闸门监控系统在水利工程中的研究与应用

发表时间:2016/1/28   来源:《工程建设标准化》2015年11月供稿   作者:卢爱华 郑立新
[导读] 内蒙古赤峰市翁牛特旗乌敦套海镇红山水库管理局,内蒙古,赤峰 随着计算机技术、通讯技术和控制技术的发展,我国水工建筑物建设的总体技术得到了很大的提高,而水闸的建设更是没有丝毫的懈怠。

卢爱华  郑立新
  (内蒙古赤峰市翁牛特旗乌敦套海镇红山水库管理局,内蒙古,赤峰,024511)
  【摘  要】在水利工程建设中,传统的闸门系统是通过简单地手动开关来实现闸门的控制功能的,但这种简单地闸门控制方式已经难以满足社会发展的需求。所以在水利管理的过程中也不断地融入了高科技的元素,计算机操做平台逐渐代替了传统的人力操作水利工程建设项目中,闸门自动监控系统对于水利事业的发展是非常重要的。本文首先从水闸自动监控系统的主要组件出发,对闸门监控系统所具有的功能进行了探究,并对我国建立闸门监控系统对于水利工程的必要性进行了研究,以供相关人员做以参考。
  【关键词】闸门监控系统;水利;研究与应用
  引言
  随着计算机技术、通讯技术和控制技术的发展,我国水工建筑物建设的总体技术得到了很大的提高,而水闸的建设更是没有丝毫的懈怠。这主要是因为水闸在整个水工建筑物中起着至关重要的作用,没有可靠的水闸,一切防洪、抗灾都是纸上谈兵。水利枢纽的自动控制迫切需要一种可靠性高、性能先进、价格合理的控制系统,随之出现的新型闸门自动监控系统能够执行准确及时的数据采集并进行自动化控制。它利用遥测、遥控、数据通讯、微型电子计算机等技术手段来共同完成对目标系统的监测与控制,实现由中心控制站对下属各闸门的运行管理。
  一、水闸自动监控系统的主要组件
  1、传感部件
  在水闸自动监测系统中常用的测量传感器件有闸位传感器、水位传感器以及对现场工况的测量。闸位传感器又称闸门开度传感器(其原理很大程度上与水位传感器相似),根据输出信号的类型不同可分为模拟式和数字式闸门开度传感器。早期的模拟式闸门开度传感器一般以精密线绕多圈电位器作为传感器件,将闸门启闭机滚筒的转动通过传动装置引至电位器的旋转轴,在闸门启闭的过程中电位器旋转轴跟着转动,使得电位器的动臂与某一固定臂之间的阻值随着闸门的升降而变化。当在电位器的两固定臂施加电压时,即可从动臂取走一电位值。通常,数字型的闸门传感器可以分为编码式的和计数式的,在实际运用过程中主要是采用计数式的,其原理是将启闭机的位移角进行数据化,然后通过计数脉冲对位移角进行计数。记录脉冲的仪器可以由霍尔器件或者干簧管组成,在记录和保存时都有电源支持,输出的数据格式一般是格雷码、BCD码或二进制。
  2、信道
  在闸群自动监控系统中,通信道是一个极其重要的部分。因为通信道的可靠性、稳定性直接影响到整个系统的工作,而且通常是系统里价格最为昂贵的部分。系统通信网络主要用于闸控站与中心站的通信,也包括闸控站之间或与水位站之间的通信。通信链路种类可以是有线或无线的,常用的有超短波、微波、光纤和电缆等。通信方式一般采用全集上应警方式,即可由中心站触发通信和闸控站触发通信。
  3、远程控制单元
  远程控制终端可以由各种各样的元器件或部件组成。为了适应远程控制的需要,国内外一些研究部门和生产厂家,将远程终端站的主要控制部件组装在一起,称为远程控制单元,即 RTU。


RTU 具有工作可靠、性能稳定、功能齐全(并可选择)、抗干扰能力强等一系列优点。经过多年的改进提高,现在已有许多定型的、性能优越的 RTU 面市。作为系统中单独运行的工作站,远程控制单元通过本地控制和远程数据采集,从而实现本地的控制。该单元能够出色地完成连锁控制的任务,具体工作有前馈、反馈以及同时实现调节的功能等。
  在采集数据时,充当着远程数据通信单元的作用,从而连接到本站与中心站或其他站之间的通信和操作。远程控制单元中的模块有 CPU 单元、能存储数据的输入/输出模块、通信接口模块以及与之相关联的辅助设备,具体如通信机、收发天线、机箱、电源等。在 RTU 的 CPU 中,需要事先下载执行任务的程序,该程序编程语言可以采用 Visual C++等编写。
  二、闸门监控系统所具有的功能
  闸门监控系统应该可以实时并且准确的对监控对象实行监控,并且将监测得到的结果及时的传递个操作人员,并且自行的对监测所得数据进行分析和整合,从而更好地执行闸门的开启和关闭工作。
  1、完善的闸门控制功能
  完善的闸门控制功能必须做到可以准确的对整个水利系统的所有的闸门进行控制,准确的控制整个水利系统所有闸门的开启和关闭,做好应对紧急事故的应急工作。
  2、可以及时的对闸门的运行参数和状态信号进行采集和控制
  一个完善的闸门检测系统的控制功能必须要做到对闸门的运行和状态进行及时的监控,对闸门的开度进行控制,采集其电度量,并且及时的对闸门的运行参数和状态信号进行采集和控制,完成信号的传输工作。
  3、人机联系的功能
  一个完善的闸门监控系统必须做好人机联系的工作,人机联系的工作涉及到闸门监控系统的各个部分,具体的有:闸门监控系统、采用 PLC 作为现场控制的单元、集中控制单元。人机联系主要依靠人机界面来实现,闸门监控系统的操作人员可以通过人机界面获取由闸门监控系统控制的各个闸门的工作状态,想要获取想要得到的关键信息时,仅需要进行简单地鼠标操作就可以实现,并且可以完成对相关信息数据的打印工作。
  4、自诊断的功能
  闸门监控系统在日常运行的过程中,难免不出现一些运行中的问题。所以闸门监控系统应该具有自诊断的功能,所以在闸门监控系统中应该具有自动报警的程序,当闸门监控系统发生一些运行的问题或者相关的故障时,闸门监控系统可以自行的检测出产生故障的部位并且及时的发出相应的信号。并且自诊断还应该具有对闸门监控系统内的各个软件进行实时监控的功能,对于一些起不到功能的软件可以自动的将其切换到备用软件的行列。
  三、我国建立闸门监控系统对于水利工程的必要性
  1、建立闸门监控系统可以满足我国实现现代化水利工程的需求
  建立闸门监控系统已经是保证我国的现代化水利迫在眉睫需要解决的问题。我国具有复杂的地理形势,河流和湖泊的分布也非常的复杂,尽管我国境内的河流很多,水资源相对的很丰富,但是由于环境的不断破坏,水资源污染相当的严重,所以对水资源进行建立闸门监控系统对于我国现代化水利的保护有着非常重要的发展意义。因此必须要将水资源的保护充分提上日程,更好的治理水资源。所以就要在传统水利的基础上不断的融入新的科学技术,科学治水,对其进行建立健全闸门的监控系统,进而实现对水资源进行合理开发与利用,实现对水资源的充分利用。
  2、 建立闸门监控系统可以更好的实现对水利资源共享
  水资源是一种信息,它关系到我国的经济结构以及经济的发展,因此充分的获取水资源的相关信息,利用水资源的信息来完成科学的规划具有非常重要的意义,因此就要对水资源进行建立健全闸门的监控系统,实现对水资源信息的采集。虽然现在的很多水资源的监测网络之间交集甚少,达不到很好的资源共享,这主要是闸门的监测方法的不科学,所以建立闸门监控系统可以很好的解决以上问题,实现部门之间数据共享,更好的完成我国水资源的监测工作。
  结束语
  综上所述,闸门监控系统工程的实施实现了闸门的现地控制和中控室集中控制.为供水的适时调度提供信息技术支持,提高了闸门控制的现代化水平,实现偏僻地区闸门无人值守。监控信息量、可靠性和监控效率得到大幅度提高,为供水提供了方便,随着闸门监控系统的不断完善,我国的水资源的浪费情况会得到应有的解决,从而在很大的程度上缓解我国的水资源危机,避免水资源的浪费,从而促使水利监测技术不断提高,有利我国水利事业的健康快速发展。
  参考文献:
  [1]肖玉.闸门自动化监控系统在水利工程中的实际应用 [J].科技向导,2011(21).
  [2]段家贵.水利工程中闸门自动监控系统的设计研究 [J].水利技术监督,2014(02).
  [3]李强.闸门自动监控系统在水利工程中的应用 [J].河南水利,2002(05).

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