[發明專利]基于單點多只傳感器的船閘運行動態水位監測方法

有效

• 申請號: 202110565964.0
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN113375760B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 陳坤;王銳鋒;齊俊麟;王忠民;楊全林;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: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

基于單點多只傳感器的船閘運行動態水位監測方法，該方法包括水位監測系統，所述水位監測系統包括光纖光柵傳感器組、配線盒、光纜、光纖光柵解調器、中央處理系統。所述光纖光柵傳感器組為多組，每個測量點布設一組光纖光柵傳感器組，任意一組光纖光柵傳感器組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連接配線盒，配線盒通過光纜連接光纖光柵解調器，光纖光柵解調器連接中央處理系統。本發明系統實現高水頭船閘邊工作邊檢驗的水位監測功能，不僅提高船閘運行水位控制的可靠性，降低單點多只水位計測量方式的成本；同時提升水位傳感設備的抗干擾性，延長水位傳感設備更換周期。

技術領域

本發明涉及船閘水位監測技術領域，具體涉及一種基于單點多只傳感器的船閘運行動態水位監測方法。

背景技術

船閘水位測報系統關系船閘運行安全，船閘水位計在控制系統所應用的傳感器類型中占據較為重要的地位。船閘水位計的差值信號參與船閘閘門平壓啟閉、水級安全、閥門聲振抑制、反向水頭抑制等關鍵工藝控制，其中，既有多支水位差值比較精度要求相對較高的控制、又有單只水位比較的相對精度要求不高的控制；既有過程顯示的控制，又有轉換為布爾量的狀態翻轉信號控制。目前的水位信息可靠性以單只水位計的可靠性為依賴，一旦水位計測量值發生飄移，整個系統可靠性迅速下降，安全風險同步上升。因此，水位計測量值的校驗功能是水位計可靠性工藝控制的基本要求。

目前已知的較為有效的技術手段是單點多只(大于等于3只)測量值的表決校驗方式，代價是單點水位監測成本等比例增加，且算法較布爾量的多數表決方式相對復雜。

船閘人字門平壓啟閉運行時，對閘門正向水頭檢測精度要求高。以三峽船閘為例：船閘運行時閘室水位變化最高超過40米，檢測水位變化的壓電型投入式傳感器的量程為40～50米。為保證人字門啟閉運行時其平壓狀態門體前后兩側水位差值在10mm以內，水位計的檢測精度要求達到0.5‰。

目前，三峽船閘使用的水位計為國外進口產品，價格昂貴，且傳感探頭易受水下環境影響，工作性能下降較快，更換周期短。國內同類產品尚有差距，需要采用精選方式方有可能獲得，但成本高；且備件供應保障存在較大的不確定性。因此，有必要在保證高可靠度的情況下，采用性價比更好的傳感檢測設備，研究使用壽命長、性能可靠性高的水位監測系統。

發明內容

本發明提供一種船閘運行動態水位監測系統及監測方法，能夠實現船閘運行所需的水位控制信號的計算，對船閘運行水位進行動態監測，保障船閘安全運行。該系統不僅降低單點多只水位計測量方式的成本，提高船閘運行水位控制的可靠性；同時提升水位傳感設備的抗干擾性，延長水位傳感設備更換周期。

本發明采取的技術方案為：

船閘運行動態水位監測系統，包括光纖光柵傳感器組、配線盒、光纜、光纖光柵解調器、中央處理系統。所述光纖光柵傳感器組為多組，每個測量點布設一組光纖光柵傳感器組，任意一組光纖光柵傳感器組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連接配線盒，配線盒通過光纜連接光纖光柵解調器，光纖光柵解調器連接中央處理系統。

對于同一個水位測量點，一組光纖光柵傳感器組按照一定的間距布設多個光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器組垂直放入水中，對該處水位進行分布檢測，實現單點多只傳感器檢測水位。

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；

溫補光柵與測壓光柵串聯，其單端固定，柵區呈完全自由狀態。

所述光纖光柵傳感器組包括：

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；