淺析閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在金雞攔河閘工程中的應(yīng)用

王維明

(泉州市金雞攔河閘管理處，福建泉州 362333)

1 工程概況

金雞攔河閘位于晉江干流南安豐州境內(nèi)，是一座具有防洪、供水、灌溉等功能的大(1)型水利樞紐工程，年平均徑流量約50億m3，南、北干渠為攔河閘的配套工程，設(shè)計(jì)引水流量分別為38.5m3/s和22.5m3/s，承擔(dān)著下游9縣(市、區(qū))400多萬人口生產(chǎn)、生活和2萬hm2農(nóng)田的供水任務(wù)，年供水總量10億m3。隨著泉州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，金雞攔河閘的功能已經(jīng)從當(dāng)初建設(shè)時(shí)作為山美灌區(qū)的分水樞紐工程，轉(zhuǎn)變?yōu)闀x江下游水資源配置中心，擔(dān)負(fù)著為下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供水資源支撐和保障的重任，被譽(yù)為“泉州人民的生命閘”。

鑒于金雞攔河閘工程的重要性及現(xiàn)代化管理的要求，工程在沿用原有人工操作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了自動(dòng)化管理系統(tǒng)建設(shè)。一方面可以大大減輕工作人員的工作量，避免夜間大閘啟閉平臺(tái)操作過程中的安全隱患;另一方面有利于全體職工參與到閘門啟閉工作中來，增強(qiáng)了單位職工的整體業(yè)務(wù)素質(zhì)。

2 閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

隨著自動(dòng)化控制水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)各類自動(dòng)化控制的要求越來越高。閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)閘門啟閉狀態(tài)與開度、圖像信息自動(dòng)化采集與傳輸，達(dá)到能夠在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制閘門啟閉以及閘門自動(dòng)控制和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng);系統(tǒng)建設(shè)主要分為系統(tǒng)中央控制室(監(jiān)控中心)和閘門現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝置兩部分，監(jiān)控中心由系統(tǒng)前置機(jī)、系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及應(yīng)用軟件組成，閘門現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝置包括閘門監(jiān)控部件PLC的布置以及信息傳輸通道的建設(shè)［5］。

2.1 系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)

通過現(xiàn)地設(shè)置的3臺(tái)現(xiàn)地監(jiān)控單元分別對(duì)15孔閘門的運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)執(zhí)行控制指令。操作人員既可以在改造后的手動(dòng)控制柜上啟閉閘門，還可以通過現(xiàn)地監(jiān)控單元上的觸摸屏等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作的同時(shí)既可以監(jiān)測(cè)閘門的位置及狀態(tài)，又可以通過設(shè)在監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的自動(dòng)控制。閘門的所有重要數(shù)據(jù)將同時(shí)寫入監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫，便于查詢及日后的綜合調(diào)度管理。

2.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 閘門監(jiān)控軟件的主要功能

閘門監(jiān)控軟件主要包含四大功能，分別是運(yùn)行監(jiān)視、事故報(bào)警、操作和控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容。在運(yùn)行監(jiān)視功能中，包括閘門運(yùn)行涉及的參數(shù)填寫，系統(tǒng)操作員的設(shè)置，上下游水位信息等。在事故報(bào)警中，通過語音提示進(jìn)行閘門異常動(dòng)作報(bào)警及超限水位報(bào)警，可以在水位超限的第一時(shí)間提醒調(diào)度人員進(jìn)行操作，避免釀成大錯(cuò)。操作和控制功能中，可以由操作員修改運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行單閘門控制、定開高群控、報(bào)警及消除。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容功能中，主要包括閘門狀態(tài)變化、啟閉機(jī)電源開關(guān)狀態(tài)和次數(shù)、啟閉機(jī)運(yùn)行時(shí)間和次數(shù)、各類報(bào)警信息、操作員登陸和注銷、上下游水位流量等水情信息等。

2.2.2 閘門控制系統(tǒng)的應(yīng)用

閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在金雞攔河閘工程中的應(yīng)用通過使用過程中的圖片進(jìn)行說明?？刂葡到y(tǒng)的主頁面見圖1。

圖1 金雞攔河閘閘門控制系統(tǒng)主頁面

主頁面中包含定開高群控、攝像機(jī)控制、繼電保護(hù)、水位曲線、水位設(shè)置、數(shù)據(jù)查詢、登陸系統(tǒng)、注銷系統(tǒng)、用戶管理和退出系統(tǒng)等菜單及開閘報(bào)警器按鈕。

金雞攔河閘共有水閘15孔，其中6～10孔為先啟孔，其余10孔為后啟孔。當(dāng)上游來水過大、先啟孔不足以泄水時(shí)，開啟后啟孔。開閘需要遵循先中間后兩邊對(duì)稱開啟，關(guān)閘則相反，先兩邊后中間對(duì)稱關(guān)閉。圖中所示為預(yù)設(shè)閘位為20cm時(shí)，先啟孔閘門的運(yùn)行狀態(tài)。在開閘前3min，必須拉響警報(bào)，避免開閘大量泄水時(shí)，對(duì)閘下游的河道中的人、物造成損失，使其有足夠的準(zhǔn)備時(shí)間躲入安全地帶。

主頁面中包含的幾個(gè)菜單項(xiàng)都可以展開，現(xiàn)以數(shù)據(jù)查詢和水位曲線為例，進(jìn)行說明。設(shè)定查詢時(shí)段，即可將數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)調(diào)出，或者通過數(shù)據(jù)查詢菜單進(jìn)行確切數(shù)據(jù)的查詢(見圖2)，也可以通過曲線圖進(jìn)行上下游水位的趨勢(shì)查詢(見圖3)，曲線圖中可設(shè)定查詢時(shí)間及數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔。

圖2 閘控?cái)?shù)據(jù)查詢菜單

圖3 閘控水位曲線菜單

2.3 閘控系統(tǒng)使用過程中存在的問題

由于閘控系統(tǒng)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)電力及各種儀器的依賴程度非常高，因此在使用過程中，不可避免會(huì)給閘門啟閉等造成影響。使用中存在的問題包括:?閘門不能完全精準(zhǔn)地進(jìn)行定位，如圖1所示，預(yù)設(shè)閘位是20cm，而6～10孔的實(shí)際閘位均有偏差;?系統(tǒng)的運(yùn)行對(duì)電力的依賴程度很高，一旦斷電，自動(dòng)化無法進(jìn)行啟閉;?數(shù)據(jù)的傳輸?shù)葘?duì)設(shè)備儀器的完備要求較高，部分儀器管線是埋設(shè)地下的，出故障后，不易修理。

為了保證供水安全，針對(duì)上述存在問題，采取以下應(yīng)對(duì)措施:?聯(lián)系專業(yè)人員，對(duì)閘控系統(tǒng)進(jìn)行排查摸底，盡量做到閘控水位精準(zhǔn);?架設(shè)兩條并行供電線路，在兩條線路均出現(xiàn)問題不能正常供電的情況下，自備發(fā)電機(jī)供電保證設(shè)備正常運(yùn)行;?按要求進(jìn)行手動(dòng)啟閉和觀測(cè)，與自動(dòng)化設(shè)備互為參照和印證。

3 總結(jié)

金雞攔河閘閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)15孔閘門進(jìn)行控制及信息采集，包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、數(shù)據(jù)庫管理及各種報(bào)表曲線、故障信號(hào)的分析處理等。系統(tǒng)可以進(jìn)行畫面顯示、數(shù)據(jù)打印、閘門運(yùn)行監(jiān)視和控制、發(fā)操作控制命令、定值切換、設(shè)定及變更工作方式、語音報(bào)警等功能。系統(tǒng)的集合和使用，可以使金雞攔河閘的自動(dòng)化管理水平大大提高，充分發(fā)揮現(xiàn)代化供水和管水的優(yōu)越性。同時(shí)，閘控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)也存在一些不足，通過各種防范措施進(jìn)行人工操作，建立一套平行數(shù)據(jù)，與自動(dòng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比印證，有利于保證金雞攔河閘的運(yùn)行安全及供水安全。

1 莫兆祥，等．閘門自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控方式設(shè)計(jì)分析［J］．機(jī)電一體化，2008，13(1):89-92．

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4 邊黨偉．水工閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究［D］．蘭州理工大學(xué)，2007．

5 肖玉．閘門自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在水利工程中的實(shí)際應(yīng)用［J］．科技致富向?qū)В?011(21):252．