一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置的制作方法

1.本实用新型涉闸门监测技术领域，特别是一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置。


背景技术：

2.水利枢纽使用的关键泄洪设备液压弧形闸门，以下简称：液压弧门，常用的液压弧门多为双缸驱动液压弧门，通过左右两个液压油缸分别驱动弧门的两侧，控制弧门开启、关闭。对液压弧门的控制，实质上是对上述左右两个油缸的控制。在对液压弧门的控制过程中，由于左右两侧活塞油缸液压力不均匀或是液压油流量不一致，会导致弧门在开启或关闭的运行过程中姿态发生左右水平偏转，当偏差达到一定程度时，会导致弧门一侧和门槽墙体非正常挤压，造成水封快速磨损甚至损坏而漏水，更为严重的，可直接导致弧门卡死于门槽之中。
3.液压弧门的姿态检测装置可以提供反映弧门左右水平偏转程度的左右开度偏差值作为弧门运行的纠偏控制依据。
4.另外，作为液压弧门的姿态检测装置，必定安装于户外、通常安装位置离水相对较近，在洪水季节很容易遭受暴雨、洪水侵袭甚至是浸泡而导致损坏或失效。
5.其次，在洪水季节，洪水很可能会裹挟着诸如树枝、木桩等各种类型的漂浮物从上游冲下来，这些拥有一定质量的漂浮物在水力的作用下，可能会对安装于弧门之上的姿态检测装置造成一定的冲击，检测装置很容易因此而损坏。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，能够对弧门的形态进行监测。
7.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，包括盒体，在盒体内设有隔板，隔板的上方为密封区，下方为放置区，在盒体的侧壁上设有与放置区连通的不锈钢防水索头，密封区用于填充密封胶，在放置区内放置三轴加速度传感器及三轴陀螺仪。
8.优选的，所述盒体的顶部设有盒盖，盒盖通过螺杆固定连接于盒体的顶部。
9.优选的，所述盒体的内侧壁设有用于承托隔板的止挡。
10.优选的，所述隔板上设有提手。
11.优选的，所述三轴加速度传感器及三轴陀螺仪通过a/d转换模块与mcu微处理器电连接，mcu微处理器再通过rs485通信模块与plc可编制控制器电连接。
12.优选的，所述盒体的两侧设有固定耳，固定耳上设有固定孔。
13.优选的，所述盒体及盒盖采用不锈钢材质制成。
14.优选的，所述密封胶采用704硅胶灌装。
15.本实用新型提供一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，采用三轴加速度传感器及三轴陀螺仪对弧门的姿态进行监测，并通过盒体进行封装，保证了装置的密封性及耐久性。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为本实用新型的内部结构示意图；
19.图3为本实用新型控制系统的结构框图；
20.图4为本实用新型使用时的结构示意图。
具体实施方式
21.如图1-2所示，一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，包括盒体1，在盒体1内设有隔板2，隔板2的上方为密封区3，下方为放置区4，在盒体1的侧壁上设有与放置区4连通的不锈钢防水索头5，密封区3用于填充密封胶，在放置区4内放置三轴加速度传感器及三轴陀螺仪。三轴加速度传感器采用bosch bma280，三轴陀螺仪采用nxp-fxas21002cqr1。
22.优选的，所述盒体1的顶部设有盒盖6，盒盖6通过螺杆7固定连接于盒体1的顶部。
23.优选的，所述盒体1的内侧壁设有用于承托隔板2的止挡8。
24.优选的，所述隔板2上设有提手9。
25.优选的，如图3所示，所述三轴加速度传感器及三轴陀螺仪通过a/d转换模块与mcu微处理器电连接，mcu微处理器再通过rs485通信模块与plc可编制控制器电连接。mcu微处理器采用意法半导体stm32f103系列，plc可编制控制器采用施耐德公司m340系列。
26.优选的，所述盒体1的两侧设有固定耳10，固定耳上设有固定孔11。
27.优选的，所述盒体1及盒盖6采用不锈钢材质制成。
28.优选的，所述密封胶采用704硅胶灌装。
29.本实用新型中采用基于mems(micro-electromechanical systems 微机电系统)技术，其中包含高精度三轴加速度传感器和三轴陀螺仪两大核心检测单元。mems技术的采用避免了传统的加速度传感器和陀螺仪必要的、较大尺寸的机械运动部件，这使得该开度传感器便于封装和小型化，整体防护性、可靠性大幅提升。
30.三轴加速度传感器通过对重力加速度的检测获取弧门静态时的主要姿态数据（前后俯仰、左右偏转。弧门运行时，处于动态，而且并非匀速直线运动，加速度传感器会被引入大量扰动，非重力加速度分量会叠加入加速度传感器的检测结果，此时如果仅依赖于加速度传感器对弧门姿态的检测数据，将会存在很大的检测偏差，想实现弧门动态运行过程的纠偏控制将会非常困难。为了解决上述问题，传感器内置的三轴陀螺仪将发挥作用，通过三轴陀螺仪检测动态时三维坐标上的角速度，再对角速度对时间积分换算出角位移，计算出的角位移还需要和前面加速度传感器获取的姿态数据相融合、相互校准、修正，最后得到更为准确的弧门各个方向上的角位移。有了各个方向上的角位移，弧门当前姿态就知道了，有了准确的姿态数据，参考弧门金属结构尺寸，就可以计算出弧门水平左右偏转程度。
31.本装置通过上述方法计算得液压弧门左右水平偏转数据后，为方便后续控制系统使用，装置通过内置处理器及其相应软件和其它相关必要电路将液压弧门左右水平偏转数据以国际通用工业串行通讯协议（如：modbus，profibus等通过rs485接口输出。
32.本装置刻意加强了防水处理，对装置的封装采用704硅胶进行了完全灌装，信号线出线采用防水等级达到ip68的不锈钢电缆索头引出，经过上述处理，本装置达到了很高的防水性能，不仅能轻松耐受雨水、洪水的溅、淋、冲，甚至直接浸泡在水下一米以内也不在话下。
33.上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：包括盒体（1），在盒体（1）内设有隔板（2），隔板（2）的上方为密封区（3），下方为放置区（4），在盒体（1）的侧壁上设有与放置区（4）连通的不锈钢防水索头（5），密封区（3）用于填充密封胶，在放置区（4）内放置三轴加速度传感器及三轴陀螺仪。2.根据权利要求1所述一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：所述盒体（1）的顶部设有盒盖（6），盒盖（6）通过螺杆（7）固定连接于盒体（1）的顶部。3.根据权利要求1所述一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：所述盒体（1）的内侧壁设有用于承托隔板（2）的止挡（8）。4.根据权利要求3所述一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：所述隔板（2）上设有提手（9）。5.根据权利要求1所述一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：所述三轴加速度传感器及三轴陀螺仪通过a/d转换模块与mcu微处理器电连接，mcu微处理器再通过rs485通信模块与plc可编制控制器电连接。6.根据权利要求1所述一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：所述盒体（1）的两侧设有固定耳（10），固定耳上设有固定孔（11）。7.根据权利要求2所述一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：所述盒体（1）及盒盖（6）采用不锈钢材质制成。8.根据权利要求1所述一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，其特征在于：所述密封胶采用704硅胶灌装。

技术总结
一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，包括盒体，在盒体内设有隔板，隔板的上方为密封区，下方为放置区，在盒体的侧壁上设有与放置区连通的不锈钢防水索头，密封区用于填充密封胶，在放置区内放置三轴加速度传感器及三轴陀螺仪。本实用新型提供一种基于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪的液压弧门姿态监测装置，采用三轴加速度传感器及三轴陀螺仪对弧门的姿态进行监测，并通过盒体进行封装，保证了装置的密封性及耐久性。保证了装置的密封性及耐久性。保证了装置的密封性及耐久性。


技术研发人员：何丛
受保护的技术使用者：宜昌长控自动化科技有限公司
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2022/3/8