閘門自動化監控系統在水利工程中的應用

王利華

（商丘市引黃灌區管理處,河南 商丘 476000）

一、閘門自動化監控系統設計目標

（一）先進性

在設計閘門系統時應該具備一定的超前意識，在保證系統安全穩定的前提下，采用較為先進的設備的和技術，滿足日后的發展需求。

（二）開放性

閘門自動監控系統應該具備較高的開放性，可以采用模塊化設計來保證未來研發出更新的軟件系統后可以與現有設備進行互聯，子系統之間保留有標準通信接口，保證整個系統的兼容性，為未來的更新換代保留可能性。

（三）可靠性

監控系統應該具有較高的可靠性，設備可以穩定工作，監控系統可以通過傳感器和控制器來獲取相關的參數并可靠控制閘門的開合。系統在出現故障時應有備用方案保證系統的可靠。

（四）安全性

監控系統應該對數據的訪問和存儲以及更改具有一定的安全措施，防止數據被修改、盜竊以及破壞。

（五）故障預警

具備故障檢測和分析功能，在監控系統關鍵參數出現異常時，能夠快速根據數據庫中的信息進行分析幫助維修人員快速確定故障處以及故障原因，并具備一定的故障修復功能，保證系統的安全性和穩定性。

二、閘門自動化監控系統的功能

（一）閘門的控制功能

閘門自動化監控系統可以實現閘門的開合、在緊急情況下可以自動關閉閘門

（二）閘門關鍵相關參數的采集和處理

監控系統可以自動采集水位、閘門移動狀態以及電機的運行狀態相關數據。

水位數據包括閘門前后的水位、攔污柵的堵塞情況以及水位數據。

閘門移動狀態包括閘門的位移數量、閘門的運行方向、閘門的卡停、飛車、下滑等狀態。

電機運行狀態的數據包括電流、電壓以及電機線圈溫度的數據。

閘門的所有重要參數會自動記入監控系統的數據庫，便于操作人員隨時查詢。

（三）自動判斷功能

閘門監控系統可以將傳感器獲取的相關參數與標定值進行比較，并判斷閘門系統的運行狀態是否安全、平穩。在監控系統監測到異常數據時應該能夠分析故障類型，簡單故障可以自行糾錯;出現重大故障時應該及時發出警報，提醒工作人員進行緊急處理。

（四）系統的保護功能

1.卡停

當閘門因外部異物或其他原因導致閘門卡停時，應該減小閘門的運行速度或停止閘門運動。閘門控制系統應該及時切斷電源回路，停止閘門運動，并發出警報。

2.飛車

閘門在上升過程中或處于高位時突然失去控制向下落下時，監控系統可以監測到閘門位移的相關數據快速變化，此時監控系統應該自動切斷電源回路，采取緊急制動措施停止閘門飛車，并發出警報。

3.下滑

閘門在處于高位時應該保持在某一位置上時候如果監控系統監測到閘門位移發生變化，應該自動將閘門位置移回設定的位置。

4.越限

閘門達到最高點或最低點時如果還存在位移變化，閘門系統應該自動切斷電源回路，停止閘門的運動，并發出報警。

5.阻塞

當攔污柵前后水位差超過標定值時說明攔污柵被堵，影響水流通過。此時監控系統可以發出指令讓攔污柵清理機構自動清理，并在系統中記錄。

三、閘門自動化監控系統的組成

水利工程的閘門自動化監控系統主要包含3 個部分，即傳感器、PLC 控制器以及閘門動力系統。傳感器可以獲取閘門前后的水位信息、閘門的開合程度、上下游水位等參數。PLC 控制器用于獲取傳感器傳來的數據并接受控制系統傳來的指令。

（一）傳感器

傳感器可以采用精度較高的旋轉時編碼器，該編碼器可以通過旋轉的位置對應閘門的開合程度，可以實現對相關參數的精準獲取。數字閘門傳感器包括編碼和計算兩種方式。

（二）PLC 控制單元

PLC 控制單元除了可以精準獲取傳感器傳輸的信息，計算閘門的位置和水位定相關信息，通過操控電動機來控制閘門的開合。PLC 控制單元可以將獲取的信息傳輸給控制系統，可以將閘門的實時狀態通過顯示器顯示出來。借助PLC 控制單元可以實現閘門系統的遠程操作。PLC 控制單元中還可以設置預定參數，傳感器獲取的信息可以與預定參數進行比較并進行自動控制。PLC 控制單元具備較高的穩定性，出現問題時可以自動分析并報警。

四、閘門自動化監控系統中存在的問題

電氣自動化系統具備較高的穩定性，不容易出現問題。但是閘門自動化監控系統中包含較多的傳感器以及電力設備。在使用過程中傳感器的精度和準確度會對控制系統有很大的影響;同時自動化監控系統對于電力的依賴程度較高，一旦電力供應出現問題，監控系統將無法實現應有的功能，因此閘門自動化監控系統應該配有備用供電系統，確保電力供應出現問題時，操作人員有時間介入，接手控制閘門狀態;傳感器的傳輸線纜一般預埋于地下，因此在出現故障時不便于維修。

結語

綜上所述，水利工程在我國基礎建設方面占據十分重要的位置。通過引入閘門自動化監控弄系統可以實現對水利工程施工現場的監督控制，及時發現水利工程建設和運行中存在的問題并進行改正。相關單位應該強化對系統各部件的了解，有效利用相關設備設施，充分發揮系統實時性、可靠性、可維護性和安全性等優勢。在未來還需要加強對該系統有關設備技術的創新，進一步提升閘門自動化監控系統在水利工程建設中的應用效果。