随着各区域间经济往来越来越频繁,内河水运事业依靠其成本低、载货量大的优势发展迅速,船闸通航量大幅增加,船闸超负荷运转。随之带来的问题是船闸反弧门不断受到充、泄水时的水流冲击,以致产生晃动,使得弧形面板与坝体或止水碰撞,造成反弧门破损,增大船闸安全运行隐患。反弧门处于充满杂质的深水中,监控难度大,目前主要采用定期停航检修的方式排查反弧门出现的问题。但是定期检修无法及时处理早期故障,容易造成相关组件的二次损坏。因此,目前亟需采取有效的监测手段对反弧门运行状态进行监测与评估。本文以葛洲坝3#船闸右侧充水反弧门为研究对象,分析其基本结构及常见运行故障,明确反弧门运行状态的监测需求,提出依据运行角度信息直接定位反弧门当前运行位置,并结合反弧门振动信号分析相应的健康状态,最后构建反弧门运行状态监测系统。这对于完善船闸智能监测体系,保证船闸通航安全具有重要意义。本文主要的研究工作如下:(1)实现反弧门数据采集系统:利用ANSYS软件构建反弧门有限元模型,通过模态分析和谐响应分析得到反弧门各阶振型和位移-频率曲线,根据振型和曲线幅值比较,选取振动变化敏感的部位布设振动传感器。以此为基础搭建振动与角度的数据采集系统,并通过无水运行实验证明采集数据真实可靠。(2)基于小波相关理论对振动信号进行预处理:主要通过改进后的小波阈值去噪方法去除信号中的干扰成分,并与扩展卡尔曼滤波、硬阈值去噪、软阈值去噪进行对比分析,证明改进后的小波阈值函数实现了去噪效果的优化。其次通过小波包将振动信号分解,突出反弧门状态特征。(3)将模糊C均值聚类应用到反弧门运行健康状态识别算法中:首先分别从时域、频域、时频域方面构造状态识别特征集,再通过主成分分析法降低特征集维数,构造五个特征识别主成分作为聚类输入,实验结果表明改进后的模糊C均值聚类不仅识别准确率高,在计算性能上也有显著提高。(4)构建船闸反弧门运行监测系统:基于LabView软件平台设计上位机监测软件,利用模块化编程思想实现数据采集与保存、运行位置监测、数据预处理、状态监测与识别、最终结果保存与反馈,通过与数据采集装置连接进行测试,证明了反弧门运行监测系统的可行性。