閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)在工程中的應用簡析

摘?要：閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)是水利工程中不可或缺的一部分，在船閘、大壩的安全運行過程中，更是起到了非常重要的作用。閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有較多的優(yōu)勢，例如數據測量精確度高;系統(tǒng)便于操作和維護;可實現無人值班、少人值守;提升閘站的運行管理效率，安全可靠，經濟實用。本文主要是對閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)的工程應用進行簡要的分析與探討。

關鍵詞：閘門自動控制;監(jiān)控系統(tǒng);工程應用

一、 閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)的控制層級

閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)，主要是通過與當代計算機網絡技術的結合，對計算機網絡系統(tǒng)中的通信設備和線路進行充分應用的過程，這樣就可以使不同地理位置或者功能對多個控制信息設備采取互聯(lián)的模式。自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用開放的、分層分布式體系結構，通常自下而上分成現地級、站控級，有的工程中會在站控級之上再設置管理級。新溝河延伸拓浚工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)具備現地級、站控級、管理級。

（一）站控級

站控級即計算機監(jiān)控系統(tǒng)，由控制室內的多臺計算機、服務器等組成，負責全站性運行監(jiān)控事務。計算機監(jiān)控系統(tǒng)內各計算機設備可以采集現地級設備上傳的各類數據，并在顯示設備上進行實時顯示，使工作人員在中控室內即可監(jiān)視站內設備的運行狀態(tài)并對現地設備進行操作。系統(tǒng)具備報警功能，可以通過顯示設備進行圖像報警，也可以通過音響進行語音報警，使工作人員能夠及時發(fā)現設備的異常并進行處理。系統(tǒng)可對運行數據進行統(tǒng)計、分析、存儲。計算機監(jiān)控系統(tǒng)還可以通過專用的通信網絡與管理級通信，將站內設備運行狀態(tài)和數據發(fā)送給管理級，實現了上級管理部門對閘站的遠程管理。

（二）現地級

現地級通常根據其監(jiān)控的對象種類劃分為不同的現地控制單元，現地控制單元既可以自動監(jiān)控站內設備，也可以由工作人員通過手動操作來監(jiān)控站內設備。各現地控制單元分散安裝于現地或者控制室內?，F地控制單元主要通過各種測量和控制裝置就地對站內各機組、輔機設備、配電設備、閘門開度荷重、水位等對象進行測量、監(jiān)視和控制?，F地控制單元的核心控制設備為PLC，新溝河延伸拓浚工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的PLC總共配置了992點開入、448點開出、120點模入、64點溫度輸入以及CPU和通信模塊，可以采集監(jiān)控對象的信號，并按照CPU內置的控制邏輯，分析判斷輸入信號，發(fā)出控制命令。PLC自成系統(tǒng)，既可自主運行，也可接受站控級下發(fā)的控制命令。現地控制單元通常還配備觸摸屏作為現地級的人機界面，以便工作人員在LCU屏前進行操作。

（三）管理級

管理級是閘站管理單位實施信息管理的平臺，它與計算機監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)相連，獲取閘站運行的各種數據和信息，向外通過Internet網與上級管理部門連接，對外提供經授權可查詢的閘站運行狀態(tài)和數據。管理級通常由計算機設備、網絡設備、通信設備、安全防護設備、信息管理系統(tǒng)等軟硬件構成。近年來隨著無線網絡以及移動終端的飛速發(fā)展，信息管理系統(tǒng)也開始以App的形式部署到移動終端上，進一步方便了管理人員對閘站信息的調閱，提升了管理效率。

二、 計算機監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構

站控級與現地級之間通常采用以太網連接。根據拓撲結構主要分為星型網絡和環(huán)形網絡，根據網絡冗余可以分為單網和雙網。將這兩種分類相結合則可以組合出單星型、雙星型、單環(huán)形、雙環(huán)形四種網絡結構，每種結構在設備成本、布線繁簡程度、施工成本、可靠性、故障率等維度上都有差異，應綜合考慮選擇合適的網絡結構。站控級網絡設備一般配置千兆級帶寬，現地級網絡設備一般配置百兆級帶寬，如果數據量很大，或者對通信速率要求很高，可以全部配置千兆級帶寬。新溝河延伸拓浚工程的計算機監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構是千兆級帶寬的單環(huán)網結構，具有較高的可靠性，在某個節(jié)點故障的情況下，依然能保證數據通過正常鏈路傳輸。

三、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)由前端設備、網絡傳輸設備、控制設備、顯示設備、控制軟件等部分組成。視頻監(jiān)控網絡通常獨立于計算機監(jiān)控系統(tǒng)網絡，以保證視頻監(jiān)控網絡和計算機監(jiān)控網絡的穩(wěn)定性和數據傳輸速率。視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件是與視頻硬件配套的專用軟件，安裝在專用的視頻監(jiān)控服務器上?？梢詫崟r監(jiān)視各監(jiān)視點的情況，具有圖像切換、分割顯示功能;具有圖像參數調整功能;具有音視頻錄像、檢索和回放功能;具有快放、慢放、單幀播放功能，可實現圖像抓拍，放大等功能;具有開放的數據接口，可實現信息發(fā)布、報警聯(lián)動功能;具有多個操作員密碼，多個操作等級。具有標準協(xié)議的以太網軟件接口，支持Web瀏覽功能，允許多客戶同時登錄。

四、 結束語

綜上所述，閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)通過對現代計算機技術、網絡通信技術、信息技術的高效利用，實現了對水利工程的相關設備實時性的監(jiān)控，提升了水利工程運行管理的效率，很好地體現了自身的價值。隨著水利工程對自動控制需求的不斷升級、對智能化以及信息化需求的跟進，閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)將起到越來越重要的作用，而未來對物聯(lián)網技術以及無線通信技術的利用，將使閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)能夠更好地服務于水利工程。

參考文獻：

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作者簡介：周瑞平，南京河海南自水電自動化有限公司。