水利工程中闸门监控系统的实际应用

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摘要：随着社会经济的快速发展以及科学技术的进步，各种新科技被应用到了水利工程中。在水利工程闸门系统方面，传统的闸门需要利用手动开关进行控制，虽然简单但是不符合社会发展的需要，无法保证操作的安全性和高效便捷性。在引入新的闸门系统以后，融合科技元素，配合计算机操作平台可实现对水利工程闸门的远程监控，不仅提高了操作的安全可靠性，也减少了人工劳动量和劳动强度，对于促进水利工程的发展具有至关重要的作用。

关键词：水利工程；闸门监控系统；自动化

闸门是水利工程项目的关键，利用自动化技术进行监督与管理，通过闸门自动化监控系统的建设可检测闸门的启闭和开度、图像信息等，同时还能实现远程控制。闸门自动化监控系统包括中央控制系统和闸门现场控制系统，另外还包括传感部件、计算机网络等设施。因为组成多样，所以在实施监控时对技术提出了较高的要求。

1闸门自动化监控系统的构成

水利工程整个闸门监控系统由多个部分组成，是一个复杂的系统，各个子系统和分单元在总监控系统的控制下可完成各自的工作。各个单元分别可完成集中控制、现场操作和数据收集分析等系列操作。具体可以将闸门自动化监控系统分成闸门监控系统、PLC现场控制单元以及集中控制单元。

1.1闸门监控系统

卷扬机为闸门提供动力，并使用精确度极高的旋转式编码器来提高数据传输的精确性。旋转编码器可以捕获电动机转轴的启闭位置，并间接反映出闸门所在的位置，同时将该信号转为格雷码。闸门监控系统中的PLC元件接收格雷码以后可进行精确定位，采集位置信息并进行实时反馈。闸门自动化监控系统中的重要部件有传感部件、信道以及远程控制单元系统等。其中传感部件是该系统常用设备，其主要作用是实现对现场施工的精准测量，能识别输出信号的不同类型并找到有效的传递方式进行作业。数字型的闸门传感器可以分成编码式与计算式两种，采用数据化的原理可实现对脉冲对位角度的测算并输出数据。信道的传输将直接影响系统的运行稳定，对于闸门自动化监控起着至关重要的作用，信道控制着闸控站和中心站间的通信，可以以不同方式进行数据传输、接收等。此外，闸门自动化监控系统的关键技术就是可以进行远程控制，实现夜间的自动化作业。远程控制单元由多个部件组成，具有可靠稳定的优势，作为单独运行的工作站可进行本地控制与远程数据采集、远程数据传输等，并结合计算机语言程序完成编程。

1.2PLC现场控制单元

利用PLC技术进行现场控制，可提高现场控制的精确性，除了可以准确接收格雷码，而且能将闸门的精确位置传输出去，精确计算闸门位置，准确启闭电动机从而实现对闸门启闭的控制。利用PLC作为现场控制单元，首先能通过显示屏显示文字图片信息，并准确反映闸门的启闭状态和水位情况等。PLC控制单元还分成不同的操作程序，可实现远程、现场等操作，并且这些操作都是独立运行，在共同作用下保证闸门系统正常工作。PLC控制单元还可现场整定闸门的启闭参数，由于PLC控制单元的安全系数极高，具有较为完善的报警程序，所以一旦出现故障，PLC控制单元便可启动报警程序及时报警。

1.3集中控制单元

集中控制单元上有不同的操作按钮，不同的按钮代表着不同的操作程序，操作人员在实际操作时可通过选择集中控制单元上不同的操作方式执行命令。在自动化程序中，由于具有智能化的特点，操作人员只要在闸门操作系统输入特定数值并取得部门的相关数据就能实现闸门操作系统的自动化操作。

2闸门自动化监控系统的主要功能

首先，具有完善的控制功能，能实现对整个水利工程所有闸门的精准控制，比如对所有闸门的启闭、应急处理等进行控制。其次，还能及时采集闸门运行参数和状态信号，完善的闸门检测系统必须要做好对闸门运行与状态的及时监控，控制闸门开度，采集电度量，及时采集和控制闸门运行参数和状态信号。第三，该系统具有人机联系的功能，操作人员可通过人机界面获取各个闸门工作状态等关键信息，且操作简单。第四，具有自我诊断、检测的功能，即该系统在日常工作中可以对常见的问题进行自我诊断，判断具体故障出现的位置并发出相应报警信号。同时自我诊断还能实现对闸门系统各个软件的实时监控，可将起不到功能的软件自动切换到其他备用软件。

3建立闸门自动化监控系统对于水利工程的必要性

第一，闸门自动化监控系统可满足现代化水利工程建设的需要，解决水利工程建设中存在的问题。比如我国地势复杂、河流湖泊众多复杂、水资源污染等，为提高水资源利用率，保证水利工程建设质量，必须通过自动化监控系统的建设来实现对现代化水利工程建设的保护。因此在水利工程建设不断引入新技术的条件下，建立闸门自动化监控系统实现对水资源的开发利用，可提高水资源的利用率，推动水利工程的可持续发展。另外，自动化监控系统还能实现水资源共享，即该系统可实时获取和水资源有关的信息，利用这些信息进行科学合理的规划。目前水资源监测网络之间的联系较少，而建设合理的闸门监测系统可很好地解决该问题，实现各部门之间的数据共享，一同完成我国水资源监测管理任务。

4闸门自动化监控系统在水利工程中的具体应用

闸门自动化监控系统因为具有显著的优势，因此只要通过采取有效的对策便能将该系统有效地利用到水利工程建设施工中。首先利用该系统的实时性，系统的响应时间很短，能快速处理PLC、IPC主机，响应I/O接口，以及存储器的存取、软件执行与通道传送速度等。其次利用该系统的可靠性，系统在外界环境良好的情况下具有较好的抗干扰能力，实现长期可靠稳定地运行。再次，利用该系统的可维护性，即闸门自动化监控系统中的设备可自行完成诊断的工作，然后结合水利工程施工现场具体情况和不同特点实现对故障部件的检查与更换。在进行软件故障检测时，可准确检测到任务的级别，同时还具有便于实验、可隔离故障断开点、区别可互换拌和设备与不可互换设备。因为该系统的可维护特征，将其应用到水利工程建设施工中，可有效提升水利工程建设的效率与质量。另外，闸门自动化监控系统中有许多接点，因为该系统的子系统是独立的，因此每一个节点和子系统在退出时不会对整个系统或其他部分产生影响，而当某一个节点或子系统出现故障时也不会影响整个系统或其他部分的运行。系统用户则可以进行在线数据设定和修改，但需要更换数据时则需要使用口令进行识别。在水利工程应用时，可根据建设单位及其各部门的不同级别设置对应的口令。同时，闸门自动化监控系统还具有较好的检测功能，当检测到出现系统不希望执行的动作或者状态时会立即报警，对相关指令实施拒收。

5结语

综上所述，随着社会主义现代化建设水平的不断提升以及经济发展速度的加快，水利工程在推动国家建设方面起着越来越重要的作用。而闸门自动化监控系统是其中重要的环节，该系统利用自动化技术可实现对水利工程施工现场的监督控制，及时发现水利工程建设和运行中存在的问题并进行改正。相关单位必须加强闸门自动化监控系统的安装作业，强化对系统各部件的了解，有效利用相关设备设施，充分发挥系统实时性、可靠性、可维护性和安全性等优势。在未来还需要加强对该系统有关设备技术的创新，进一步提升闸门自动化监控系统在水利工程建设中的应用效果。

参考文献

[1]刘明.自动化监控系统在拦河闸工程设计中的应用[J].水利建设与管理，2018（8）：46-49.

[2]韩福斌.水利工程中大坝闸门的设计与应用[J].科技创新与应用，2013（3）：168.

作者：王岩 尚振兰 周威 单位：江苏省淮沭新河管理处