閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

【摘要】本文首先對閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的原理及意義做了概述，結(jié)合遠(yuǎn)程控制在水閘管理中的應(yīng)用情況，分析了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的優(yōu)勢以及存在的缺點(diǎn)，針對存在的缺點(diǎn)提出合理的解決方案。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程控制；PLC技術(shù)；視頻監(jiān)視；應(yīng)用

一、閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的原理及意義

閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由PLC上位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、組態(tài)軟件遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)、水閘視頻監(jiān)視系統(tǒng)等組成。

上位機(jī)數(shù)據(jù)組采集監(jiān)控系統(tǒng)：管理人員通過上位機(jī)來對水庫水文數(shù)據(jù)、水閘開度等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對水閘進(jìn)行監(jiān)控，可編程序控制器接收上位機(jī)的指令，完成對數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。

組態(tài)軟件遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)：組態(tài)軟件包括四大部分，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、基本軟件、應(yīng)用軟件及工具軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件是用以提供系統(tǒng)其它軟件運(yùn)行的環(huán)境，用戶軟件的開發(fā)手段，如用戶程序的編輯、編譯、聯(lián)接、任務(wù)的插入、運(yùn)行、退出等?；拒浖菍?shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本監(jiān)控功能所必須的軟件，如數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)庫管理，圖形顯示，報(bào)表生成，語音報(bào)警等軟件。應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程操作或控制功能的軟件，如水利調(diào)度軟件等。工具軟件是指提高系統(tǒng)開發(fā)效率的軟件，它可以減輕軟件開發(fā)與維護(hù)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性，使開放系統(tǒng)真正地向用戶開放。

水閘視頻監(jiān)控系統(tǒng)：視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備和后端監(jiān)控設(shè)備組成。前端設(shè)備主要是指各種攝像機(jī)、云臺、鏡頭、解碼器等設(shè)備；后端監(jiān)控設(shè)備包括（終端顯示、控制部分）VGA監(jiān)視器、視頻監(jiān)控錄像主機(jī)、云臺鏡頭控制器、控制鍵盤、矩陣切換器等。前端設(shè)備采集視頻畫面信息傳輸至監(jiān)視器，操作人員可通過后端監(jiān)控設(shè)備發(fā)送指令遠(yuǎn)程控制前端設(shè)備調(diào)整可視范圍、圖像清晰度及遠(yuǎn)近，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。

先期鋪設(shè)設(shè)備光纜連接PLC閘門控制柜至協(xié)調(diào)控制室作為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的傳輸媒介。以PLC上位機(jī)作為閘門監(jiān)控系統(tǒng)的核心，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至控制主機(jī)，組態(tài)軟件作為遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)軟件核心，收到數(shù)據(jù)后再進(jìn)行開關(guān)閘操作。在操作時(shí)配合視頻監(jiān)視系統(tǒng)，監(jiān)視河道及啟閉機(jī)房等情況，保證操作時(shí)的安全性，可靠性。

閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對水利管理單位的意義重大。一方面在閘室距離水利單位較遠(yuǎn)的地方能夠快捷高效的完成開關(guān)閘，在緊急情況下保證時(shí)效性，便于領(lǐng)導(dǎo)決策；另一方面操作人員遠(yuǎn)程操作控制柜進(jìn)行開關(guān)閘，遠(yuǎn)程了解閘門運(yùn)行情況，保證安全性；改變了以往實(shí)地開啟閘門需多人操作的境況，同時(shí)通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)水利數(shù)據(jù)，對水閘數(shù)字化管理尤為重要。

二、閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用

灌河地涵工程是通榆河北延送水工程的重要組成部分，該工程是將上游引水河來水通過地涵穿越灌河送至灌北泵站站下，涵洞長450米，閘室間相距550米。地涵上洞首位于響水縣城西郊黃響河入灌河的河口處，下洞首位于灌河北岸的灌南縣長茂村。上下洞首各4孔閘門，閘門采用平面鋼閘門，由卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。

由于下洞首離管理所交通距離較遠(yuǎn)，從管理所到下洞首啟閉機(jī)房需要花費(fèi)15到30分鐘，而且同時(shí)啟動(dòng)上、下洞首閘門需要上、下洞首各兩人，不但浪費(fèi)人力物力，而且在時(shí)效上無法保證。一套完善的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對灌河地涵水閘管理尤為必要。

在灌河地涵建設(shè)時(shí)期，就建立了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了閘門與電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。設(shè)備光纜從地下涵洞中穿過直接連接上、下洞首1#上和4#下PLC閘門控制柜，再由上洞首PLC閘門控制柜連接到中控室，形成控制系統(tǒng)。采用施耐德M340系列PLC來作為閘門監(jiān)控系統(tǒng)的核心，與之相配的vijeo citect v7.1先進(jìn)組態(tài)軟件作為遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)軟件核心，通過Sentinel的SafeNet采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)形成表格，并將數(shù)據(jù)傳給控制主機(jī)，主機(jī)收到數(shù)據(jù)后再進(jìn)行開關(guān)閘操作。在操作時(shí)配合視頻監(jiān)視系統(tǒng)，監(jiān)視上下游河道及上下洞首啟閉機(jī)房等情況，確保安全的狀態(tài)下啟閉閘門。

三、閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)：

（1）在中控室同時(shí)控制上下洞首閘門，不必安排人員去現(xiàn)場開關(guān)閘，有一定的時(shí)效性，并且保證了工作人員的人身安全；

（2）及時(shí)采集閘位、荷重等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測閘門的運(yùn)行工況；

（3）通過采集的數(shù)據(jù)可以了解水位的變化情況，做到不出門就能觀測實(shí)時(shí)水位；

（4）在中控室通過視頻系統(tǒng)及時(shí)觀察到上下游的安全情況，從而使開閘更有安全保障。

四、閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)：

在我們的使用過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處：

（1）在開關(guān)閘時(shí)，上、下洞首有可能會(huì)發(fā)生不可控的情況，通過視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)有人影響開閘，需要去現(xiàn)場驅(qū)趕才可以進(jìn)行開閘；

（2）視頻球機(jī)角度有限，無法查看閘門附近的水情；

（3）視頻監(jiān)視系統(tǒng)的電源、線路、攝像機(jī)等一旦損壞，將導(dǎo)致無法及時(shí)看到閘室附近情況；

（4）自動(dòng)控制系統(tǒng)長期不使用易發(fā)生死機(jī)、程序故障等問題；

針對這些不足之處我有以下幾點(diǎn)意見：

（1）在上、下洞首閘室面向河道側(cè)安裝擴(kuò)音喇叭，如通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)有人在閘室附近影響開閘，則遠(yuǎn)程開啟喇叭督促無關(guān)人員原理河道；

（2）在上、下洞首翼墻上閘門附近分別安裝兩個(gè)槍機(jī)對著閘門，確保監(jiān)視無死角；

（3）每日對視頻監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行檢查，一旦出現(xiàn)視頻問題將立即采取措施排查故障并修復(fù)；

（4）每月例行試機(jī)時(shí)均采用自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)試機(jī)，確保自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行正常。

這些改進(jìn)措施在我們?nèi)粘９芾碇杏械囊呀?jīng)正在進(jìn)行，有的將在以后的管理養(yǎng)護(hù)中逐步善。

五、結(jié)束語：

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)既節(jié)約了運(yùn)行成本，也節(jié)約了運(yùn)行時(shí)間，并且管理者也可以方便迅速地采集到各種數(shù)據(jù)。在今后的水閘管理中，全自動(dòng)化運(yùn)行管理將逐漸代替人工運(yùn)行管理，水閘自動(dòng)化管理必將邁向一個(gè)新的臺階。

參考文獻(xiàn)：

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