桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

杜紀奎

(黑龍江省桃山水庫管理處，黑龍江七臺河154600)

1 工程概況

桃山水庫位于黑龍江省七臺河市內(nèi)，是我國少有的城市內(nèi)水庫，是倭肯河上唯一的一座大型控制性水利樞紐工程，第一期工程于1990年8月竣工，是一座以防洪、城市供水為主，兼顧灌溉、養(yǎng)魚等大型綜合性水利樞紐工程。桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)以“無人值守”為設(shè)計原則，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)檢測所到達閘門的上游水位、庫區(qū)的庫容、閘門啟閉狀態(tài)與開度、圖像信息自動化采集與傳輸，達到能夠在中心機房遠程控制閘門啟閉以及現(xiàn)場手動控制閘門。

2 系統(tǒng)的構(gòu)成

桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)采用分層控制進行設(shè)計，根據(jù)閘門控制系統(tǒng)的需要，將閘門控制系統(tǒng)分為現(xiàn)場控制層、集中控制層和遠程控制層，各層分別執(zhí)行閘門的現(xiàn)場控制功能、集中控制功能和遠程控制功能，同時明確了層次間的優(yōu)先體系結(jié)構(gòu)，優(yōu)先順序為:現(xiàn)場控制層、集中控制層、遠程控制層。系統(tǒng)采用分級權(quán)限實現(xiàn)閘門控制系統(tǒng)的保障。

桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)主要由監(jiān)控工作站服務(wù)器、交換機、現(xiàn)地控制單元、PLC、閘門開度儀、水位傳感器等設(shè)備組成。每臺閘門配置一臺現(xiàn)地控制箱，內(nèi)置閘門開度荷重測控裝置。在溢洪道控制室和輸水洞控制室分別設(shè)置了一套PLC遠程I/O控制柜，內(nèi)置現(xiàn)地/遠方切換開關(guān)、防雷保護器、遠程光端機、光纖收發(fā)器、電源模塊、熱備CPU模塊等，在中心機房設(shè)有服務(wù)器和光纖收發(fā)器，服務(wù)器內(nèi)安裝閘門遠程監(jiān)控軟件。

3 系統(tǒng)的功能

閘門控制系統(tǒng)能夠準確、實時、有效地完成對溢洪道閘門和輸水洞閘門的安全監(jiān)視和控制，能夠?qū)﹂l門的機電設(shè)備運行情況進行全程監(jiān)視。閘門自動控制系統(tǒng)具體功能如下:

3.1 水情信息及設(shè)備信息的采集與處理

控制系統(tǒng)對水庫上游水位、閘門開啟高度、越限位報警、系統(tǒng)電量等參數(shù)進行周期采集，并及時在現(xiàn)場與中心機房調(diào)度平臺上顯示，方便管理人員和操作人員作出處理和決策［1］。

3.2 現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的采集與處理

控制系統(tǒng)能夠準確采集到現(xiàn)場設(shè)備的各種狀態(tài)，對各類故障信號、開關(guān)量信號系統(tǒng)能以中斷方式作出響應(yīng)，并作出一系列必要的自動操作，及時提醒操作人員和管理人員作出相應(yīng)處理，避免事故的發(fā)生。

3.3 可靠的通訊控制功能

閘門自動控制系統(tǒng)能夠保證通訊的實時性和確定性。從而確保閘門自動控制系統(tǒng)的安全可靠性。

3.4 閘門遠程監(jiān)控軟件

閘門監(jiān)控軟件具備了完善的人機交互功能，友好的人機界面，豐富的監(jiān)控信息，便于操作人員遠程操作，遠程監(jiān)控軟件功能有:

1)圖形化模擬現(xiàn)場情景，實時顯示閘門開啟高度和閘門狀態(tài)。

2)通過計算機鼠標操作即能開啟或者下降閘門。

3)實時顯示現(xiàn)場電壓、電流信息，詳細掌握設(shè)備運行情況。

4)完善的事件記錄。記錄閘門每次動作的時間及開啟高度。

5)豐富的告警信息。閘門上限告警、下限告警，電壓過高;過低告警，電流過高告警等。

6)軟件可集成水位信息，實時顯示當前水位高度。

7)軟件可集成顯示現(xiàn)場視頻監(jiān)控畫面，遠程操作不僅信息化，也能可視化，信息化、可視化集成在一個界面中，遠程操作更加可靠，更加便捷，滿足無人值守的業(yè)務(wù)要求。

4 結(jié)語

桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)以信息采集為基礎(chǔ)，信息傳輸為保障，光纖網(wǎng)絡(luò)為依托，遠程控制為核心，先進可靠、高效實用。系統(tǒng)建成后，操作員通過該系統(tǒng)遠程直接控制閘門，提高了自動化控制程度，并減少了閘門動作過程中的人工誤差，使工作人員更精確地掌握和控制水庫運行情況。

［1］李利榮，同春生，梁棟，鐘重.國內(nèi)外水力自動閘門研究綜述［J］.內(nèi)蒙古水利，2011(02):28-29.