水闸自动化系统中水位数据与水文遥测数据的共享

2012-07-02傅永平胡芳华虞晓峰

浙江水利科技 2012年5期

傅永平,胡芳华,虞晓峰

(1.绍兴县塘闸管理处,浙江绍兴 312073;2.杭州广川科技有限公司,浙江杭州 310020;3.杭州经济技术开发区江堤河道监管中心,浙江杭州 310018)

1 问题提出

随着经济的发展,防汛工作日趋重要,而如今中小水闸(泵站)自动化控制系统日渐成熟,在我国沿海发达地区已经很普遍,其中上下游水位即是水闸运行中极为重要的数据信息,又是防汛的重要的基础信息,但由于中小水闸(泵站)的网络建设普遍比较落后以及水文信息平台安全性和独立性的要求,无法通过公用网络上传至防汛主管部门的数据平台,而省水文信息系统又要求接入水闸(泵站)上下游水位信息。当前绝大多数中小水闸(泵站)上下游水位数据并未直接融入省水文信息平台,部分闸 (泵)站采用另行独立建设一套遥测系统方式上传上下游水位信息,造成投资的浪费以及可能导致2套系统数据不一致。因此采用一种经济安全可行的方式解决2个系统之间数据传输成为一个值得研究的问题。

2 技术路线

水文遥测系统在硬件上是通过水文遥测终端的格雷码数据接口读取水位数据 (水位计为格雷码编码的浮子式水位计),通过GPRS网络传输到省水文信息系统服务器,数据传输网络上具有安全保密性、相对独立性等特点。

由于水闸 (泵站)自动化系统对数据采集的精确度、水位反应的灵敏度和自动化系统自身的要求。水位信号往往是通过压力式和超声波式的水位传感器,它们的输出共性是4～20 cm的电流信号。

综合分析2套系统的特点以及对绍兴县滨海闸及其他类似闸站应用探索,总结出以下技术路线,在保证数据一致的条件下实现不同接口数据转换与传输以及使得闸 (泵)站系统中水位灵敏度达到水文遥测系统要求的目标。

首先由在水闸的上下游分别通过压力式(超声波)水位计采集得到4～20mA电流信号,经现地控制单元取得浮点型上下游水位数据,再经过数据转换软件模块和滤波模块处理,形成水文遥测系统能够识别的格雷码开关量信号输出到遥测终端机[1].,再由终端机通过GPRS传输到省水文遥测信息平台,系统原理图见图1。

图1 系统原理图

3 数据传输模块设计

3.1 转换接口硬件设计

应用数据处理模块,将最终转换后的数据 (格雷码)状态输出到数据处理模块的Q 0.4～Q 1.7点位上,数据处理模块点位输出图见图2。

数据处理模块的电压是直流24 V,而遥测终端机输入电压是5 V,所以增加中间继电器进行电压转换[2].,数据处理模块与遥测终端机接线图见图3。

3.2 数据转换软件设计

格雷码处理程序步骤[3].:

(1)首先编写子程序逻辑运算,将二进制数转换成格雷码子程序模块(见图4)。

图2 数据处理模块点位输出图

图3 数据处理模块与遥测终端机接线图

图4 二进制数转换成格雷码子程序模块图

(2)从高位到低位依次进行处理,将L 6.0-L 7.3的状态取反,输出到IA-IL对应的接口模块(见图5)。

图5 输出到IA-IL对应的接口模块图

(3)最后形成数据处理模块见图6,其功能是,在VD输入任何一个实数就能在IA-IL处输出对应的格雷码数据。

图6 数据处理模块图

3.3 滤波模块的设计

为保证闸(泵)站的水位数据满足水文遥测要求,需使压力式(超声波)水位计和浮子式水位计水位波动特性相一致,分析如下:

浮子式水位计滤波主要由2层实现,水位井本身的滤波和浮子式水位计自身的机械滤波。压力式 (超声波)水位计滤波也由2层实现,水位井本身滤波和数据处理软件滤波。首先采用标准水位井,两侧有着相同滤波特性的水位测井,其次在同一河道断面和同一测点测量取得浮子式/压力式(超声波)水位计数值波动数值/时间采样表 (见表1)。