外部闸门启闭机，右端连接所述齿轮箱，将力矩从所述齿轮箱传递至所述闸门启闭机连接头，控制闸门启闭。

具体而言，所述手动驱动模块包括手动摇杆，其设置在所述手动驱动模块最左侧，通过摇动所述手动摇杆为所述手动驱动模块提供动力；手动摇杆连接头，其连接在所述手动摇杆和所述齿轮箱之间，将力矩从所述手动摇杆传递至所述齿轮箱。

所述手动摇杆连接头一端连接所述齿轮箱，另一端连接所述手动摇杆。

本实施例水利闸门启闭驱动控制装置的工作原理为：将所述启闭机连接头与启闭机相连接，所述控制装置连接所述电机，进入自动模式，所述电机开始工作，为所述驱动控制装置提供动力，所述减速器将力矩传递到所述齿轮箱，所述闸位开度计实时测量并控制闸门的开启状态，所述齿轮箱齿轮推动所述启闭机连接头开启或关闭启闭机。在手动模式下，通过摇动所述手动摇杆，推动所述手动摇杆连接头，从而带动所述齿轮箱齿轮转动，进而推动所述启闭机连接头，实现启闭机的开启或关闭。

上述显然可以得出，本实施例中提供的水利闸门启闭驱动控制装置能够根据工作实际需要任意切换自动模式和手动模式，且不改变现有闸门形体和闸门启闭机结构，操作简单方便，工作效率高。

具体而言，本实施例的电源采用太阳能供电，控制装置中，包括主控电路，数据接口，以及连接在主控电路上的电机驱动电路和DTU模块，所述主控电路能够控制所述电机驱动电路和DTU模块，所述主控电路与外部的流量测量机构连接，对水的流量进行测量。所述电机驱动电路与外部的传动机构连接，控制启闭机的启闭操作；所述DTU模块能够实现远程操控功能；所述主控电路通过所述数据接口与所述显示屏、按键连接。供电***包括：蓄电池、太阳能控制器、有线电缆和数据接口，所述蓄电池一端通过所述电源开关与所述主控电路连接，另一端通过所述有线电缆连接所述太阳能控制器；所述太阳能控制器一端连接所述蓄电池，另一端通过数据接口连接所述太阳能电池组件。

请参阅图2所示，其为本发明实施例提供的太阳能电池组的结构示意图；图3为本发明实施例提供的冷却装置的结构示意图。本发明实施例的太阳能电池组件：包括由太阳能电池串、并联组成的光伏组件1，用于吸收太阳光，并将太阳辐射能接转换成电能，用于储存所述光伏组件1所产生电能的蓄电池组2，所述光伏组件1与所述蓄电池组2通过光伏控制器3连接，用于对所述蓄电池组2进行过充、过放保护，逆变器4与蓄电池组2连接，用于将直流电转换成交流电，以及冷却循环单元5，所述冷却循环单元5与所述光伏组件1连接，用于对光伏组件1进行冷却降温。

具体而言，所述光伏组件1内部设置旁路二极管，串联组中的每一块太阳能电池分别与一旁路二极管连接，所述旁路二极管的正极与所述太阳能电池的负极连接，所述旁路二极管的负极与所述太阳能电池的正极连接，用于保护所述光伏组件1在工作时不受单个太阳能电池故障的影响，当一个太阳能电池发生故障时，与之连接的旁路二极管两端形成正向偏压，使所述旁路二极管导通，工作电流绕过故障太阳能电池，经旁路二极管流过，不影响串联组中的其他太阳能电池的正常发电。

具体而言，所述旁路二极管为整流二极管，其规格选用反向峰值击穿电压和最大工作电流均大于光伏电站发电***的最大运行工作电压及工作电流两倍以上的整流二极管。

具体而言，所述蓄电池组2采用碱性镍镉蓄电池，与普通铅酸蓄电池相比，碱性镍铬蓄电池具有比较好的深循环能力，并且适用不同的环境要求，如高海拔，高温，低温等不同的条件下都能正常使用的电池。

具体而言，所述光伏控制器3与蓄电池组2连接，本发明实施例中采用MPPT光伏控制器，一端与所述光伏组件1连接，另一端与所述蓄电池组2连接，充电电压高于保护电压时，自动关断对蓄电池充电，此后当电压掉至维持电压时，蓄电池进入浮充状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态，当蓄电池电压低于保护电压时，控制器自动关闭输出以保护蓄电池不受损坏，当蓄电池再次充电后，又能自动恢复供电，同时采用肖特基二极管有效避免了当所述光伏组件1在不发电时，蓄电池组2的电流反流向光伏组件1，减少发电量损失。

具体而言，所述逆变器4与蓄电池组2连接，用于将蓄电池组2输出的直流电转变成交流电，所述44为并网逆变器，用于将所述蓄电池输出的电能反馈到电网，若电网断电时，需快速的切断供电给电网的线路，以确保在断电时，并网逆变器也会关闭，避免伤害维修电网的人员。

此外，光伏发电的效率会随着温度的升高而降低，为了优化光伏电站的发电量，就需要对光伏组件进行降温处理，本发明设置冷却降温单元5，以达到对所述光伏组件1的冷却降温。

请参阅图2所示，所述冷却单元5包括铺设在所述光伏组件1背面的冷却水管51、水箱52、冷却水塔53、水泵54、以及水泵控制模块55，所述水箱52内装有冷却水与所述冷却水管51连接，所述冷却水塔53的顶部开设入水口与所述冷却水管51通过一水泵54连接，底部开设出水口与水箱52连接，用于对所述冷却水进行降温，所述水泵54还与一水泵控制模块55连接，用于控制所述冷却循环单元的启闭。

具体而言，所述冷却水管51通过低温焊接或导热胶粘合在所述光伏组件1的背面呈S形分布，其间距小于1cm，以保证其接触热阻最小化且所述光伏组件表面散热均匀。

具体而言，所述光伏组件1设置若干热电偶元件，用于测量所述光伏组件1表面的温度，所述光伏组件的表面还设置以及太阳辐射传感器，用于测量太阳辐射强度，

并将测量数据传输至所述水泵控制模块55，水泵控制模块55根据公式(1)计算温度影响系数K：

其中，F表示在Δt时间内所述光伏组件1表面温度均值，i表示在Δt时间内的光伏组件1的电流均值，m表示在Δt时间内的太阳辐射强度均值，S表示光伏组件1的有效吸光面积，W表示在Δt时间内面积为S的光伏组件的发电量，θ取15°，E为修正系数，取值为0.95。

当所述温度影响系数K大于0.5时，所述水泵控制模块55控制所述水泵54运行，冷却循环单元5启动，冷却水从水箱52进入光伏组件1背面的冷却水管51中，吸收来自光伏组件1的热量，然后在水泵54的作用下从所述冷却水塔53顶部的入水口进入冷却水塔，经过冷却从底部的出水口流回水箱52中，形成冷却水循环***，从而对光伏组件进行冷却降温，使得所述光伏电站的发电量得到优化；当所述温度影响系数K小于0.05时，光伏组件1的温度恢复正常水平，所述水泵控制模块55控制所述水泵54停止运行。本领域技术人员可以理解的是，上述各结构的布置，根据实际使用环境及空间大小调整，只需满足能够实现流水作业并能够尽可能的减少空间即可。

上述所述仅为本发明的优选具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明所揭露的技术范围内，可以对相关技术特征进行等同的变化或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，包括：

外壳；

闸门启闭机连接头，其设置在所述外壳内左侧，与外部启闭机相连，控制启闭机的启闭动作；

自动驱动模块，其设置在所述外壳内右侧，与外部操控装置相连，实现对启闭机的自动驱动控制；

手动驱动模块，其设置在所述外壳内右侧，与外部操控装置相连，与所述自动驱动模块并联，实现对启闭机的手动驱动控制。

2.根据权利要求1所述的水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，所述外壳为一种板件结构，表面做防腐蚀处理。

3.根据权利要求1所述的水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，所述自动驱动模块包括：

电机，其设置在所述自动驱动模块最右侧，为所述自动驱动模块提供动力；

减速器，其设置在所述自动驱动模块中间位置，将力矩从所述电机传递至所述齿轮箱；

齿轮箱，其设置在所述自动驱动模块最左侧，将力矩从所述减速器传递至所述闸门启闭机连接头；

闸位开度计，其设置所述减速器上，实时测量并控制闸门的开启度；

联轴器，其设置在所述减速器、齿轮箱和闸位开度计之间，传递扭矩。

4.根据权利要求1所述的水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，所述手动驱动模块包括：

手动摇杆，其设置在所述手动驱动模块最左侧，通过摇动所述手动摇杆为所述手动驱动模块提供动力；

手动摇杆连接头，其连接在所述手动摇杆和所述齿轮箱之间，将力矩从所述手动摇杆传递至所述齿轮箱。

5.根据权利要求3所述的水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，所述齿轮箱左端连接所述闸门启闭机连接头，右端连接所述减速器，还有一端连接所述手动摇杆连接头。

6.根据权利要求3所述的水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，所述减速器左端通过所述联轴器连接所述齿轮箱，右端通过所述联轴器连接所述闸位开度计，还有一端连接所述电机。

7.根据权利要求3所述的水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，所述电机左端连接所述减速器，右端连接外部控制装置，其为整套驱动控制装置提供电源并驱动电机转动。

8.根据权利要求1所述的水利闸门启闭驱动控制装置，其特征在于，还包括用于吸收太阳光，并将太阳辐射能接转换成电能的光伏组件，所述光伏组件包括若干串、并联而成的太阳能电池；用于储存所述光伏组件所产生电能的蓄电池组，所述光伏组件与所述蓄电池组通过光伏控制器连接，用于对所述蓄电池组进行过充、过放保护；还包括逆变器，其与蓄电池组连接，用于将直流电转换成交流电；

还包括冷却循环单元，所述冷却循环单元与所述光伏组件连接，用于对光伏组件进行冷却降温；

所述冷却单元包括，铺设在所述光伏组件背面的冷却水管、水箱、冷却水塔、水泵、以及水泵控制模块，所述水箱内装有冷却水并与所述冷却水管连接，所述冷却水塔的顶部开设入水口并与所述冷却水管通过一水泵连接，底部开设出水口并与水箱连接，用于对所述冷却水进行降温；

所述水泵还与一水泵控制模块连接，用于控制所述冷却循环单元的启闭；

所述光伏组件设置热电偶元件，用于测量所述光伏组件的表面温度；

所述光伏组件的表面还设置太阳辐射传感器，用于测量太阳辐射强度，并将测量数据传输至所述水泵控制模块，水泵控制模块根据公式(1)计算温度影响系数K：

其中，F表示在Δt时间内所述光伏组件表面温度均值，i表示在Δt时间内的光伏组件的电流均值，m表示在Δt时间内的太阳辐射强度均值，S表示光伏组件的有效吸光面积，W表示在Δt时间内面积为S的光伏组件的发电量，θ取15°，E为修正系数，取值为0.95；

当所述温度影响系数K大于0.5时，所述水泵控制模块控制所述水泵运行，冷却循环单元启动，冷却水从水箱进入光伏组件背面的冷却水管中，吸收来自光伏组件的热量，然后在水泵的作用下从所述冷却水塔顶部的入水口进入冷却水塔，经过冷却从底部的出水口流回水箱中，形成冷却水循环***，从而对光伏组件进行冷却降温，使得所述光伏电站的发电量得到优化；当所述温度影响系数K小于0.05时，光伏组件的温度恢复正常水平，所述水泵控制模块控制所述水泵停止运行。

9.根据权利要求8所述的智能测控闸门远程操控装置，其特征在于，所述冷却水管通过低温焊接或导热胶粘合在所述光伏组件的背面呈S形分布，其间距小于1cm。

10.根据权利要求9所述的智能测控闸门远程操控装置，其特征在于，所述光伏组件内部设置旁路二极管，串联组中的每一块太阳能电池分别与一旁路二极管连接，所述旁路二极管的正极与所述太阳能电池的负极连接，所述旁路二极管的负极与所述太阳能电池的正极连接，用于保护所述光伏组件在工作时不受单个太阳能电池故障的影响。