一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门及其控制方法

摘要

本发明公开了一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门及其控制方法，包括闸板，闸板连接在砼基座上，闸板连接有驱动机构，包括设置在闸板一侧的旋转滤网，旋转滤网连接有链条，链条的两端设置有第一链轮、第二链轮，第一链轮、第二链轮分别固定连接在第一转轴、第二转轴上，第一转轴、第二转轴的两端均旋转连接与砼基座上，第一转轴的一端还连接有电机，第二转轴上还连接有水轮；旋转滤网表面铰接有打捞板，旋转滤网表面还连接有限位板；第二转轴上设有轴动检测机构，第一转轴上设置有电容式转速传感器；旋转滤网与闸板之间还设置有多普列流速仪传感器。本发明无需人工清理，省时省力，同时可实现水轮和电机作为动力源的自行转换控制，节约能源。

权利要求

1.一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，该水利闸门包括闸板，所述闸板滑动连接在砼基座上，所述闸板连接有带动闸板上下移动的驱动机构，包括竖向设置在所述闸板一侧的旋转滤网，所述旋转滤网连接有链条，所述链条的两端配合设置有第一链轮、第二链轮，第一链轮、第二链轮分别固定连接在第一转轴、第二转轴上，所述第一转轴、第二转轴的两端均旋转连接在所述砼基座上，所述第一转轴的一端还连接有电机，所述第二转轴上还连接有水轮；所述旋转滤网表面铰接有多块滤网式的打捞板，所述旋转滤网表面还连接有用于实现打捞板旋转限位的限位板；设置在砼基座上的太阳能板，所述太阳能板连接有蓄电池，所述蓄电池通过导线与所述电机相连；所述第二转轴上设有轴动检测机构，所述第一转轴上设置有用于检测转速的电容式转速传感器；所述旋转滤网与闸板之间还设置有多普勒流速仪传感器；还包括控制器，所述控制器与所述电机、轴动检测机构、多普勒流速仪传感器、电容式转速传感器相电连并实施控制；其特征在于，包括如下步骤：S1：在控制器中预设电机的转动时间为T；预设电机的转动速度分别为V1、V2，且V1＜V2；预设第一转轴的转速V3；

S2：在闸门打开时，水流经旋转滤网过滤后流向下游，水流对水轮产生冲击，轴动检测机构检测水轮是否转动并实时传递给控制器；

S3：若水轮不转动，则控制器控制电机启动，电机作为动力源以转速V2带动旋转滤网旋转，经过T时间后停止转动；此时，轴动检测机构再次检测水轮是否转动并传递给控制器，若水轮转动，则电容式转速传感器检测第一转轴的转速大小V4，若实际测得的值V4大于预设值V3，则保持该状态不变即由水轮带动旋转滤网旋转，垃圾被打捞板不断打捞上岸；若实际测得的值V4小于预设值V3，则控制器控制电机启动，电机作为动力源以转速V1带动旋转滤网旋转，经过T时间后停止转动；

S4：电机停止转动后，轴动检测机构再次检测水轮是否转动并传递给控制器，然后根据检测结果不断重复上述步骤，实现水轮和电机作为动力源的自行转换控制。

2.根据权利要求1所述的一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，其特征在于，还包括用于回收垃圾的U型槽，所述U型槽呈倾斜设置，通过连接架固定在砼基座上，所述U型槽的底部配合设置有用于储存垃圾的收集箱。

3.根据权利要求1所述的一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，其特征在于，所述驱动机构包括液压站，所述闸板两侧设置有第一连接耳，所述第一连接耳连接有第一液压杆，所述第一液压杆的另一端连接有第二连接耳，所述第二连接耳滑动连接在所述砼基座上，所述第二连接耳连接有第二液压杆，所述第二液压杆固定连接在所述砼基座上，所述液压站与所述第一液压杆、第二液压杆相连。

4.根据权利要求1所述的一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，其特征在于，所述砼基座两侧安装有支撑架，所述第二转轴转动连接在该支撑架上，所述多普勒流速仪传感器安装在该支撑架上。

5.根据权利要求1所述的一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，其特征在于，所述砼基座上设置有立柱，所述太阳能板铰接在所述立柱顶部。

说明书

一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门及其控制方法。

背景技术

[0002] 在水利工程中，为了合理的利用水利资源进行发电，以及水库水资源的储存通常用闸板的升降来实现。关闭闸板可以拦洪、挡潮、蓄水抬高上游水位，以满足上游取水或通
航的需要；开启闸板可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水的需要调节流量。现有的多
数闸板只起到调节流量的作用，闸板在进行开启的时候，由于没有设置过滤装置，从而使拦
截在闸板上的漂浮物在闸板打开的时候就流向下游，造成下游水质一定程度的污染。经检
索，授权公告号为CN208057996U的中国发明专利公开了一种具有过滤功能的闸板装置，包
括闸板框，闸板框内滑动设置有闸板；闸板上方设置有横架，闸板顶端部连接有螺纹杆；横
架套接在螺纹杆上，螺纹杆上套接有位于横架上方的横向齿轮；横向齿轮上啮合连接有竖
向齿轮，竖向齿轮上连接有电机；所述闸板框底端部设置有过滤网，过滤网顶端部与闸板框
两侧相互铰接；过滤网底端部与横架之间连接有移动杆，移动杆底端部与闸板顶端部之间
连接有连接杆；所述闸板框上设置有控制器，电机与控制器电性连接。

[0003] 上述装置在使用时，还存在以下问题：(1)仅设置过滤网，只可起到拦截功能，在打捞被拦截的垃圾时，还需要靠人工进行清理打捞，费时费力；(2)由于水的冲击力和水压力
的能量非常大，要使闸板满足使用的要求，需要将闸板设置成具有很大自重的结构，而上述
装置采用电机带动闸板上下移动，驱动力弱，耐久度相对较差。

发明内容

[0004] 为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门及其控制方法。主要目的在于解决现有技术中闸板处垃圾无法自动打捞收集，人工辅助
清理费时费力的问题。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0006] 本发明提出了一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门，包括闸板，所述闸板滑动连接在砼基座上，所述闸板连接有带动闸板上下移动的驱动机构，包括竖向设置在所述闸板
一侧的旋转滤网，所述旋转滤网连接有链条，所述链条的两端配合设置有第一链轮、第二链
轮，第一链轮、第二链轮分别固定连接在第一转轴、第二转轴上，所述第一转轴、第二转轴的
两端均旋转连接在所述砼基座上，所述第一转轴的一端还连接有电机，所述第二转轴上还
连接有水轮；所述旋转滤网表面铰接有多块滤网式的打捞板，所述旋转滤网表面还连接有
用于实现打捞板旋转限位的限位板；设置在砼基座上的太阳能板，所述太阳能板连接有蓄
电池，所述蓄电池通过导线与所述电机相连；第二转轴上设有轴动检测机构，所述第一转轴
上设置有用于检测转速的电容式转速传感器；所述旋转滤网与闸板之间还设置有多普勒流
速仪传感器；还包括控制器，1.所述控制器与所述电机、轴动检测机构、多普勒流速仪传感
器、电容式转速传感器相电连并实施控制。

[0007] 优选的，还包括用于回收垃圾的U型槽，所述U型槽呈倾斜设置，通过连接架固定在砼基座上，所述U型槽的底部配合设置有用于储存垃圾的收集箱。

[0008] 优选的，所述驱动机构包括液压站，所述闸板两侧设置有第一连接耳，所述第一连接耳连接有第一液压杆，所述第一液压杆的另一端连接有第二连接耳，所述第二连接耳滑
动连接在所述砼基座上，所述第二连接耳连接有第二液压杆，所述第二液压杆固定连接在
所述砼基座上，所述液压站与所述第一液压杆、第二液压杆相连。

[0009] 优选的，所述砼基座两侧安装有支撑架，所述第二转轴转动连接在该支撑架上，所述多普勒流速仪传感器安装在该支撑架上。

[0010] 优选的，所述砼基座上设置有立柱，所述太阳能板铰接在所述立柱顶部。

[0011] 本发明还提出了一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，包括如下步骤：

[0012] S1：在控制器中预设电机的转动时间为T；预设电机的转动速度分别为V1、V1、V2，且V1＜V2；预设第一转轴的转速V3；

[0013] S2：在闸门打开时，水流经旋转滤网过滤后流向下游，水流对水轮产生冲击，轴动检测机构检测水轮是否转动并实时传递给控制器；

[0014] S3：若水轮不转动，则控制器控制电机启动，电机作为动力源以转速V2带动旋转滤网旋转，经过T时间后停止转动；此时，轴动检测机构再次检测水轮是否转动并传递给控制
器，若水轮转动，则电容式转速传感器检测第一转轴的转速大小V4，若实际测得的值V4大于
预设值V3，则保持该状态不变即由水轮带动旋转滤网旋转，垃圾被打捞板不断打捞上岸；若
实际测得的值V4小于预设值V3，则控制器控制电机启动，电机作为动力源以转速V1带动旋
转滤网旋转，经过T时间后停止转动；

[0015] S4：电机停止转动后，轴动检测机构再次检测水轮是否转动并传递给控制器，然后根据检测结果不断重复上述步骤，实现水轮和电机作为动力源的自行转换控制。

[0016] 本发明还提出了另外一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，包括如下步骤：

[0017] 水轮带动旋转滤网旋转的驱动力记为M1，电机带动旋转滤网旋转的驱动力记为M2，旋转滤网自身旋转的阻力记为N1，打捞板上的垃圾产生的阻力记为N2，且N2＝M1+M2‑
N1。

[0018] 步骤一，在控制器中预设垃圾产生的阻力值记为N0；预设电机的转动时间为t2；预设电机关闭时间为t1；

[0019] 步骤二，轴动检测机构检测判断第二转轴是否旋转；

[0020] 步骤三，若轴动检测机构检测到第二转轴旋转时，无需电机启动，保持此状态即可；若轴动检测机构检测到第二转轴不旋转时，此时启动电机，根据公式N2＝M1+M2‑N1，控
制器可计算得到实际N2的值，然后将N2与N0作比较，若N2≥N0，则电机启动继续运行，带动
旋转滤网转动，转动时间为t2，经t2时间过后，重复步骤二，再次进行判断；若N2＜N0，说明
此时的垃圾量比较少，还未达到预设值，电机关闭，经t1时间后，重复上述步骤二和步骤三。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0022] 1.通过设置旋转滤网、打捞板，可以方便的实现被拦截垃圾的打捞清理，无需人工清理，省时省力；

[0023] 2.通过设置水轮，利用水流对水轮的冲击作用力作为驱动力驱动旋转滤网旋转，无动力驱动，节省能源；另外，若水轮的驱动力不足时，利用电机作为辅助动力源进行驱动，
并预设置电机运行时间，在一定时间内辅助打捞垃圾，辅助打捞完部分垃圾后，然后再判断
水轮可否带动剩余垃圾，并且判断带动速度与预设值之间的大小关系，从而实现水轮与电
机的自动转换控制，以水轮旋转作为动力源为主，电机辅助转动为辅，节能环保，省时省力。

附图说明

[0024] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0025] 图1是本发明结构主视图。

[0026] 图2是图1中旋转滤网侧视图。

[0027] 图3是打捞板与限位板结构放大图。

[0028] 图4是本发明后视图。

[0029] 图5是小屋结构示意图。

[0030] 附图标记说明:

[0031] 1、小屋2、液压站3、蓄电池4、按钮开关5、配电柜6、控制器7、铰轴8、太阳能板9、立柱10、第一连接耳11、第一液压杆12、第二连接耳、13、第二液压杆14、固定块15、第二转轴
16、螺母17、水轮18、轴承19、砼基座20、滑槽21、U型槽22、安装架23、支撑板24、地脚螺栓25、
电机26、第一转轴27、收集箱28、限位板29、打捞板30、转动轴31、加强筋32、旋转滤网33、第
一链轮34、连接架35、闸板36、闸板槽37、砼基座底板38、第二链轮39、链条40、轴承座41、支
撑架42、显示屏43、轴动检测机构44、多普勒流速仪传感器45、电容式转速传感器。

具体实施方式

[0032] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0033] 实施例一

[0034] 如图1‑5所示，本实施例提出的一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门，包括砼基座19、砼基座19底部设置有砼基座底板37，闸板35，砼基座19上开设有闸板槽36(图中未示
出)，闸板35的两侧滑动连接在闸板槽36中，闸板35连接有带动闸板35上下移动的驱动机
构，该驱动机构包括液压站2，闸板35两侧设置有第一连接耳10，第一连接耳10连接有第一
液压杆11，第一液压杆11的另一端连接有第二连接耳12，砼基座19上开设有滑槽20，第二连
接耳12滑动连接在该滑槽20中，第二连接耳12连接有第二液压杆13，第二液压杆13用过固
定块14固定连接在砼基座19上，液压站2与第一液压杆11、第二液压杆13相连。

[0035] 在河岸边设置有小屋1，液压站2设置在小屋1内，小屋1内还配置有蓄电池3、配电柜5、控制器6，配电柜5上设置有按钮开关4。控制器6连接有显示屏42，用于显示各参数。

[0036] 还包括竖向设置在闸板35一侧的旋转滤网32，旋转滤网32连接在链条39上，链条39的两端分别配合设置有第一链轮33、第二链轮38，第一链轮33和第二链轮38分别固定连
接在第一转轴26、第二转轴15上；具体的，砼基座19上设置有两个安装架22，电机25底部固
定连接有支撑板23，支撑板23与其中一个安装架22通过地脚螺栓24相连；安装架22连接有
轴承18座，第一转轴26转动连接在轴承18座40上，第一转轴26的一端还连接有电机25，电机
25为调速电机。

[0037] 第二转轴15的两端还通过螺母16连接有水轮17，方便拆装；在砼基座19内嵌有支撑架41，第二转轴15通过轴承18转动连接在支撑架41上。

[0038] 旋转滤网32表面通过转动轴30铰接有多块等间距布置的滤网式的打捞板29，旋转滤网32表面还连接有用于实现打捞板29旋转限位的限位板28，限位板28与旋转滤网32之间
连接有加强筋31。在使用时，打捞板29不断打捞被拦截的垃圾并随着旋转滤网32的旋转运
行至另一侧，垃圾从打捞板29上掉落下来，打捞板29在自身重力下沿转动轴30向下旋转，紧
贴在旋转滤网32表面。

[0039] 砼基座19上设置有立柱9，太阳能板8通过铰轴7铰接在立柱9顶部；太阳能板8连接有蓄电池3，蓄电池3通过导线与电机25相连用于提供电能；第二转轴15上设有轴动检测机
构，轴动检测机构可以采用授权公告号CN210269157U的实用新型专利所公开的一种低成本
检测轴杆转动的装置，可远程检测轴杆是否转动，具体细节不再赘述。

[0040] 第一转轴26上设置有用于检测转速的电容式转速传感器45；旋转滤网32与闸板35之间还设置有多普勒流速仪传感器44，用来检测流速大小，具体而言，多普勒流速仪传感器
44安装在该支撑架41上。

[0041] 电机25、多普勒流速仪传感器44、电容式转速传感器45、轴动检测机构均与控制器6通过信号线相连。

[0042] 还包括与打捞板29相配合使用用于回收垃圾的U型槽21，U型槽21呈倾斜设置，通过连接架34固定在砼基座19上，U型槽21的底部配合设置有用于储存垃圾的收集箱27。

[0043] 本发明还提出了一种带垃圾过滤收集装置的水利闸门的控制方法，将本装置设置在水流湍急的河道处，包括如下步骤：

[0044] S1：在控制器6中预设电机25的转动运行时间，记为T；预设电机25的转动速度为V2；

[0045] S2：在闸门打开时，水流经旋转滤网32过滤后流向下游，水流对水轮17产生冲击，使水轮17产生驱动轮力，轴动检测机构检测第二转轴15是否转动并实时将信号传递给控制
器6；

[0046] S3：控制器6接收到信号后作出判断，若水轮17不转动，说明垃圾较多，水流的冲击力不足以带动水轮17产生旋转，则控制器6控制电机25启动，电机25作为辅助动力源以转速
V2带动旋转滤网32旋转，经过预设的T时间后停止转动；

[0047] S4：电机25停止转动后，轴动检测机构再次检测第二转轴15是否转动并将信号传递给控制器6，若此时仅仅依靠水轮17可带动旋转滤网32产生转动，则电机25不再启动，保
持此状态不变；若仅仅依靠水轮17还是无法转动，说明垃圾还是比较多，则控制器6控制电
机25再次启动，并且运行T时间，再次辅助打捞部分垃圾，直至仅依靠水轮17可自行带动旋
转滤网32转动即可。

[0048] 另外，步骤S4中，在水轮17可自行驱动旋转滤网32时，还包括对第一转轴26转速的检测，具体检测方法为：在步骤S1中，预设电机25的转动速度分别为V1、V2，且V1＜V2；预设
第一转轴26的阈值转速记为V3；

[0049] 在水轮17可自行驱动旋转滤网32时，电容式转速传感器45检测第一转轴26的转速大小记为V4，并传递给控制器6，若实际测得的值V4大于预设值V3，说明垃圾量不多，旋转滤
网32旋转顺畅，仅靠水轮17产生的驱动力足以满足使用条件，则保持该状态不变即由水轮
17带动旋转滤网32旋转，垃圾被打捞板29不断打捞上岸；若实际测得的值V4小于预设值V3，
说明垃圾量比较多，虽然水轮17可实现驱动旋转滤网32旋转，但是转速太慢，打捞效率较
低，则控制器6控制电机25启动，电机25作为动力源以转速V1带动旋转滤网32旋转，经过T时
间后停止转动，因为V1＜V2，所以此段时间电机25以V1速度的耗能要比以V2速度旋转的耗
能低，节能减排；然后不断重复上述步骤，控制器6实施作出判断，实现水轮17和电机25作为
动力源的自行转换控制。

[0050] 实施例二

[0051] 继续参考附图1‑5，在本实施例中，其它结构同实施一相同，不同之处在于，在本实施例中，轴动检测机构还可以是旋转角度传感器。本实施例还提出了一种带垃圾过滤收集
装置的水利闸门的控制方法，包括如下步骤：

[0052] 水轮17带动旋转滤网32旋转的驱动力记为M1，电机25带动旋转滤网32旋转的驱动力记为M2，旋转滤网32自身旋转的阻力记为N1(可测得为一常数)，打捞板29上的垃圾产生
的阻力记为N2；根据力的平衡，当临界状态M1+M2＝N1+N2,此时旋转滤网32即将要转动，其
中，M1的值可由多普勒流速仪传感器44得出，M2的值可由电容式转速传感器45得出，所以N2
＝M1+M2‑N1。

[0053] 步骤一，在控制器中预设垃圾产生的阻力值记为N0；预设电机的转动时间为t2；预设电机关闭时间为t1；

[0054] 步骤二，轴动检测机构检测判断第二转轴15是否旋转；

[0055] 步骤三，若轴动检测机构检测到第二转轴15旋转时，说明此时M1＞N2+N1，水轮17产生的驱动力可自行带动旋转滤网32工作，无需电机25启动，保持此状态即可；若轴动检测
机构检测到第二转轴15不旋转时，此时启动电机25，电机25将要转动的瞬间，根据公式N2＝
M1+M2‑N1，控制器6可计算得到实际N2的值，然后将N2与N0作比较，若N2≥N0，说明此时的垃
圾量比较多，已达到预设值，则电机25启动继续运行，带动旋转滤网32转动，转动时间为t2，
经t2时间过后，重复步骤二，再次进行判断；若N2＜N0，说明此时的垃圾量比较少，还未达到
预设值，电机25关闭，经t1时间后，重复上述步骤二和步骤三。

[0056] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。