閘門自動化系統(tǒng)在水庫中的應(yīng)用分析

李建軍

摘要：水庫閘門是水利工程中必不可少也是極為重要組成部分，閘門控制著水流的輸送，掌控者水流的輸送量與輸送速度，在防洪與灌溉工程中起到至關(guān)重要的作用。在之前很長一段時間內(nèi)，諸多水利工程都是靠著人力資源來完成水工閘門的監(jiān)控與控制，這種方式不僅浪費了大量的人力還既有可能造成許多誤差。在科技飛速發(fā)展的今天閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)走進了人們的視野，對我國水利工程的發(fā)展具有重大意義。

關(guān)鍵詞：閘門；自動化控制系統(tǒng)；遠程監(jiān)控；現(xiàn)場控制；應(yīng)用管理

隨著科學技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，采用計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合的自動化監(jiān)控系統(tǒng)對水利工程的閘門進行監(jiān)控，已經(jīng)被越來越多的水利工程技術(shù)人員所接納并應(yīng)用。在計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輔助下，水庫閘門的監(jiān)控系統(tǒng)得到了現(xiàn)代化的改造變得愈來愈趨于智能化。智能化的水庫閘門監(jiān)控系統(tǒng)具備敏捷性，能夠快速地根據(jù)操作人員的技術(shù)指令以及水庫水位的變化做出判斷并執(zhí)行命令。水庫閘門的自動化監(jiān)控系統(tǒng)還具有可靠性與穩(wěn)定性，提高水利工程的運作效率。應(yīng)用自動化監(jiān)控系統(tǒng)并結(jié)合以太網(wǎng)科技，就可以對水庫的水位以及閘門狀態(tài)進行遠距離監(jiān)控。

1.水利自動化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

中國國土遼闊，所蘊含的水資源也極其豐富，但中國水資源的分布卻極不均勻，又由于地形氣候或者其他人為因素，在每年的夏季，總會有些地區(qū)出現(xiàn)旱情，與此同時也會有某些地區(qū)會發(fā)生洪澇災(zāi)害。這種時候，就要靠水利工程來進行灌溉或是防洪，以減少自然災(zāi)害為人民群眾帶來的損失。無論在哪種水利工程中，閘門都是不可或缺的重要組成。

隨著計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)的發(fā)展，水利工程逐步采用了閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)，閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)為水利工程節(jié)省了大量的勞動力，并通過網(wǎng)絡(luò)渠道來完成信息的傳輸，加快了信息傳輸?shù)乃俣?，提高了水利工程的?gòu)建效率。通過智能化的操作系統(tǒng)，完成對閘門的監(jiān)控與控制，可以及時地對歷史數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，做出可靠的判斷，完成技術(shù)人員的控制指令，甚至能夠檢測出水利工程中隱藏的故障，以便技術(shù)人員能夠及時采取措施，排除故障，保障水利工程的正常運轉(zhuǎn)。

2.閘門自動化系統(tǒng)

2.1概述

水庫為實現(xiàn)水庫管理現(xiàn)代化、充分發(fā)揮工程的社會和經(jīng)濟效益，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了一種新型閘門遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對閘門實現(xiàn)現(xiàn)地、集中和遠程控制，為水庫水資源的科學調(diào)度提供了技術(shù)支撐，為后期運行管理規(guī)范化和現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)。系統(tǒng)由管理處計算機局域網(wǎng)、閘門自動監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)視系統(tǒng)組成。管理處局域網(wǎng)由服務(wù)器、交換機、閘門雙機熱備監(jiān)控工作站、圖像監(jiān)控工作站以及各類查詢工作站、辦公自動化工作站等組成。局域網(wǎng)與省水利廳計算機網(wǎng)絡(luò)間通過 2M帶寬的光纖專用通道相聯(lián)，構(gòu)成廣域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。閘門計算機控制系統(tǒng)、圖像監(jiān)視系統(tǒng)負責閘門的自動啟閉和實時信息采集，實時數(shù)據(jù)包含閘門相關(guān)數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)、揚壓力等實時數(shù)據(jù)，利用圖像監(jiān)視系統(tǒng)的屏幕，還可以進行防汛會商與展示。在與省網(wǎng)聯(lián)接后，可在省水利廳遠程操作現(xiàn)場閘門控制系統(tǒng)。

2.2系統(tǒng)工作原理

水庫閘門遠程監(jiān)控系統(tǒng)由遠程監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)組成。該水庫閘門遠程自動化監(jiān)測與控制系統(tǒng)結(jié)合了軟件和硬件集成系統(tǒng)，所涉及的技術(shù)，包括自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和信息管理技術(shù)等等。其工作原理為：使用現(xiàn)場安裝的各種傳感器實時采集水位、閘位等相關(guān)信息，通過集中處理后通過網(wǎng)絡(luò)上傳到遠程監(jiān)控中心，監(jiān)控中心實時分析這些數(shù)據(jù)、查詢，然后再通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布實時控制指令，以實現(xiàn)對閘門的控制。

2.3系統(tǒng)特點

2.3.1無人值班運行

針對沿線排水閘運行次數(shù)較少、分布散的特點，在自動化遠程監(jiān)控的技術(shù)上，通過水位監(jiān)測、實時圖像傳輸、電源遠程控制等現(xiàn)代化手段，實現(xiàn)了無人值守運行。

2.3.2遠程控制直觀

中控室是整個系統(tǒng)的調(diào)度中心，主控機作為上位機對閘門進行遠程控制，遠程監(jiān)視功能主要就是技術(shù)人員可以從各級的監(jiān)控終端中實時的看到各監(jiān)視點現(xiàn)場的視頻圖像，同時還可以通過軟件控制現(xiàn)場的攝像機鏡頭以及云臺，使其根據(jù)需要調(diào)整光圈大小、焦距遠近、變倍高低以及圖像角度等，滿足對現(xiàn)場多方位視頻圖像的監(jiān)控需要。

2.3.3混合網(wǎng)絡(luò)傳輸

針對不同的物理位置分布，選擇合理經(jīng)濟的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，為閘門遠程控制提供傳輸通道，同時保證傳輸?shù)目煽啃院统渥愕木W(wǎng)絡(luò)帶寬要求。

2.4電源遠程控制

沿線閘門為排水閘，平時水位低于內(nèi)河水位，均為自流排水，閘門常開，只在汛期水位高時關(guān)閉閘門。故閘門運行次數(shù)較少，設(shè)備無需長期供電，我們設(shè)計了電源遠程控制，只要保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和PLC供電，其他設(shè)備的供電均由上位機遠程控制PLC投入電源，延長了各設(shè)備的使用壽命，保證了各設(shè)備的安全。

2.5遠程監(jiān)控的實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用的實時網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器軟件和網(wǎng)絡(luò)瀏覽用戶軟件，可以實現(xiàn)異地的遠程監(jiān)控，通過網(wǎng)絡(luò)在遙遠的地方，可方便地監(jiān)控遠方的設(shè)備。遠程監(jiān)控站的操作人員在輸入正確的注冊和密碼檢驗后，可進入與現(xiàn)場監(jiān)控上位機相同的監(jiān)視畫面，可發(fā)出操作指令通過現(xiàn)地監(jiān)控上位機的I/OS-ERVER直接與現(xiàn)地監(jiān)控單元的PLC聯(lián)系，完成遠程監(jiān)控的任務(wù)。上級有關(guān)部門可利用遠程客戶機通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對閘門自動控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)視和控制。閘門自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控信息接入局域網(wǎng)或Interne，t通過授權(quán)，上級部門就可以通過局域網(wǎng)或Internet監(jiān)視和控制現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和實時數(shù)據(jù)，而不必親臨現(xiàn)場操作，就可以控制工程運行和監(jiān)視現(xiàn)場情況。

3.結(jié)束語

水閘自動化系統(tǒng)作為水閘業(yè)務(wù)系統(tǒng)中不可缺少的一部分，為水閘運行調(diào)度提供決策依據(jù)，進一步發(fā)揮水閘在服務(wù)社會、服務(wù)民生，保障新區(qū)水環(huán)境安全等方面的重要作用。今后，我們應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗，統(tǒng)籌規(guī)劃，朝著“建設(shè)好、使用好、養(yǎng)護好”的方向，讓水閘自動化系統(tǒng)能夠更好的發(fā)揮作用，為水利事業(yè)添磚加瓦。

參考文獻：

[1]邊黨偉.水工閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究[D].蘭州理工大學，2007.

[2]潘衛(wèi)鋒.皂河抽水站綜合自動化研究[D].揚州大學，2007.

[3]聶玉帥.常莊水庫閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].河南水利與南水北調(diào)，2011（16）：41-42.