一种断面流量测量装置的制作方法

本实用新型涉及水文水利领域，特别是涉及一种断面流量测量装置。

背景技术：

断面测流是水文行业、水利灌区行业流量测验工作中的一种常规业务，主要是测算河道断面容易变的天然河床的横断面面积和河道平均水流流速的测量工作，该工作要完成河道断面流量的测算、河道断面的水流流速分布图的统计分析。水文断面流量的测算工作中是以悬吊流速传感器的工作方式实现。常规的测量系统都需依赖人工的现场控制，对现场操作人员的业务技能要求较高，在工作过程中出现失误操作会导致缆道索的损坏事故，危及现场工作人员的安全。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种断面流量测量装置，以提高测量过程的安全性能。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种断面流量测量装置，所述测量装置包括：绞车、测流工具、PLC控制器、变频器和限位装置；

所述测流工具、所述变频器和所述限位装置均与所述PLC控制器连接；

所述绞车包括平衡装置、钢丝缆、滑轮和交流电机；所述钢丝缆置于所述滑轮的凹槽内，所述平衡装置和所述测流工具通过所述钢丝缆连接；当所述测流工具下降时所述平衡装置上升，当所述测流工具上升时所述平衡装置下降；

所述变频器与所述绞车的交流电机连接，所述变频器根据所述PLC控制器的输出信号调节所述交流电机的电压，以调节所述绞车的运动状态，所述绞车的运动状态包括前进、后退和停止状态；

所述限位装置设置于移动物体的移动边界位置，所述移动物体包括所述绞车和所述平衡装置；当所述移动物体运动到所述移动边界位置时，所述限位装置向所述PLC控制器发送电信号，通过所述变频器调节所述移动物体的运动状态。

可选的，所述限位装置具体包括：配重滑轮、行程开关和钢丝线，所述配重滑轮通过所述钢丝线与所述行程开关连接；初始时，所述行程开关被所述配重滑轮通过钢丝线拉开，处于断开状态；当所述移动物体运动到所述移动边界位置时，所述移动物体推动所述配重滑轮，钢丝线松动，所述行程开关闭合。

可选的，所述限位装置包括本岸限位模组和对岸限位模组，所述本岸限位模组和所述对岸限位模组的结构相同；

所述本岸限位模组固定于本岸的站房边界位置，用于检测所述绞车返回本岸时是否到达本岸的站房边界位置；当所述绞车到达本岸的站房边界位置时，所述本岸限位模组向所述PLC控制器发送电信号，以调节所述绞车的运动状态，所述绞车的运动状态包括前进、后退和停止状态；

所述对岸限位模组固定于对岸的停车边界位置，用于检测所述绞车是否到达对岸的停车边界位置；当所述绞车到达对岸的停车边界位置时，所述对岸限位模组向所述PLC控制器发送电信号，以调节所述绞车的运动状态。

可选的，所述限位装置还包括平衡装置限位模组，所述平衡装置限位模组、所述本岸限位模组和所述对岸限位模组的结构均相同，所述平衡装置限位模组固定于所述平衡装置的极限位置，用于检测所述平衡装置是否下降至极限位置，所述极限位置为所述平衡装置下降的最低位置；当所述平衡装置下降至所述极限位置时，所述平衡装置限位模组向所述PLC控制器发送电信号，以调节所述测流工具的运动状态，所述测流工具的运动状态包括上升、下降和停止状态。

可选的，所述交流电机包括第一交流电机，所述变频器通过调节所述第一交流电机的转动方向控制所述绞车的运动状态。

可选的，所述交流电机还包括第二交流电机，所述变频器通过调节所述第二交流电机的转动方向控制所述测流工具的运动状态。

可选的，所述测量装置还包括：调速器，所述调速器与所述变频器的输入端连接；通过所述调速器对所述变频器的10VDC电压的分压控制，实现所述变频器对所述交流电机的电压调节。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型的断面流量测量装置，在绞车返回缆道站房过程中可以确保绞车到达站房时的安全停车，在绞车前进时确保绞车的“最远”行程，实现安全停车。并且在测流过程中，在绞车和对岸限位出现突发情况时，确保平衡装置不会因为过度上升导致的索道损坏。有效解决了测流过程中可能出现的意外的缆道索道的损坏问题，提高了断面流量测量的安全性能，同时显著提升缆道测流的自动化程度，大幅度降低了测站人员的劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型断面流量测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型测量装置中限位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型断面流量测量装置的结构示意图。如图1所示，所述断面流量测量装置包括：PLC控制器1、变频器2、绞车3、测流工具4和限位装置5；

所述测流工具4、所述变频器2和所述限位装置5均与所述PLC控制器1 连接。所述绞车3包括平衡装置、钢丝缆、滑轮和交流电机；所述钢丝缆置于所述滑轮的凹槽内，所述平衡装置和所述测流工具通过所述钢丝缆连接；当所述测流工具下降时所述平衡装置上升，当所述测流工具上升时所述平衡装置下降。所述变频器2与所述绞车3的交流电机连接，所述变频器根据所述PLC 控制器的输出信号调节所述交流电机的电压，以调节所述绞车的运动状态，所述绞车3的运动状态包括前进、后退和停止状态。

所述限位装置5设置于移动物体的移动边界位置，所述移动物体包括所述绞车和所述平衡装置；当所述移动物体运动到所述移动边界位置时，所述限位装置5向所述PLC控制器1发送电信号，通过所述变频器2调节所述移动物体的运动状态。限位装置5包括本岸限位模组、对岸限位模组和平衡装置限位模组，所述本岸限位模组、所述对岸限位模组和所述平衡装置限位模组的结构相同。

所述本岸限位模组固定于本岸的站房边界位置，用于检测所述绞车返回本岸时是否到达本岸的站房边界位置；当所述绞车到达本岸的站房边界位置时，所述本岸限位模组向所述PLC控制器发送电信号，以调节所述绞车的运动状态，所述绞车的运动状态包括前进、后退和停止状态。当测流工作结束时，缆道绞车要返回到站房的停车点，本岸限位模组的作用就是确保电控系统控制绞车安全、准确的返回到停车点，保证绞车不会因超过停车点而导致对系统的其他设备造成损坏。

所述对岸限位模组固定于对岸的停车边界位置，用于检测所述绞车是否到达对岸的停车边界位置；当所述绞车到达对岸的停车边界位置时，所述对岸限位模组向所述PLC控制器发送电信号，以调节所述绞车的运动状态。缆道系统的两个塔架的距离是固定的，绞车在前进过程中，在到达对岸时，需要在抵达极限点的位置时安全停车，对岸限位模组的作用就是在绞车运行到对岸的停车点时，安全的让电控系统停机，而不对缆道系统造成损坏。

所述平衡装置限位模组固定于所述平衡装置的极限位置，用于检测所述平衡装置是否下降至极限位置，所述极限位置为所述平衡装置下降的最低位置；当所述平衡装置下降至所述极限位置时，所述平衡装置限位模组向所述PLC 控制器发送电信号，以调节所述测流工具的运动状态，所述测流工具的运动状态包括上升、下降和停止状态。测流时，绞车的下方需要吊装测流工具，测流工具的上升与下降是通过缆道站房的平衡装置(可以采用平衡锤)实现平稳的升降动作，测流工具上升时平衡装置下降，测流工具下降时平衡装置上升。测流工具依靠绞车实现上升与下降，平衡装置限位模组的作用就是当测流工具上升到极限点时，安全的让电控系统停止运行，防止测流工具的过度上升导致钢丝绳的损坏。

对应的，所述绞车3的交流电机包括第一交流电机和第二交流电机，所述变频器2通过调节所述第一交流电机的转动方向控制绞车3的运动状态，通过调节第二交流电机的转动方向控制所述测流工具4的运动状态。

本实用新型的测量装置集成了手动模式(无线遥控模式)、全自动控制模式，以满足不同情况下的工作环境需求。在使用时，整个系统包括：上位机、 PLC控制器、数据采集单元、超短波模块、绞车、计算机、变频器、限位模组、遥控发射和接收系统。

绞车主要由两个交流电机加绕线装置构成，绞车的第一个作用是控制钢丝绳的前进、后退、上升、下降动作，四个动作要依靠变频器对交流电的控制来实现。通过一个可调电阻器(即调速器)对变频器的10VDC电压的分压控制，实现了变频器对交流电的电压的变压控制。

PLC控制器采集外围电路的开关按钮的状态，串行数据口的控制指令，遥控系统的状态，实现对变频器的电压控制，来实现绞车的四个动作。

手动/自动模式切换单元是一个三位开关，PLC控制器采集开关的高低电平状态使系统进入自动和手动模式。遥控发射单元的作用通过遥控器控制接收器的继电器的吸合状态，PLC控制器采集到引脚端口的电平状态实现前进、后退、上升、下降、停止的控制动作。

限位装置的开关信号实时传输到PLC控制器，PLC控制器通过判断开关状态来决定对变频器的停止与启动。当变频器停止时，绞车的运动停止，测流工具的运动也停止。限位模组为机械限位，当机械装置被触发时，模组发送当前的状态到上位机以便及时停车。

数据采集单元实时接收来自水下信号器的信息数据，并通过串口(RS232) 实时传送到计算机中。计算机实时接收、处理、显示水下信号器采集的数据。

绞车的控制：上位机通过串行口将控制命令发送到PLC控制器，PLC控制器根据命令状态字控制变频器实现电机的正反转控制，以此实现缆道绞车的前进、后退；实现钢丝缆带动测流工具的上升、下降，通过对电机电压的数值控制，实现绞车运动和测流工具运动的启动与停止，当电机电压为零时，绞车运动或测流工具运动停止。

手动控制：作为备用系统，在突发意外的情况下可采用手动控制模块完成断面流速的测量。集成的无线遥控模式让操作人员在缆道站房以外自由控制系统的运行，让操作人员可以更清晰的观测到河道上游的环境状况，对可能的突发情况有更超前的预警判断。

自动控制：系统处于全自动控制状态时，系统依托人工输入的大断面数据及测流垂线数据，通过分析当前的水位数据，系统自动判断有效的几条测流垂线点，然后系统自动控制缆道绞车行进到第一条有效测流垂线点，下放测速传感器，完成流速测量后提升测速传感器离开水面一定高度，然后行进到下一条有效垂线点，重复上述动作，直到所有的有效垂线点的测算工作完成，最后系统控制绞车返回本岸的起始点，完成测流工作。

图2为本实用新型测量装置中限位装置的结构示意图。如图所示，限位装置具体包括：配重滑轮、行程开关和钢丝线，所述配重滑轮通过所述钢丝线与所述行程开关连接；初始时，所述行程开关被所述配重滑轮通过钢丝线拉开，处于断开状态；当所述移动物体运动到所述移动边界位置时，所述移动物体推动所述配重滑轮，钢丝线松动，所述行程开关闭合。当绞车、平衡装置的运行到极限点时会触发行程开关处于接通状态，PLC控制器的引脚电平被改变，从而引发PLC控制器对变频器的停车操作。

对于无线遥控模式，本岸限位模组和对岸限位模组都是由配重滑轮、行程开关、无线通讯模块三部分构成，行程开关关闭后，通讯模块接到关闭信号后立即发出停车信号给遥控接收单元，通过PLC控制器控制变频器执行停车动作。

关于平衡装置限位模组，测流工具下降到河底，测流工具上托盘式河底开关发出河底信号，接收机收到信号后PLC控制器执行停车指令；测流工具提升时，平衡锤下降，当平衡锤碰到限位开关时，测流工具提到最高点，PLC 控制器接到上限位停车指令。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。