[發明專利]船閘運行動態水位監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 202010762842.6
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111897375B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 齊俊麟;王忠民;楊全林;王銳鋒;陳坤;李明;喬波;何軍;佘立子;易杰;尚樺
• 申請（專利權）人: 長江三峽通航管理局
• 主分類號: G05D9/12
• 分類號: G05D9/12;G01F23/292;G01F23/18;G01L11/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.船閘運行動態水位監測系統，包括光纖光柵傳感器組（1）、配線盒（2）、光纜（3）、光纖光柵解調器（4）、中央處理系統（5）；其特征在于：

所述光纖光柵傳感器組（1）為多組，每個測量點布設一組光纖光柵傳感器組（1），任意一組光纖光柵傳感器組（1）由一根光纖上串接多個不同反射波長的光纖光柵傳感單元構成，實現單點多只傳感器檢測水位；

多組光纖光柵傳感器組（1）連接配線盒（2），配線盒（2）通過光纜（3）連接光纖光柵解調器（4），光纖光柵解調器（4）連接中央處理系統（5）；

所述中央處理系統（5）包括CPU處理器、顯示器、外設接口；CPU處理器分別連接顯示器、外設接口；

CPU處理器，將光纖光柵解調器（4）傳輸過來的光纖光柵傳感器信號進行分析處理，得出各測量點的水位值以及各閘室水位值；同時對相鄰閘室各傳感器所測水位值進行差值計算，其結果與判定值進行布爾運算，得出布爾量，再根據“舉手表決法”判斷得出船閘運行所需要的水位控制信號；

所述測量點的水位值是CPU處理器根據氣壓補償傳感器所測大氣壓力對光纖光柵壓力傳感器所測值進行補償修正，進而得出每個光纖光柵傳感單元測量的水位值，再根據格拉布斯準則，剔除與其他測量值偏差較大的異常值，最后通過均值法計算各傳感器組，即各測量點的水位值；

所述閘室水位值是對閘室兩個測量點的水位值進行均值法計算得出的水位值；

所述判定值是根據水力學、水位計靈敏度以及船閘設備運行數據等綜合計算得出，用以判斷水位控制信號的值，包括開閘信號判定值、關閥信號判定值；

所述布爾量是對相鄰閘室各傳感器所測水位值進行差值運算，得出的差值與判定值進行布爾運算，即兩個相鄰閘室傳感單元的水位差值與判定值進行比較，得出“0”或“1”的布爾量；

所述“舉手表決法”是對布爾量“0”或“1”數量的比較，根據少數服從多數的原則，得出最終布爾量，從而判斷水位控制信號；

顯示器，用于動態顯示各個光纖光柵傳感單元測量的實時水位值，各水位測量點水位值，各閘室水位值，各閘首水頭差，以及船閘水位控制過程顯示和最終狀態顯示；

外設接口，將CPU處理器計算得出的閘室水位值和水位控制信號傳輸至船閘控制系統，從而控制船閘設備運行。

2.根據權利要求1所述船閘運行動態水位監測系統，其特征在于：對于同一個水位測量點，一組光纖光柵傳感器組（1）按照一定的間距進行布設，光纖光柵傳感器組（1）垂直放入水中，對該處水位進行分布檢測，實現單點多只傳感器檢測水位。

3.根據權利要求2所述船閘運行動態水位監測系統，其特征在于：

所述光纖光柵傳感器包括：

溫度補償光柵，用于溫度補償；

測壓光柵，用于測量張力；

溫度補償光柵與測壓光柵串聯，其單端固定，柵區呈完全自由狀態。

4.根據權利要求3所述船閘運行動態水位監測系統，其特征在于：

所述光纖光柵傳感器組（1）包括：

至少3個不同測量范圍的光纖光柵傳感器，實現單點多只傳感器檢測；

氣壓補償傳感器串聯在光纖光柵傳感器組（1）尾端，用于檢測外界大氣壓；在后期處理測壓光柵所測水壓力值時，采用氣壓補償傳感器所測大氣壓值作為基準進行計算，用以補償氣壓變化對測壓光柵產生的影響，從而得出更為精準的水位值；

溫度補償光柵、測壓光柵、以及氣壓補償傳感器串聯在同一根光纖上。

5.根據權利要求1所述船閘運行動態水位監測系統，其特征在于：所述配線盒（2）包括多個適配器，多個適配器將分散的多個光纖光柵傳感器組（1）與光纜（3）進行配線連接。

6.根據權利要求1所述船閘運行動態水位監測系統，其特征在于：所述光纜（3）為單模光纖制成的光纜，適合遠距離信號傳輸；光纖光柵傳感器組（1）通過水位計套管（7）垂直放入水位計井中，對該處水位進行分布檢測，實現單點多只傳感器檢測水位；水位計套管（7）固定于水位計井中，其圓周設置有通氣孔（9）并與水位計井連通，端口設置有導向滑輪（8），光纖光柵傳感器經導向滑輪（8）放入水位計套管（7），最終下放至水位計井底部；光纖光柵傳感器底部設置有圓形配重塊，其直徑大于光纖光柵傳感器，小于水位計套管（7）。