水閘自動化系統(tǒng)的設(shè)計及其現(xiàn)實(shí)探討

馬良霄 劉 平

（商丘市水利建筑勘測設(shè)計院，河南 商丘 476000）

水閘自動化系統(tǒng)通常采用分散式的控制系統(tǒng)，因?yàn)樗l所在的環(huán)境都比較惡劣，系統(tǒng)中的液壓還有傳感器設(shè)備等裝置都都會很快地老化，從而出現(xiàn)錯誤的移動或者拒絕移動的異常情況。所以，研究人員要克服其中的困難，建立一個較為可靠的水閘自動化系統(tǒng)，便于水利資源的合理管理，減少洪澇干旱，保證南水北調(diào)工程的順利進(jìn)行，促進(jìn)水利行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 水閘自動化系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1.1 全自動與輔助手動相結(jié)合

在水閘自動化系統(tǒng)中，就目前的情況而言，船閘都是由電腦根據(jù)以往的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)所積累的數(shù)據(jù)來編寫的程序，來進(jìn)行遠(yuǎn)程、智能控制的，它改變以往閘門的手動的操作方式，將工作地點(diǎn)由室外變成了室內(nèi)，將原本需要較多人才能完成的水閘的開關(guān)，調(diào)整改進(jìn)成在值班室內(nèi)，集中地操作電腦進(jìn)行遙控。但是，為了避免水閘自動化系統(tǒng)的損壞或者失靈，輔助性的手動操作方式不能被舍棄，即使不經(jīng)常使用，但依然有必要在閘門自動化系統(tǒng)設(shè)計時考慮進(jìn)去。

此外，有了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，相關(guān)的管理人員的知識水平和綜合素質(zhì)也要迅速提高，否則，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)無法與先進(jìn)的管理水平很好的有機(jī)結(jié)合，也不能最大限度地發(fā)揮水閘自動化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與效率。

1.2 信息的監(jiān)控與收集

在該系統(tǒng)中，有大量的數(shù)據(jù)需要監(jiān)控，大概分為三類：開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。開關(guān)量包含了閘門的開啟與閉合、閘門上下限位、電機(jī)的開啟與關(guān)閉等等；模擬量就是電源的電流、電壓和功率等；數(shù)字量涵括了不同閘門的閘位、上下游水位等等不同的參量。

以最簡單的閘門的開啟與閉合為例，由PLC不斷收集閘門開關(guān)閉合的狀態(tài)和設(shè)備的即時情況的各種參數(shù)，并且存儲到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，再通過通信接口和控制室內(nèi)的計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的鏈接和傳輸，同時按照控制室中計算機(jī)的命令采集相關(guān)的數(shù)據(jù)。將所采集的數(shù)據(jù)與實(shí)現(xiàn)設(shè)定的限值進(jìn)行比較，一旦越限或者出現(xiàn)錯誤的數(shù)值，立即發(fā)出相應(yīng)的警報，并按照程序預(yù)先設(shè)置的選項(xiàng)進(jìn)行處理。

1.3 圖像監(jiān)控系統(tǒng)

為了及時了解水閘內(nèi)外的水情和水閘室外的船只狀況等實(shí)時的動態(tài)情況，要對閘內(nèi)的情況進(jìn)行圖像監(jiān)控。圖像監(jiān)控系統(tǒng)是由攝像機(jī)、解碼器、視頻切換器、數(shù)字硬盤機(jī)、高速球攝像機(jī)等設(shè)備組成。系統(tǒng)可以錄制單路或者多路的即時圖像，而且如果需要進(jìn)行查詢，將會十分的便利，只需要輸入所要查詢的日期，就可以看到當(dāng)時的影響資料。值班人員在值班室內(nèi)就可以對水域和船只的的情況有全局性地掌控，有利于他們作出正確的判斷，通過電腦對水閘的開關(guān)閉合、大小進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制，從而減少監(jiān)督管理人員的負(fù)擔(dān)，提高其工作效率。

1.4 實(shí)施遠(yuǎn)程控制

目前，各個分站之間都是采用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系，各個分站將收集到的數(shù)據(jù)通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到總站區(qū)的水閘管理中心的控制平臺和其他地區(qū)的分站進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控和水閘的調(diào)度，在網(wǎng)絡(luò)通信的幫助下，實(shí)現(xiàn)了對水閘的即時控制。一旦出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)，各地區(qū)的防汛辦也可以在第一時間對水情進(jìn)行了解，從而疏導(dǎo)、減少洪澇災(zāi)害的發(fā)生及所帶來的人民生命財產(chǎn)安全的損失。

2 水閘自動化系統(tǒng)的保護(hù)措施

2.1 雷電保護(hù)措施

在雷電頻繁發(fā)生的地區(qū)，雷電產(chǎn)生的瞬間將會產(chǎn)生極高的電壓，而暴露在外界的傳感器材或者電源等設(shè)備會將電壓引入到系統(tǒng)當(dāng)中。水閘自動化系統(tǒng)的不同部分的電壓無法保持一定的平衡，進(jìn)入系統(tǒng)的電壓將通過通訊線、地線和電源線等元件進(jìn)行泄放，會對系統(tǒng)造成毀壞，造成水閘自動化系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。所以，應(yīng)加強(qiáng)對水閘自動化系統(tǒng)的防雷保護(hù)，將儀器設(shè)備的箱體就近進(jìn)入地網(wǎng)，平衡系統(tǒng)內(nèi)部的電位差，減少損失。

2.2 觀測系統(tǒng)配備專用電源

由于自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，對引張線的觀測也逐漸走向自動化的道路。定期的對自動化設(shè)備和引張線設(shè)施等進(jìn)行檢測和維護(hù)可以確保觀測數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。在設(shè)計時就要對箱體本身及其兩端的密封性提出嚴(yán)格的要求，以防蛇或者老鼠等動物進(jìn)入保護(hù)箱，從而影響線體的使用和自由。在定期對引張線的復(fù)位精度的檢測中，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時進(jìn)行相應(yīng)的處理，以免影響整個水閘自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。一旦電流過大時，就會影響閘門自動化系統(tǒng)的正常，因此觀測系統(tǒng)需要采用專用的電源采取穩(wěn)壓及過壓的保護(hù)措施。

3 結(jié)束語

水閘自動化系統(tǒng)能否良好的運(yùn)行與設(shè)計的合理性、科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)性和施工建設(shè)的嚴(yán)格性有著密不可分的聯(lián)系。當(dāng)水閘自動化系統(tǒng)投入運(yùn)行后，可以改變過去手動控制的操作方式，降低相關(guān)的值班人員的需求量，并且明顯地提高調(diào)度控制的效率和精確度。同時，水閘自動化系統(tǒng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系通完美結(jié)合，能夠很好地收集和分析水情的參數(shù)，從中總結(jié)規(guī)律，加強(qiáng)和上級調(diào)度部門或者同級部門的聯(lián)系和交流，可以更好地提高水情的統(tǒng)籌調(diào)度控制的效率，優(yōu)化工程建設(shè)，為社會主義現(xiàn)代化的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

[1] 宋春杰，王輝水.閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)的組成及關(guān)鍵設(shè)計[J].科技資訊，2012.