水利工程中閘門監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

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摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種新科技被應(yīng)用到了水利工程中。在水利工程閘門系統(tǒng)方面，傳統(tǒng)的閘門需要利用手動(dòng)開關(guān)進(jìn)行控制，雖然簡(jiǎn)單但是不符合社會(huì)發(fā)展的需要，無法保證操作的安全性和高效便捷性。在引入新的閘門系統(tǒng)以后，融合科技元素，配合計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控，不僅提高了操作的安全可靠性，也減少了人工勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于促進(jìn)水利工程的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：水利工程；閘門監(jiān)控系統(tǒng)；自動(dòng)化

閘門是水利工程項(xiàng)目的關(guān)鍵，利用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行監(jiān)督與管理，通過閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)可檢測(cè)閘門的啟閉和開度、圖像信息等，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)包括中央控制系統(tǒng)和閘門現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，另外還包括傳感部件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施。因?yàn)榻M成多樣，所以在實(shí)施監(jiān)控時(shí)對(duì)技術(shù)提出了較高的要求。

1閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

水利工程整個(gè)閘門監(jiān)控系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)和分單元在總監(jiān)控系統(tǒng)的控制下可完成各自的工作。各個(gè)單元分別可完成集中控制、現(xiàn)場(chǎng)操作和數(shù)據(jù)收集分析等系列操作。具體可以將閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)分成閘門監(jiān)控系統(tǒng)、PLC現(xiàn)場(chǎng)控制單元以及集中控制單元。

1.1閘門監(jiān)控系統(tǒng)

卷揚(yáng)機(jī)為閘門提供動(dòng)力，并使用精確度極高的旋轉(zhuǎn)式編碼器來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_性。旋轉(zhuǎn)編碼器可以捕獲電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的啟閉位置，并間接反映出閘門所在的位置，同時(shí)將該信號(hào)轉(zhuǎn)為格雷碼。閘門監(jiān)控系統(tǒng)中的PLC元件接收格雷碼以后可進(jìn)行精確定位，采集位置信息并進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的重要部件有傳感部件、信道以及遠(yuǎn)程控制單元系統(tǒng)等。其中傳感部件是該系統(tǒng)常用設(shè)備，其主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的精準(zhǔn)測(cè)量，能識(shí)別輸出信號(hào)的不同類型并找到有效的傳遞方式進(jìn)行作業(yè)。數(shù)字型的閘門傳感器可以分成編碼式與計(jì)算式兩種，采用數(shù)據(jù)化的原理可實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖對(duì)位角度的測(cè)算并輸出數(shù)據(jù)。信道的傳輸將直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)于閘門自動(dòng)化監(jiān)控起著至關(guān)重要的作用，信道控制著閘控站和中心站間的通信，可以以不同方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、接收等。此外，閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)就是可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)夜間的自動(dòng)化作業(yè)。遠(yuǎn)程控制單元由多個(gè)部件組成，具有可靠穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，作為單獨(dú)運(yùn)行的工作站可進(jìn)行本地控制與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋⒔Y(jié)合計(jì)算機(jī)語言程序完成編程。

1.2PLC現(xiàn)場(chǎng)控制單元

利用PLC技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，可提高現(xiàn)場(chǎng)控制的精確性，除了可以準(zhǔn)確接收格雷碼，而且能將閘門的精確位置傳輸出去，精確計(jì)算閘門位置，準(zhǔn)確啟閉電動(dòng)機(jī)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門啟閉的控制。利用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制單元，首先能通過顯示屏顯示文字圖片信息，并準(zhǔn)確反映閘門的啟閉狀態(tài)和水位情況等。PLC控制單元還分成不同的操作程序，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)等操作，并且這些操作都是獨(dú)立運(yùn)行，在共同作用下保證閘門系統(tǒng)正常工作。PLC控制單元還可現(xiàn)場(chǎng)整定閘門的啟閉參數(shù)，由于PLC控制單元的安全系數(shù)極高，具有較為完善的報(bào)警程序，所以一旦出現(xiàn)故障，PLC控制單元便可啟動(dòng)報(bào)警程序及時(shí)報(bào)警。

1.3集中控制單元

集中控制單元上有不同的操作按鈕，不同的按鈕代表著不同的操作程序，操作人員在實(shí)際操作時(shí)可通過選擇集中控制單元上不同的操作方式執(zhí)行命令。在自動(dòng)化程序中，由于具有智能化的特點(diǎn)，操作人員只要在閘門操作系統(tǒng)輸入特定數(shù)值并取得部門的相關(guān)數(shù)據(jù)就能實(shí)現(xiàn)閘門操作系統(tǒng)的自動(dòng)化操作。

2閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

首先，具有完善的控制功能，能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)水利工程所有閘門的精準(zhǔn)控制，比如對(duì)所有閘門的啟閉、應(yīng)急處理等進(jìn)行控制。其次，還能及時(shí)采集閘門運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)，完善的閘門檢測(cè)系統(tǒng)必須要做好對(duì)閘門運(yùn)行與狀態(tài)的及時(shí)監(jiān)控，控制閘門開度，采集電度量，及時(shí)采集和控制閘門運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)。第三，該系統(tǒng)具有人機(jī)聯(lián)系的功能，操作人員可通過人機(jī)界面獲取各個(gè)閘門工作狀態(tài)等關(guān)鍵信息，且操作簡(jiǎn)單。第四，具有自我診斷、檢測(cè)的功能，即該系統(tǒng)在日常工作中可以對(duì)常見的問題進(jìn)行自我診斷，判斷具體故障出現(xiàn)的位置并發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。同時(shí)自我診斷還能實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門系統(tǒng)各個(gè)軟件的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可將起不到功能的軟件自動(dòng)切換到其他備用軟件。

3建立閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于水利工程的必要性

第一，閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可滿足現(xiàn)代化水利工程建設(shè)的需要，解決水利工程建設(shè)中存在的問題。比如我國(guó)地勢(shì)復(fù)雜、河流湖泊眾多復(fù)雜、水資源污染等，為提高水資源利用率，保證水利工程建設(shè)質(zhì)量，必須通過自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)來實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)代化水利工程建設(shè)的保護(hù)。因此在水利工程建設(shè)不斷引入新技術(shù)的條件下，建立閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的開發(fā)利用，可提高水資源的利用率，推動(dòng)水利工程的可持續(xù)發(fā)展。另外，自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)水資源共享，即該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)獲取和水資源有關(guān)的信息，利用這些信息進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。目前水資源監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系較少，而建設(shè)合理的閘門監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可很好地解決該問題，實(shí)現(xiàn)各部門之間的數(shù)據(jù)共享，一同完成我國(guó)水資源監(jiān)測(cè)管理任務(wù)。

4閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在水利工程中的具體應(yīng)用

閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)因?yàn)榫哂酗@著的優(yōu)勢(shì)，因此只要通過采取有效的對(duì)策便能將該系統(tǒng)有效地利用到水利工程建設(shè)施工中。首先利用該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間很短，能快速處理PLC、IPC主機(jī)，響應(yīng)I/O接口，以及存儲(chǔ)器的存取、軟件執(zhí)行與通道傳送速度等。其次利用該系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)在外界環(huán)境良好的情況下具有較好的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定地運(yùn)行。再次，利用該系統(tǒng)的可維護(hù)性，即閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備可自行完成診斷的工作，然后結(jié)合水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況和不同特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障部件的檢查與更換。在進(jìn)行軟件故障檢測(cè)時(shí)，可準(zhǔn)確檢測(cè)到任務(wù)的級(jí)別，同時(shí)還具有便于實(shí)驗(yàn)、可隔離故障斷開點(diǎn)、區(qū)別可互換拌和設(shè)備與不可互換設(shè)備。因?yàn)樵撓到y(tǒng)的可維護(hù)特征，將其應(yīng)用到水利工程建設(shè)施工中，可有效提升水利工程建設(shè)的效率與質(zhì)量。另外，閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中有許多接點(diǎn)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)的子系統(tǒng)是獨(dú)立的，因此每一個(gè)節(jié)點(diǎn)和子系統(tǒng)在退出時(shí)不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或其他部分產(chǎn)生影響，而當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)或子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)或其他部分的運(yùn)行。系統(tǒng)用戶則可以進(jìn)行在線數(shù)據(jù)設(shè)定和修改，但需要更換數(shù)據(jù)時(shí)則需要使用口令進(jìn)行識(shí)別。在水利工程應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)建設(shè)單位及其各部門的不同級(jí)別設(shè)置對(duì)應(yīng)的口令。同時(shí)，閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)還具有較好的檢測(cè)功能，當(dāng)檢測(cè)到出現(xiàn)系統(tǒng)不希望執(zhí)行的動(dòng)作或者狀態(tài)時(shí)會(huì)立即報(bào)警，對(duì)相關(guān)指令實(shí)施拒收。

5結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)水平的不斷提升以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，水利工程在推動(dòng)國(guó)家建設(shè)方面起著越來越重要的作用。而閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是其中重要的環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)利用自動(dòng)化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水利工程建設(shè)和運(yùn)行中存在的問題并進(jìn)行改正。相關(guān)單位必須加強(qiáng)閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的安裝作業(yè)，強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)各部件的了解，有效利用相關(guān)設(shè)備設(shè)施，充分發(fā)揮系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、可靠性、可維護(hù)性和安全性等優(yōu)勢(shì)。在未來還需要加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)有關(guān)設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新，進(jìn)一步提升閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用效果。

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作者：王巖 尚振蘭 周威 單位：江蘇省淮沭新河管理處