一種結冰探測器制造技術

本實用新型專利技術公開一種結冰探測器，結冰探測器為箱體結構，包括處理器、溫度傳感器、偏心電機、三軸加速度傳感器和電源模塊，溫度傳感器設置在箱體結構的內部并與處理器相連接，溫度傳感器采集結冰探測器所在位置的水面溫度，并將采集的水面溫度數據傳送給處理器；三軸加速度傳感器和偏心電機分別與處理器相連接，三軸加速度傳感器用于檢測結冰探測器箱體的擺動強度并將測得的擺動強度數據傳送給處理器，處理器將測得的擺動強度數據與預存的擺動閾值相比較，當測得的擺動強度數據小于擺動閾值時，處理器啟動偏心電機，增加結冰探測器的擺動強度；電源模塊與處理器相連接，為結冰探測器提供穩定電源。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及水電站領域，具體而言，涉及一種結冰探測器。
技術介紹
近年來，我國的水電站建設取得了巨大成績。然而在水電站的建設中，溢洪道閘門防凍除冰是高寒地區水電站設計的重點之一，高寒地區冬季溢洪道閘門的結冰問題，嚴重影響水利樞紐的正常運行。在高寒地區冰凍期，泄洪閘門前冰層厚度能達到在1～2米，冬季冰層產生的膨脹壓力和水位變化時的剪切力會對閘門產生應力破壞，在極端情況下容易使閘門和閘墩產生永久破壞。目前高寒地區水電站多采用人工冰蓋開槽法、壓縮空氣吹泡法、壓力水射流法、門葉電熱法來保證泄洪閘門越冬。人工冰蓋開槽法是人工在冰蓋開槽，需要在冰蓋達到一定的厚度，可以承載人員在冰上作業，才開始對冰蓋進行處理，因此在冰封初期冰層對閘門的應力影響是不能消除的，同時在解凍前期，同樣也不能提供保護。另外，采取人工破冰，人員在整個冰封期每天需要大強度的重復性勞作，在極寒條件下，每日的結冰量很大，同時人工成本逐年上升，人員安全隱患較大。壓縮空氣吹泡法是使用空氣壓縮機并鋪設空壓管道至水面下2～5米，吹氣嘴距離門葉大于3米。利用壓縮空氣在不同溫度水層間形成對流環境，不斷升起的氣泡擾動水面，達到防止結冰的效果。為了適應水位的不斷變化，保證噴嘴與水面的距離，管道設計復雜，所用設備較多，系統維護費用較大。壓力水射流法原理是將水下溫度相對較高的水通過潛水泵和管路加壓噴射在閘門前，通過水流攪動水體，會在閘門前形成一條不結冰的區域。該方法運行可靠、除冰防凍效果好，耗能較低。但是，控制器大多采用PLC，程序編寫復雜，線路設置復雜，不易擴展，系統通用性差，自動化程度低，可推廣難度大，系統維護復雜。門葉電熱法采用電熱管、電熱纜或電熱板，三相負載分配相等，均勻地布置在門葉結構中間，門葉下游面全部采用保溫板密封，通過電加熱，使得閘門前水體溫度大于冰點。該方法經濟性較低，耗能較大。
技術實現思路
本技術提供一種結冰探測器，用以克服現有技術中存在的至少一個問題。為達到上述目的，本技術提供了一種結冰探測器，所述結冰探測器為箱體結構，包括處理器、溫度傳感器、偏心電機、三軸加速度傳感器和電源模塊，其中：所述溫度傳感器設置在箱體結構的內部并與所述處理器相連接，所述溫度傳感器采集結冰探測器所在位置的水面溫度，并將采集的水面溫度數據傳送給所述處理器；所述三軸加速度傳感器和所述偏心電機分別與所述處理器相連接，所述三軸加速度傳感器用于檢測結冰探測器箱體的擺動強度并將測得的擺動強度數據傳送給所述處理器，所述處理器將測得的擺動強度數據與預存的擺動閾值相比較，當測得的擺動強度數據小于擺動閾值時，所述處理器啟動所述偏心電機，增加結冰探測器的擺動強度；所述電源模塊與所述處理器相連接，為結冰探測器提供穩定電源。進一步地，上述結冰探測器還包括電力線載波通信模塊，與所述處理器相連接，用于將所述溫度傳感器測得的溫度數據以及三軸加速度傳感器測得擺動強度傳送給控制器或服務器。進一步地，所述處理器采用意法半導體公司的STM32F103。本技術的有益效果是傳感器部分均安裝在設備內部，可以忽略掉設備表面薄冰的存在，測量準確度大大提高，而且安裝簡單，容易實現，成本較低。結冰探測器箱體、進出電纜端子以及電纜均采用防水等級IP68以及耐低溫標準制作，可以長時間在低溫和水中漂浮使用。利用電力線載波技術與控制器通訊，減少了通訊線路的安裝，由于設備隨著水位的變化而移動，線纜的減少大大降低了施工量，簡化了安裝過程，更易推廣實現。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本技術一個實施例的新型溢洪道閘門防凍除冰裝置示意圖；圖2為本技術一個實施例的新型溢洪道閘門防凍除冰裝置俯視圖；圖3為本技術一個實施例的控制器模塊示意圖；圖4為本技術一個實施例的結冰探測器示意圖；圖5為本技術一個實施例的噴水管剖面圖。具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。圖1為本技術一個實施例的新型溢洪道閘門防凍除冰裝置示意圖；圖2為本技術一個實施例的新型溢洪道閘門防凍除冰裝置俯視圖；圖中，101為控制器，102為控制電纜，103為懸索固定裝置，104為連接水管，105為浮力裝置，106為自動止回閥，107為潛水泵，108為橋墩，109為噴水管，110為閘門，111為橋面，112為結冰探測器；如圖所示，新型溢洪道閘門防凍除冰裝置是根據壓力水射流法原理專門為溢洪道閘門冬季正常運行設計的一款新型防凍除冰裝置。新型溢洪道閘門防凍除冰裝置包括控制器、結冰探測器、潛水泵、自動止回閥、連接水管、噴水管、浮力裝置、懸索固定裝置。控制器完成潛水泵和結冰探測器的監控、管理以及報警，是新型溢洪道閘門防凍除冰裝置的核心組成。結冰探測器的作用是探測浮潛裝置附近水域是否結冰，并向控制器發送當前是否結冰的狀態信息。潛水泵的作用是抽取水下溫度較高的水，可以采用兩個潛水泵交替工作，保證不間斷運行。自動止回閥是防止當前潛水泵工作時倒流的水損壞停機潛水泵的葉片。連接水管將潛水泵和噴水管連接到一起。噴水管將潛水泵抽取上來的水在水面攪動水體。浮力裝置使噴水管跟隨水位變化始終漂浮在水面。懸索固定裝置使噴水管和浮力裝置始終工作在一定區域內。以下對新型溢洪道閘門防凍除冰裝置的各組成部分分別進行介紹。(1)控制器控制器是新型溢洪道閘門防凍除冰裝置的核心組成，完成潛水泵和結冰探測器的監控、管理以及報警，并與遠程終端的組網通信?？刂破鞑僮鲀膳_潛水泵交替工作，以保證潛水泵的不間斷工作，并監測潛水泵運行狀態以及水面結冰狀態，以便在出現故障時發出報警信息，并與遠程終端相互通信。圖3為一個實施例的控制器模塊示意圖；圖中，201為控制模塊，202為手動/自動選擇開關，203為總線接口，204為空氣開關，205為潛水泵保護器，206為啟動/停止按鍵，207為交流接觸器，208為顯示器和鍵盤。如圖所示，控制器包含控制模塊、手動/自動選擇開關、顯示屏&鍵盤、CAN總線、空氣開關、啟動/停止按鍵、潛水泵保護器、交流接觸器。控制模塊的CPU選用意法半導體公司的STM32F103作為處理器。手動/自動選擇開關是工作模式選擇按鈕，由用戶控制，可選擇手動模式或自動模式。顯示屏&鍵盤模塊用于查看數據和工作狀態，鍵盤配合顯示屏可以修改控制器的相應參數。CAN總線接口用于與其他設備的CAN總線組網通信?？諝忾_關即可以由用戶操作，手動切斷控制箱內設備電源，也可以對控制箱內電氣設備進行保護。啟動/停止按鍵工作在手動模式下，由用戶手動操作潛水泵的啟、停機狀態。潛水泵保護器用于給潛水泵電機全面的保護，在潛水泵電機出現過載、缺相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種結冰探測器，其特征在于，所述結冰探測器為箱體結構，包括處理器、溫度傳感器、偏心電機、三軸加速度傳感器和電源模塊，其中：所述溫度傳感器設置在箱體結構的內部并與所述處理器相連接，所述溫度傳感器采集結冰探測器所在位置的水面溫度，并將采集的水面溫度數據傳送給所述處理器；所述三軸加速度傳感器和所述偏心電機分別與所述處理器相連接，所述三軸加速度傳感器用于檢測結冰探測器箱體的擺動強度并將測得的擺動強度數據傳送給所述處理器，所述處理器將測得的擺動強度數據與預存的擺動閾值相比較，當測得的擺動強度數據小于擺動閾值時，所述處理器啟動所述偏心電機，增加結冰探測器的擺動強度；所述電源模塊與所述處理器相連接，為結冰探測器提供穩定電源。

【技術特征摘要】
1.一種結冰探測器，其特征在于，所述結冰探測器為箱體結構，包括處理器、溫度傳感器、偏心電機、三軸加速度傳感器和電源模塊，其中：所述溫度傳感器設置在箱體結構的內部并與所述處理器相連接，所述溫度傳感器采集結冰探測器所在位置的水面溫度，并將采集的水面溫度數據傳送給所述處理器；所述三軸加速度傳感器和所述偏心電機分別與所述處理器相連接，所述三軸加速度傳感器用于檢測結冰探測器箱體的擺動強度并將測得的擺動強度數據傳送給所述處理器，所述處理器將測得的擺動強度數據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳永吉，陳永輝，王開成，吳北辰，
申請(專利權)人：哈爾濱今星微電子科技有限公司，
類型：新型
國別省市：黑龍江;23