一种水电站拦污栅压差测量系统及分析方法与流程

本发明涉及水电站压差监测，具体是一种水电站拦污栅压差测量系统及分析方法。

背景技术：

1、拦污栅设置于水电站的进水口前，用于拦阻水流挟带的杂物进入水电站内，拦污栅由边框、横隔板和栅条构成，横隔板和栅条之间的空隙形成水流孔门，杂物堆积于孔门位置处，使拦污栅进水侧的水位高于出水侧的水位，进而导致拦污栅的两侧形成水压差，常规采用打捞的方式，清除杂物，疏通孔门，整个过程，需要人工观察杂物在孔门位置处的堆积量，费时费力，并且对拦污栅两侧的水位和水压差不能监测和预测，经常容易因拦污栅两侧的水压差过大，导致拦污栅损坏。

2、综上所述，目前亟需一种水电站拦污栅压差测量系统及分析方法，能够实时监测拦污栅两侧的水位差，以及能够通过压差自动分级告警和压差变化趋势告警的方式，达到提前预警拦污栅两侧水压差变化，避免拦污栅损坏的目的。

技术实现思路

1、本发明提供了一种水电站拦污栅压差测量系统及分析方法，用以解决现有技术中通过人工观察杂物在孔门位置处的堆积量，定时打捞的方式，费时费力，不能对拦污栅两侧的水位和水压差监测和预测，容易因拦污栅两侧的水压差过大，导致拦污栅损坏问题。

2、本发明一种水电站拦污栅压差测量系统，包括：

3、一种水电站拦污栅压差测量系统，其特征包括：

4、水位传感器：设置于拦污栅的两侧，用于采集拦污栅两侧的水位高度数据；

5、信号发送器：用于对采集的水位高度数据进行调制形成调制信号，以及发送所述调制信号；

6、信号接受器：用于接收所述信号发送器的调制信号，并对接受的调制信号进行解调形成解调信号；

7、数据处理器：用于对解调信号进行计算得到拦污栅两侧水位压差数据，拦污栅压差自动分级告警数据和拦污栅压差变化趋势告警数据，并将计算得到的数据进行贮存。

8、上位机：用于接收数据处理器的贮存数据，并显示拦污栅两侧水位压差信息，拦污栅压差自动分级告警信息和拦污栅两侧压差变化趋势告警信息。

9、进一步的，水位传感器包括第一水位传感器和第二水位传感器，第一水位传感器设置于拦污栅的进水侧，第二水位传感器设置于拦污栅的出水侧。

10、进一步的，拦污栅的每个孔门均设有一个第二水位传感器。

11、进一步的，水位传感器为超声波水位传感器。

12、进一步的，信号发送器和信号接受器采用lora技术通信。

13、本发明还提供了一种基于水电站拦污栅压差测量系统的水电站拦污栅压差测量分析方法，包括步骤：

14、s1：数据采集：通过水位传感器采集拦污栅两侧水位高度数据；

15、s2：数据传输：通过信号发送器对步骤s1采集到的数据进行行调制形成调制信号，以及发送所述调制信号，通过信号接受器接收所述信号发送器的调制信号，并对接受的调制信号进行解调形成解调信号；

16、s3：数据分析：通过数据处理器对解调信号进行计算得到拦污栅两侧水位压差数据，并将计算得到的拦污栅两侧水位压差数据进行贮存；

17、s4：可视化展示：通过上位机接收数据处理器的贮存数据，并显示拦污栅两侧水位压差信息；

18、步骤s3中数据处理器计算拦污栅两侧水位、水位压差的公式为：

19、h前＝h前+a前；h后i＝h后i+a后i；li＝h前-h后i；

20、h前为拦污栅栅进水侧水位高度；h后为拦污栅出水侧水位高度；h前为拦污栅进水侧的水位传感器测量值；a前为拦污栅进水侧的水位传感器安装高程；h后i为拦污栅出水侧第i孔的水位传感器测量值；a后i拦污栅出水侧第i孔的水位传感器安装高程；li为拦污栅第i孔两侧的水位差。

21、本发明还提供了一种基于水电站拦污栅压差测量系统的水电站拦污栅压差自动分级告警分析方法，包括步骤：

22、s1：数据采集：通过水位传感器采集拦污栅两侧水位高度数据；

23、s2：数据传输：通过信号发送器对步骤s1采集到的数据进行行调制形成调制信号，以及发送所述调制信号，通过信号接受器接收所述信号发送器的调制信号，并对接受的调制信号进行解调形成解调信号；

24、s3：数据分析：通过数据处理器对解调信号进行计算得到拦污栅栅条承受的载荷值和栅条承受的最大剪力值，当拦污栅栅条承受的载荷数据和栅条承受的最大剪力值中的最小值大于或等于预设告警值时，数据处理器形成拦污栅压差自动分级告警数据，并将拦污栅压差自动分级告警数据进行贮存；

25、s4：可视化展示：通过上位机接收数据处理器贮存的数据，并显示拦污栅压差自动分级告警信息；

26、步骤s3中数据处理器计算拦污栅栅条承受的载荷、栅条承受的最大剪力的公式为：qi＝rlie；qi＝[qi(l0+2l1)]/2-qil1；min{qi，qi}≥yi；

27、qi为拦污栅栅条承受的载荷，qi为栅条所受剪力，r为水的比重常数，li为拦污栅第i孔水位，e为栅条间距，l0为两根主梁间的距离，l1为主梁与端梁的距离，yi为预设告警值。

28、一种基于水电站拦污栅压差测量系统的水电站拦污栅压差变化趋势告警分析方法，包括步骤：

29、s1：数据采集：通过水位传感器采集拦污栅两侧水位高度数据；

30、s2：数据传输：通过信号发送器对步骤s1采集到的数据进行行调制形成调制信号，以及发送所述调制信号，通过信号接受器接收所述信号发送器的调制信号，并对接受的调制信号进行解调形成解调信号；

31、s3：数据分析：通过数据处理器对解调信号进行计算得到拦污栅第i孔每小时水位差增长量值，当拦污栅第i孔每小时水位差增长量值大于或等于水位增量设定值时，数据处理器形成拦污栅压差变化趋势告警数据，并将拦污栅拦污栅压差变化趋势告警进行贮存；

32、s4：可视化展示：通过上位机接收数据处理器的贮存数据，并显示拦污栅压差自动分级告警信息；

33、步骤s3中数据处理器计算拦污栅第i孔每小时水位差增长量的公式为：δi＝li-li1≥δx；

34、li为第i孔拦污栅当前水位，li1为第i孔拦污栅1小时前的水位，δi为第i孔拦污栅每小时水位差增长量，δx为水位增量设定值。

35、本发明的有益效果包括：

36、1、无线通信技术远距离传输水位信号，安装施工简单，能够节省大量人力物力。

37、2、lora技术通信用于水电厂远距离传输拦污栅水位高度信息，稳定、可靠。

38、3、能够获得拦污栅每个空门压差的实时数据，形成拦污栅压差的全面监测，有助于及时掌握拦污栅堵塞情况，进而辅助运行人员决策。

39、4、通过计算机制和报警策略，形成智能化的分级告警、拦污水位差变化趋势分析告警策略，为拦污栅的空门进水口堵塞隐患的发现和排除赢得处理时间。

技术特征：

1.一种水电站拦污栅压差测量系统，其特征包括：

2.如权利要求1所述一种水电站拦污栅压差测量系统，其特征为：水位传感器包括第一水位传感器和第二水位传感器，第一水位传感器设置于拦污栅的进水侧，第二水位传感器设置于拦污栅的出水侧。

3.如权利要求2所述一种水电站拦污栅压差测量系统，其特征为：拦污栅的每个孔门均设有一个第二水位传感器。

4.如权利要求1所述一种水电站拦污栅压差测量系统，其特征为：水位传感器为超声波水位传感器。

5.如权利要求1所述一种水电站拦污栅压差测量系统，其特征为：信号发送器和信号接受器采用lora技术通信。

6.基于权利要求1至5之一所述一种水电站拦污栅压差测量系统的水电站拦污栅压差测量分析方法，其特征为：包括步骤：

7.基于权利要求1至5之一所述一种水电站拦污栅压差测量系统的水电站拦污栅压差自动分级告警分析方法，其特征为：包括步骤：

8.基于权利要求1至5之一所述一种水电站拦污栅压差测量系统的水电站拦污栅压差变化趋势告警分析方法，其特征为：包括步骤：

技术总结本发明涉及一种水电站拦污栅压差测量系统及分析方法，包括：水位传感器：设置于拦污栅的两侧，用于采集拦污栅两侧的水位高度数据；信号发送器：用于对采集的水位高度数据进行调制形成调制信号；信号接受器：用于接收所述信号发送器的调制信号；数据处理器：用于对解调信号进行计算得到拦污栅两侧水位压差数据，压差自动分级告警数据和压差变化趋势告警数据；上位机：显示拦污栅两侧水位压差信息，拦污栅压差自动分级告警信息和拦污栅两侧压差变化趋势告警信息，解决了现有技术中通过人工观察杂物在孔门位置处的堆积量，定时打捞的方式，费时费力，不能对拦污栅两侧的水位和水压差监测和预测，容易因拦污栅两侧的水压差过大，导致拦污栅损坏问题。技术研发人员：刘姗,王茜,杨长清,谭赛,陈胜祥,曾宏,王刚,杨刚全,魏小平,罗俊,彭鸿,谢万佳受保护的技术使用者：中国水电建设集团圣达水电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25