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摘要：本文作者结合自己多年的实际工作经验，对升船机承船厢行程检测相关问题进行分析探讨，同时提出了自己的看法和意见，仅供参考。
关键词：升船机；行程；检测
l 前言
升船机又称“举船机”，利用机械装置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物。由承船厢、支承导向结构、驱动装置、事故装置等组成。船只上行时，从下游引航道驶入承船厢，关闭闸门和下游端厢门后，泄去这两门之间缝隙内的水体，松开承船厢与下闸首的拉紧和密封装置，在驱动装置作用下，承船厢上升并停靠与上闸首对接的位置；松开承船厢与上闸首间的拉紧和密封装置，给闸门之间空隙内灌水；开启上闸首的工作闸门及承船厢上游端的船厢门，船只即驶进上游引航道。下行时则相反。
升船机动力驱动方式有多种形式，目前国内升船机的驱动方式主要是：电动卷扬机驱动（湖北长阳清江隔河岩升船机）、水利式驱动（云南澜沧江景洪水电站升船机）、齿轮齿条式（三峡升船机）。
2 几种承船厢行程检测方法
升船机在工作过程中，承船厢位置是一个重要的测控参数，仅要求数据准确可靠、重复性好，而且必须满足提升速度和采样速率的要求，当因故障掉电再行恢复运行时原数据不丢失，而且要求检测装置安装、调试方便。为了确保升船机主提升系统安全、准确、可靠的运行和控制，必须对承船厢行程进行高精度的在线动态检测。为保证这一参数准确可靠，通常采取几种不同的测量方式同步并行，以满足控制系统的要求。
2.1 利用CCD条码检测技术进行动态检测
清江隔河岩一级升船机承船厢行程检测方式之一是采用CCD条码检测技术对承船厢的行程进行动态检测。其基本原理是当被检测对象在一定照度情况下通过光学系统就会成像在CCD像素上，用一合适的时钟脉冲对CCD进行驱动，在其输出端就可获得被检测对象的视频信号，我们设定编组条码与对应脉冲当量有准确的关系，则通过检测判断即可解算出承船厢当前的实际位置，其原理如图所示。
CCD行程检测原理示意图
在实际施工中，将条码板固定在船厢池的塔柱上，每米一组条码，表示以米为单位的绝对位置编码，在船厢相应的位置安装一个有2160光电单元的线性CCD摄像系统，由于CCD距离目标(条码)较远，而且要求目标的位置准确，因此采用稳定的辅助光源是解决CCD动态响应的有效方法，在此选用可调光源的碘鎢灯，并以适当的降压措施来保证其使用寿命，只要能在线性CCD摄像系统上得到一个完整的条码组光电影像，就能读出不同条码组的位置数据和条码在CCD上的相对位置(1m之内的精码)，这样在一个扫描周期(如2.5ms)就能得到承船厢和塔柱间的相对位置。这好比在塔柱上放置一把100多m的直尺，条码就是刻度线或标号，CCD摄像系统好比人的眼睛，通过CCD元件将光学位置信号转换成随时间变化的电信号，南逻辑电路和单片机进行高速处理，就能实时读出承船厢的绝对位置信息。
由此可看出该行程检测方式的优势如下：
(1)利用塔柱作为船厢行程的测量基准，其稳定性好，数据准确，受其他环节影响小。
(2)利用条码技术，实现全程绝对编码，能实时提供准确可靠的绝对位置。CCD技术和单片机技术的发展可以使检测精度达到更高的要求，而且体积小，安装调试方便。
(3)利用摄像头的具有共轭的特性，克服摆动检测水平情况。
2.2 采用光电编码技术进行测量检测
采用在主提升机卷筒轴上装设光电编码器的方法进行检测。具体做法是：在主提升卷筒主轴上加装过渡轴，经滑块式联轴器与测量齿轮组和编码器相连。整个检测装置通过支架固定在卷筒端盖上。其检测原理是将承船厢的直线位移转化为主提升卷筒的角位移进行测量，光电编码器将卷筒的角位移量转换成对应的数字量，经行程显示仪处理后，显示出承船厢的直接行程并送PLC处理。该种方式结构简单，安装方便，易于维护，但该方式对于主提升卷筒加工精度要求较高.并且受钢丝绳直径不均匀、钢丝绳磨损、钢丝绳受力伸长不等、钢丝绳的弹性模量和温度的不一致等因素的影响。
2.3 采用磁感应技术进行测量检测
采用磁感应技术进行测量，其设备主要由磁标尺和测量杆两部分构成，磁标尺内藏精密磁敏线性阵列和单片机系统，借用游标卡尺差分刻度测微的方法进行解析，它有如“磁感应摄像机”一样读取测量头中的磁钢位置信息，以标准数字信息格式输出，所需电能十分微小；测量杆一般为长方形截面不锈钢管，内部集成磁钢，这些磁钢之间的距离信息组成了唯一的一组绝对编码，用来表示绝对的位置信息，单元测量杆可以连接在一起达到所需要的测量长度，无需电力供应；测量时磁标尺感应面平行于测量杆感应面移动，当磁标尺检测到测量杆内的磁钢时就能确定其绝对位置。
具体做法是：将测量杆固定在船厢池的塔柱上(测量杆每段长6m，如果船厢行程位120m则需固定20根)，将磁标尺固定在船厢上，与测量杆要保持平行，且距离在8mm左右。该种检测方式的特点是结构简单、价格便宜，但不易安装和维护，而且由于船厢的晃动导致测量数据不够稳定。
2.4 采用红外激光测距仪进行检测
采用红外激光测距仪对承船厢进行动态行程测量，经PLC处理可得到承船厢实时的绝对高程，进行辅助纠偏，调平。通常用该检测方式与其他检测方式配合使用，可以补偿由主提升机卷筒和钢丝绳带来的误差。
3 结束语
船厢行程可通过以上四种方式中的两种进行同步冗余检测，极大地提高了检测的精度，减少系统的故障时间，提高了系统的安全性。升船机建设是一项复杂的系统性工程，我国从20世纪90年代开始的升船机建设项目较多，但由于各工程的具体条件不同，各设计单位选用了不同的机型，通过深入试验研究和相互技术交流，取得了多项创新技术并在工程中得到实际应用，为我国解决高坝通航问题迈出了可喜的一步。在升船机建设方面，通过大胆实践，细心摸索，不断解决建设中遇到的各种问题，从而积累了大量的设计、调试及运行经验：通过现场调试及试运行，修正了升船机设计和运行参数，提高了运行的安全度。相信不断会有更多的新技术应用到升船机上，为升船机的安全运行提供更多的技术保障。
关键词：升船机；行程；检测
l 前言
升船机又称“举船机”，利用机械装置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物。由承船厢、支承导向结构、驱动装置、事故装置等组成。船只上行时，从下游引航道驶入承船厢，关闭闸门和下游端厢门后，泄去这两门之间缝隙内的水体，松开承船厢与下闸首的拉紧和密封装置，在驱动装置作用下，承船厢上升并停靠与上闸首对接的位置；松开承船厢与上闸首间的拉紧和密封装置，给闸门之间空隙内灌水；开启上闸首的工作闸门及承船厢上游端的船厢门，船只即驶进上游引航道。下行时则相反。
升船机动力驱动方式有多种形式，目前国内升船机的驱动方式主要是：电动卷扬机驱动（湖北长阳清江隔河岩升船机）、水利式驱动（云南澜沧江景洪水电站升船机）、齿轮齿条式（三峡升船机）。
2 几种承船厢行程检测方法
升船机在工作过程中，承船厢位置是一个重要的测控参数，仅要求数据准确可靠、重复性好，而且必须满足提升速度和采样速率的要求，当因故障掉电再行恢复运行时原数据不丢失，而且要求检测装置安装、调试方便。为了确保升船机主提升系统安全、准确、可靠的运行和控制，必须对承船厢行程进行高精度的在线动态检测。为保证这一参数准确可靠，通常采取几种不同的测量方式同步并行，以满足控制系统的要求。
2.1 利用CCD条码检测技术进行动态检测
清江隔河岩一级升船机承船厢行程检测方式之一是采用CCD条码检测技术对承船厢的行程进行动态检测。其基本原理是当被检测对象在一定照度情况下通过光学系统就会成像在CCD像素上，用一合适的时钟脉冲对CCD进行驱动，在其输出端就可获得被检测对象的视频信号，我们设定编组条码与对应脉冲当量有准确的关系，则通过检测判断即可解算出承船厢当前的实际位置，其原理如图所示。
CCD行程检测原理示意图
在实际施工中，将条码板固定在船厢池的塔柱上，每米一组条码，表示以米为单位的绝对位置编码，在船厢相应的位置安装一个有2160光电单元的线性CCD摄像系统，由于CCD距离目标(条码)较远，而且要求目标的位置准确，因此采用稳定的辅助光源是解决CCD动态响应的有效方法，在此选用可调光源的碘鎢灯，并以适当的降压措施来保证其使用寿命，只要能在线性CCD摄像系统上得到一个完整的条码组光电影像，就能读出不同条码组的位置数据和条码在CCD上的相对位置(1m之内的精码)，这样在一个扫描周期(如2.5ms)就能得到承船厢和塔柱间的相对位置。这好比在塔柱上放置一把100多m的直尺，条码就是刻度线或标号，CCD摄像系统好比人的眼睛，通过CCD元件将光学位置信号转换成随时间变化的电信号，南逻辑电路和单片机进行高速处理，就能实时读出承船厢的绝对位置信息。
由此可看出该行程检测方式的优势如下：
(1)利用塔柱作为船厢行程的测量基准，其稳定性好，数据准确，受其他环节影响小。
(2)利用条码技术，实现全程绝对编码，能实时提供准确可靠的绝对位置。CCD技术和单片机技术的发展可以使检测精度达到更高的要求，而且体积小，安装调试方便。
(3)利用摄像头的具有共轭的特性，克服摆动检测水平情况。
2.2 采用光电编码技术进行测量检测
采用在主提升机卷筒轴上装设光电编码器的方法进行检测。具体做法是：在主提升卷筒主轴上加装过渡轴，经滑块式联轴器与测量齿轮组和编码器相连。整个检测装置通过支架固定在卷筒端盖上。其检测原理是将承船厢的直线位移转化为主提升卷筒的角位移进行测量，光电编码器将卷筒的角位移量转换成对应的数字量，经行程显示仪处理后，显示出承船厢的直接行程并送PLC处理。该种方式结构简单，安装方便，易于维护，但该方式对于主提升卷筒加工精度要求较高.并且受钢丝绳直径不均匀、钢丝绳磨损、钢丝绳受力伸长不等、钢丝绳的弹性模量和温度的不一致等因素的影响。
2.3 采用磁感应技术进行测量检测
采用磁感应技术进行测量，其设备主要由磁标尺和测量杆两部分构成，磁标尺内藏精密磁敏线性阵列和单片机系统，借用游标卡尺差分刻度测微的方法进行解析，它有如“磁感应摄像机”一样读取测量头中的磁钢位置信息，以标准数字信息格式输出，所需电能十分微小；测量杆一般为长方形截面不锈钢管，内部集成磁钢，这些磁钢之间的距离信息组成了唯一的一组绝对编码，用来表示绝对的位置信息，单元测量杆可以连接在一起达到所需要的测量长度，无需电力供应；测量时磁标尺感应面平行于测量杆感应面移动，当磁标尺检测到测量杆内的磁钢时就能确定其绝对位置。
具体做法是：将测量杆固定在船厢池的塔柱上(测量杆每段长6m，如果船厢行程位120m则需固定20根)，将磁标尺固定在船厢上，与测量杆要保持平行，且距离在8mm左右。该种检测方式的特点是结构简单、价格便宜，但不易安装和维护，而且由于船厢的晃动导致测量数据不够稳定。
2.4 采用红外激光测距仪进行检测
采用红外激光测距仪对承船厢进行动态行程测量，经PLC处理可得到承船厢实时的绝对高程，进行辅助纠偏，调平。通常用该检测方式与其他检测方式配合使用，可以补偿由主提升机卷筒和钢丝绳带来的误差。
3 结束语
船厢行程可通过以上四种方式中的两种进行同步冗余检测，极大地提高了检测的精度，减少系统的故障时间，提高了系统的安全性。升船机建设是一项复杂的系统性工程，我国从20世纪90年代开始的升船机建设项目较多，但由于各工程的具体条件不同，各设计单位选用了不同的机型，通过深入试验研究和相互技术交流，取得了多项创新技术并在工程中得到实际应用，为我国解决高坝通航问题迈出了可喜的一步。在升船机建设方面，通过大胆实践，细心摸索，不断解决建设中遇到的各种问题，从而积累了大量的设计、调试及运行经验：通过现场调试及试运行，修正了升船机设计和运行参数，提高了运行的安全度。相信不断会有更多的新技术应用到升船机上，为升船机的安全运行提供更多的技术保障。