自動化測控系統在水閘工程中的運用

曾煥祥

(廣東省源天工程有限公司，廣東 增城 511316)

水閘工程中運用自動化測控系統，應該著重強調各種自動化測控設備、相關系統的運用，構建完善的水閘工程測控形式，真正意義上增強發揮先進測控方式的作用和價值，達到預期的自動化測控處理目的。

1 工程概況

為了解決某河片區流域面積約32km2的內澇問題，在河口建設了大流量排澇泵站和泵組5孔進水閘和5孔出水閘，以及滿足內河Ⅶ級通航要求的大型水閘(中孔閘門32.0×6.5m)，2邊孔工作閘門(15.5×6.5m)，并在另一聯通支流河口建設3孔(單孔寬8.0×6.0m)上翻式的平面截流擋水閘。之前沒有完善的自動監測和水位監控系統。在汛期和海潮疊加影響，每次當閘門打開或關閉時，特殊的防潮裝置必須監控水位，并確保開關在一起合作。不但工作強度高，而且故障不容易觀察，導致開門高度不均、閘門未關、船撞閘門等事故。以前在雨霧天氣、夜間等能見度較低的情況下，操作容易出錯，為了加強項目的安全運行和效益，為確保相關的工程項目能夠和現代化的閘門管理要求之間相互適應，需健全其中的技術設施的管理模式，充分發揮安全運行的優勢、技術作用。從水閘工程的情況而言，自動監控系統屬于非常重要的部分，涉及到控制的部分、監控的部分、視頻監控的部分、遠程傳輸的部分。

2 自動化測控系統在水閘工程中的運用原則

對于自動化監控系統來講，在應用的過程中應遵循“無人值守”的基本原則，盡量減少值班人員的數量，相關工作領域中可使用分層性、分布性的開放式計算機網絡系統執行任務，設置三級的層次，主要就是遠程控制級別、主控制級別、現地控制級別，分成三個控制權限，切換的過程中不會出現擾動的現象。控制電源離設備越近，對控制的要求就越高依次順序是：地方性、可控性和遠程性。遙控必須經過獲得相應的授權之后才可以應用，如果系統中的授權或者是控制程序存在密碼，管理人員就要在辦公樓區域的主控制室內集中性的明確工作要求，該辦公樓距離船閘的主控制配電房約280m，距離另一聯通支流河口閘主控制配電房約6.5km。實時性的運行數據信息、閘門開度數據信息、水位曲線數據信息、壓力數據信息等，將通過網絡傳達到遠程控制層上，利用監控網絡系統和現場區域的控制層之間相互通信，有關人員利用現場區域中的監控界面，就可以將設備參數和具體狀態顯示出來，結合實際情況發出一系列的指令，之后現地的監測層次來完成指令任務，不僅屬于系統最后的部分，也是最高優先終端[1]。它接收各種傳感器和執行構件的輸入數據、輸出數據，可以對機械設備運作的參數信息、狀態信號等采集出來，并且還能全面、準確性的接收上級部門所提出的監控指令，對網站中的各類數據信息實時性上傳處理，最終達到執行器邏輯控制的目的。

3 自動化測控系統在水閘工程中的運用措施

3.1 閘門自動化測控系統的運用

3.1.1 閘門的啟閉系統的調控處理模式

一般情況下，閘門啟閉形式主要就是通過較為先進的微機技術，實現最終的自動化調控目的，也可以在進行工程檢修操作、現場區域出現緊急現象的時候，通過現地層面的控制柜設備實現最終的控制目的。現地控制柜可以全面采集閘門的數據信息，進行數據的有效管理，集中化的對閘門進行啟閉處理。同時，還能接收相關的集中控制層指令，向著上位機層面傳送數據信息。

本工程創建獨立性的平臺與系統，利用有關的操作面板處理，實現每個現場機械設備的監控目的。現地控制柜位于每個閘門啟閉室的內部區域，使用KDY-IA閘門開度控制儀的機械設備針對現地層面進行合理的監控。另外，人機操作界面的顯示器為LED數碼設備，可實現最終的開度顯示目的。每一個閘門開度的控制設備，都可以通過相關的通信模塊進行融合處理，最終形成相應的總線網絡系統，在有關的控制柜設備面板區域合理的配置控制權限開關，在其與現地的位置距離很遠時，集控層就會出現操作無效的現象，所以在遠程控制的過程中，需對現地層進行權限的釋放處理，由集控層面合理控制[2]。

3.1.2 對閘位高度檢測、閘位數據信息處理的模式

在自動化測控系統中，用精確度較高的絕對類型旋轉編碼器聯合微處理機設備對閘位高度檢測，可以有效的監測閘位情況；在設備運用的過程中能夠將測量操作過程中的精確度，維持在mm級別，直接輸出其中的閘門開啟高度數據信息，同時，在應用智能化測量儀器的過程中，需要對零位數據值、方向數據值、高度數據值等合理設定處理，完成設定操作以后保持不變的狀態。

在本工程中，高度識別是整個系統的關鍵控制。控制采用進口高精度絕對轉子和工業微處理器組成的智能多向測量的機械設備，應用在閘門的位置檢測工作領域，保證精確度與mm級別的標準相符。

3.1.3 外海潮位和相關內河水位

相關的工作領域中需要注意，所應用的激光測量設備必須符合標準，可以高效化、準確性的實現海水潮位測量處理目的，將相關激光液位的測量范圍控制在0.2-100m內，誤差設定在2mm，不可出現傳感器設備和液體之間相互接觸的現象。按照本工程閘門過水斷面測量的水位差，進行過閘流量與整體排水數量的計算。

在本工程外海潮位與內河水位具體的監測工作以及相關的排水量信息內容采集和計算工作領域中，可以使用激光測量設備，需要注意，關鍵部位的測量應引進國際上先進的激光測距儀設備，傳感儀不能和液體之間相互接觸。

3.1.4 數據庫系統、報表系統

在自動化測控系統中，在線計算采集的事件內容和計算處理所采集的定時數據信息，將各類運行日志和統計報表打印出來。此期間應該進行泄水量的統計處理，微機自動監控系統需要結合每個時段的泄水數量統計處理，需將資料內容進行保存；準確記錄事故信息、故障信息、參數越限信息等，同時統計機械設備的運行時間數據信息，并將水閘開閘日期、操作信息、下游與下游水位信息等存儲在報表中，便于進行合理的管理。

所有已經采集完成的數據內容、檢測信息，都必須要使用在線系統自動化的進行計算處理，最終生成日志內容、報表內容，然后打印輸出。

1)對泄水量進行統計的過程中，可結合時間段的情況，分成每個月的統計內容、每年的統計內容，便于合理保存數據值。

2)事件或者是故障問題的統計記錄環節中，可按照時間節點每個月、每年進行統計處理，明確問題的發生次數、具體的情況，保存所有的信息。

3)重點記錄參數越過限制的情況，使用微機設備自動化的監控系統，每個月、每年進行參數邊界條件的分析和記錄， 存儲到系統內部區域。

4)對于所有設備的運行時間來講，可以將其當做一個運行條件、運行壽命和安全以及運行安全評估的依據將是數據庫中運行期間各類數據信息內容，主要涉及到開啟時間的信息、操作人員的基本信息、上游水位和下游水位的信息、露天排水、閘門高度等參數。并且還需進行各類報表內容的的打印處理，主要就是日報表和月報表[3]。

3.2 視頻監控系統的運用

從本工程視頻監控系統情況來看，主要就是在水閘工程中設置變焦變倍類型的攝像機設備，確保水閘工程控制室的相關操作臺，能夠更好的監測水閘和周圍場地的情況，對其進行安全管理。重點將食品監控系統、微機測控系統之間整合在一起，增強信號傳輸的可靠性。本項目中采用標準化的C/S、B/S雙重結構，這樣便于開展遠程控制與管理工作、WEB瀏覽操作。在系統實際運行的過程中，應該具備一定的自動化圖像切換功能與掃描功能，可以按照系統所設定的時間要求，在已經設置完成的終端設備上面，將圖像顯示出來并且自動化的切換處理，同時將各個視頻點的圖像顯示出來，自動化掃描處理每一個全方位攝像點，這樣可以全面了解和分析每個監控點范圍之內的運行狀況。與此同時，利用圖像手動切換的方式進行處理，技術人員在現場就可以按照水閘工程的情況手動性的切換圖像。另外，相關的圖形具有可控性的特點，系統能夠進行攝像機的可變鏡頭全方位的控制、操作，便于為水閘測控人員提供準確的圖像內容。在操作期間利用微機設備就能夠觀察很多攝像點的圖像，通過多個畫面的形式將其顯示出來，進行圖像的保存處理、回放處理、流量控制等；這樣在合理處理圖像的情況下，能夠幫助測控人員掌握現場的工程運行實際情況，開展相關的監測管理工作，增強水閘工程監管的有效性，將先進的測控技術、機械設備等功能作用發揮出來，確保在新時期環境下增強水閘工程的自動化測控有效性和可靠性。

4 結 語

綜上所述，在水閘工程中運用自動化測控系統，應該遵循相應的基本原則，同時在構建系統期間也應該結合水閘工程的測控需求、管理需求等，完善有關的測控系統形式與模式，利用有效性的方式開展各項測控管理工作，充分發揮自動化測控系統與技術在水閘工程中的作用價值，保證水閘工程的良好管理與測控處理。