基于太陽能遠程控制的引水閘系統

潘太興 崔 慶

（德州市潘莊灌區管理局，山東 禹城 251200）

基于太陽能遠程控制的引水閘系統

潘太興 崔 慶

（德州市潘莊灌區管理局，山東 禹城 251200）

潘莊灌區引水閘采取太陽能遠程閘控系統，通過太陽能提供動力控制閘門啟閉，減少了人力、物力、財力，提高了閘門啟閉的效率，為灌區引黃水資源的統一調度和優化配置提供技術支撐，加快了灌區信息化和現代化建設的步伐。

潘莊灌區；閘控系統；遠程控制系統；視頻監控系統

德州市潘莊灌區是國家大型引黃灌區之一，干渠縱貫齊河、禹城和平原3縣（市），總長91.3km，肩負著德州市境內8 個縣（市、區）的工農業生產生活用水，近年來又承擔了引黃濟津和引黃濟冀的任務。總干渠兩岸共有101座引水閘門，干渠跨度大，引水閘分散，長期以來閘門啟閉需要現場操作，運行情況不能及時獲取信息，造成引水閘統一調控困難。

隨著計算機技術的高度發展，計算機系統也被廣泛應用于水利工程，但我國計算機自動控制系統在水利閘門的應用與管理還沒有統一的標準和規范，有些問題需要在具體的使用環境下做出詳細的設計和規劃。在灌區現代化建設的形勢下，潘莊灌區管理局研制推廣了太陽能遠程閘控系統，克服現有技術的不足，提供了一種無需架設電源、遠距離可啟閉閘門，而且能精準確定閘門開度的太陽能遠程閘控系統，達到及時高效調水輸水的要求。

1 太陽能遠程閘控系統

系統采用光伏儲能提供動力電、以太網為無線數據通道，遠程進行輸水閘門的開閉、運行、各項參數的檢查調整以及視頻監控。太陽能遠程閘控系統主要由閘門控制系統、遠程控制系統和視頻監控系統3大系統統一實現。

1.1 閘門控制系統

設置在閘門控制現場，收集水位、閘門開啟高度、啟閉機荷載、電流電壓等閘門運行情況和控制、保護的有關數據，并對這些數據進行處理。對其運行情況、工作狀態進行監視、控制，實現就地和遠程分層分布式控制，為優化調度，以及合理引水、排水和改善水環境調度提供科學依據和先進控制方式。

圖1 閘門控制系統

為保證閘門的安全運行，閘門控制系統采取如下措施：

電機負荷檢測保護，通過現場工控計算機實時檢測電機負荷，一旦發現超負荷，自動停止運行并報警。

啟閉機應力保護，通過現場工控計算機實時檢測啟閉機承受的拉力和壓力，一旦發現啟閉機承受的拉力或壓力超限，自動停止運行并報警。

閘板位置超限軟件保護，提升或下降閘板時，現場工控計算機實時監控主板位置，一旦發現閘板位置超限，自動停止運行并報警。

閘板位置超限硬件保護，該項功能是假設在現場控制系統失控的情況下提供的保護功能，在閘板的上下極限位置設置行程開關，一旦該行程開關觸發，立即切斷電機電源，該功能獨立于現場工控計算機單獨運行。

啟閉機拉力壓力硬件保護，啟閉機的4個固定螺栓采用拉力安全螺栓，該項功能是假設在現場控制系統失控的情況下提供的保護功能，由于系統失控造成啟閉機壓力過大，拉力安全螺栓斷裂，傳感器開關觸發，立即切斷電機電源，該功能獨立于現場工控計算機單獨運行。

電機過流、缺相、漏電保護功能均獨立于現場工控計算機單獨運行。

1.2 遠程控制系統

采用分層分布式結構，系統中心設在潘莊灌區管理局，實現信息匯總、信息交換、資源共享。分中心設在各基層閘管所，負責轄區內水閘站點數據的采集和接收。機房設于管理局，所有圖像、數據經由局中心服務器處理，功能是實現對各閘門的控制和調節。

圖2 遠程控制系統

1.3 視頻監控系統

采用信息平臺技術，將前端攝像機的視頻信號、控制信號由通信系統上傳到監控中心，由監控中心及管理所的視頻監控平臺完成對閘站視頻的監控，實現視頻的觀看、管理以及錄像，功能是實現對各引水閘的運行狀態及輸水情況進行實時監視。

圖3 視頻監控系統

2 系統的優點

2.1 實時性

調用新畫面的響應快；畫面動態數據刷新；數據采集和指令發出迅速、準確。

2.2 可靠性

在水閘站可能出現的惡劣條件下，均能可靠地完成各種操作。控制系統具有過電壓保護、遠距離控制的能力，在復雜環境下能長期穩定地工作。

2.3 可維護性

具備自行診斷功能，當發生故障時能夠方便地試驗和隔離故障的斷開點。用戶可以根據需要方便地增減軟件。

2.4 安全性

系統可以對每一項功能和操作指令作出檢驗和校核，防止誤操作并報警。監控中心控制設置控制權口令，與現地控制級之間設置操作權閉鎖，兩級不能同時操作。保證信息中的一個信息量錯誤不會導致系統關鍵性故障，出錯或失效時發出警告。

3 系統的應用

太陽能遠程閘控系統研制成功以來，已先后在潘莊引黃總干渠，齊河縣水務局以及偏遠閘門無供電情況地區得到推廣應用，本文選取潘莊灌區二干引水閘控系統為例，如下圖：

圖4 系統登入界面

圖5 系統主界面

圖6 現場控制柜

圖7 參數設置界面

系統解決了干渠閘門缺少供電線路的問題，節省了遠距離架設線路的資金投入，精確控制輸水閘門并且3～5min內可實現閘門的開閉和運行。引水閘實現無人現場值守，通過遠程監控可實現水資源統一調度和優化配置，河渠輸水的科學、及時、準確的調度。系統在各種大中小型閘門啟閉都可應用，特別是地域偏遠、面廣量大的中小閘門應用效果更加明顯。

4 總結

潘莊灌區通過利用太陽能遠程閘控系統實現了對引水閘的全天候實時控制，提高了引水閘的調度效率和風險輸水的保證率。系統實現了潘莊灌區閘控管理的高效性、科學性及時效性，為灌區引調黃河水提供科技支撐，加快了灌區向信息化和現代化發展的步伐。

[1]王健.灌區水資源管理的思索[J].中國新技術新產品，2012(3)：74.

[2]蘇秀峰，孫洪浩，辛軍.潘莊灌區信息化建設與成效[J].山東水利，2012(4)：16-17.

[3]孫桂軍.太陽能閘門控制系統在灌區管理的應用與推廣[J].湖南水利水電，2012(4)：91-93.

[4]姜開鵬，張漢松.加快灌區信息化建設促進灌區的改革與發展[J].水利規劃與設計，2004(1)：29-33.

[5]胡和平，田富強.灌區信息化建設[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

TV67

A

10.11974/nyyjs.20161116002

潘太興（1987-），男，助理工程師，水利水電工程專業。