淺談自動化技術在攔河閘工程控制中的應用

孫意磊

（山東煙臺龍口市河道建設養護中心，山東 龍口 265700）

在自動化控制水平不斷提高的過程中，計算機被廣泛應用到多領域中。為能夠使樞紐水閘管理水平得到提高，使水閘管理單位自動測控流量、閘門等，并且實現數據的處理及傳輸，進行現代化的管理，本文對河閘自動監控系統實現過程進行分析。

1 攔河閘自動監控系統結構

閘門自動化監控系統是利用計算機監控系統對閘門啟閉狀態和開度檢測、自動化收集圖像信息并且傳輸，實現在監控中心遠程控制閘門的開啟、關閉和自動控制、系統聯動。系統在設計過程中主要包括系統中央控制室、閘門現場監控裝置，監控中心主要包括計算機網絡平臺、系統組態平臺、系統前置機和應用軟件構成，閘門現場監控裝置指的是閘門監控部件PLC 和信息傳輸通道[1]。

利用現場設置的三臺現地監控單元分別收集15 孔閘門運行信號，并且實現控制指令的集合,不僅能夠在改造之后手動控制柜中開啟關閉閘門，還可利用現地監控單元中的觸摸屏進行自動控制。在操作過程中不僅能夠對閘門狀態及位置進行監測，還能夠利用監控中心的計算機自動控制閘門，將閘門中的數據寫入到監控中心數據庫，方便今后的綜合調度管理及查詢[2]。圖1 為攔河閘自動監控系統結構。

2 系統硬件設計

2.1 監控中心

監控中心屬于自動化監控系統核心，包括工控機、操作臺。安裝兩臺硬盤錄像機，使用19 寸液晶監視器實現視頻監控，通過畫面分割將首進水閘和沖砂閘設備的運行情況展現出來，利用軟件對站點視頻監控設備進行控制，并且記錄視頻文件。進水閘中設置兩孔平板閘門，改造之后使用電動啟閉機。

圖1 攔河閘自動監控系統結構

2.2 閘位傳感器

閘位編碼器根據國家標準和相應技術標準選擇和使用。目前國內水利行業閘門開度傳感器一般使用光電式絕對值旋轉編碼器，能夠減低電子接收設備計算任務，節約成本較高且復雜的輸入設備，并且還具有斷電記憶功能，可在電源條件比較差的地區應用[3]。

2.3 選擇水位計

水閘流量監測系統對于水位精度具有較高的要求，水閘水位測量可以使用壓力投入式水位計。

2.4 選擇載荷傳感器

螺桿式啟閉機閘門受到阻礙導致超載時會破壞傳動設備，或者導致閘門墜落。對于此種情況，可在啟閉機合適位置安裝荷載傳感器，利用設置的荷載值對啟閉電機開停進行控制，保證設備正常工作[4]。

3 系統模塊設計

3.1 集控中心

集控中心控制層屬于工程集中控制及生產運行部門，是實現供水工程各個閘站集中控制管理及優化調度技術平臺。集控中心能夠接收上級調度系統的相應指令，實現供水工程生產運行設備安全統一監視，并且進行遠程控制，執行調度指令，保證供水工程正常運行。

集控中心控制層包括主計算機、多個磁盤陣列設備、工程師、操作員工作站、通信工作站、UPS 電源及GPS 裝置等。主控計算機安裝在辦公樓中控室，利用網絡控制各層子站的實時通訊，雙機為冗余熱備用運行方式，相互切換沒有擾動，反應較快，對閘站信息進行遙測遙信和數據處理，對各個閘站進行遙控遙調、記錄事件順序、控制運行人員控制臺、屏幕顯示、打印記錄、安全運行監視等。

3.2 閘門自動化監控系統

閘門監控系統能夠收集15 孔信息，并對其進行控制。監控中心設置兩套監控主機，實現閘門監控雙機熱的備份。監控主機利用網絡和閘室中的PLC 控制柜進行連接，操作人員能夠手動控制柜開啟閘門，也可利用現地監控單元中的觸摸屏及監控中心計算機中進行自動控制，或利用網絡，在遠程調度中心遠程自動控制閘門。實時寫入閘門中全部重要數據到監控中心數據庫，方便今后查詢及綜合調度。

閘門進行自動定流量及水位控制時，以河流上下游水位和閘門開度對流向進行計算。監控系統控制權包括遠方、中控室及現地三級，實現無擾動切換。系統監控中心網絡拓撲結構使用層次式星形結構[5]。

3.3 視頻監控系統

視頻監控系統主要包括15 個可調攝像點，8 個固定攝像點。視頻監控閘控點先啟動孔閘，閘室中有兩個動攝像點和多個安全門禁，管理處安全攝像點共23 個攝像點，主要是實現閘門和周圍現場環境的全方位管理及監視，從而有效控制運行情況。在管理監控中心設置兩套視頻硬盤錄像機，利用視頻矩陣實現視頻圖像采集分流在監控中心視頻監視屏幕墻八臺液晶電視中的顯示，并且能夠使視頻圖像和音頻采集存儲，利用廣域網、局域網進行傳輸。

利用上述設備，控制室監控中心能夠利用監視器實現對周邊地區的監視，掌握周邊地區監視范圍中的動態情況，有效實現集中控制及管理，保證水利設備的安全運行進行，使工作效率及社會效益得到提高。

4 系統實現

圖2 為某攔河閘工程閘門自動化監控系統的主頁面。頁面中有攝像機控制、定開高群控，繼電保護、水位設置、水位曲線、登錄系統、數據查詢、用戶管理、注銷系統及退出系統等菜單和開閘報警器按鈕。攔河閘中一共有15 個水孔。上游來水較大、先啟孔不足泄水的時候，開啟后啟孔。開閘要滿足先中間后兩邊對稱的原則，關閉相反。主頁面中的多個菜單項能夠同時展開，如數據查詢及水位曲線等。設置查詢時段，調出數據庫中的數據，或利用數據查詢菜單查詢確切數據，見圖3。利用曲線圖查詢上下游上位趨勢，見圖4，曲線圖中能夠對查詢時間及數據時間間隔進行設置[6]。

圖2 控制系統的主頁面

圖3 閘控數據查詢菜單

圖4 閘控水位曲線菜單

5 結語

在攔河閘工程中使用自動化綜合控制系統，實現對水閘各個參數和運行工況的監控，使用大數據實現工程運行參數的實時分析，對運行狀態進行及時調整，降低事故的發生幾率，同時，改善勞動條件，在保證水利工程的安全運行的基礎上，降低運行運營成本。