闸门自动化监控系统在工程中的应用简析

摘 要：闸门自动化监控系统是水利工程中不可或缺的一部分，在船闸、大坝的安全运行过程中，更是起到了非常重要的作用。闸门自动化监控系统具有较多的优势，例如数据测量精确度高;系统便于操作和维护;可实现无人值班、少人值守;提升闸站的运行管理效率，安全可靠，经济实用。本文主要是对闸门自动化监控系统的工程应用进行简要的分析与探讨。

关键词：闸门自动控制;监控系统;工程应用

一、 闸门自动化监控系统的控制层级

闸门自动化监控系统，主要是通过与当代计算机网络技术的结合，对计算机网络系统中的通信设备和线路进行充分应用的过程，这样就可以使不同地理位置或者功能对多个控制信息设备采取互联的模式。自动化监控系统采用开放的、分层分布式体系结构，通常自下而上分成现地级、站控级，有的工程中会在站控级之上再设置管理级。新沟河延伸拓浚工程自动化监控系统具备现地级、站控级、管理级。

（一）站控级

站控级即计算机监控系统，由控制室内的多台计算机、服务器等组成，负责全站性运行监控事务。计算机监控系统内各计算机设备可以采集现地级设备上传的各类数据，并在显示设备上进行实时显示，使工作人员在中控室内即可监视站内设备的运行状态并对现地设备进行操作。系统具备报警功能，可以通过显示设备进行图像报警，也可以通过音响进行语音报警，使工作人员能够及时发现设备的异常并进行处理。系统可对运行数据进行统计、分析、存储。计算机监控系统还可以通过专用的通信网络与管理级通信，将站内设备运行状态和数据发送给管理级，实现了上级管理部门对闸站的远程管理。

（二）现地级

现地级通常根据其监控的对象种类划分为不同的现地控制单元，现地控制单元既可以自动监控站内设备，也可以由工作人员通过手动操作来监控站内设备。各现地控制单元分散安装于现地或者控制室内。现地控制单元主要通过各种测量和控制装置就地对站内各机组、辅机设备、配电设备、闸门开度荷重、水位等对象进行测量、监视和控制。现地控制单元的核心控制设备为PLC，新沟河延伸拓浚工程自动化监控系统的PLC总共配置了992点开入、448点开出、120点模入、64点温度输入以及CPU和通信模块，可以采集监控对象的信号，并按照CPU内置的控制逻辑，分析判断输入信号，发出控制命令。PLC自成系统，既可自主运行，也可接受站控级下发的控制命令。现地控制单元通常还配备触摸屏作为现地级的人机界面，以便工作人员在LCU屏前进行操作。

（三）管理级

管理级是闸站管理单位实施信息管理的平台，它与计算机监控系统、视频监视系统相连，获取闸站运行的各种数据和信息，向外通过Internet网与上级管理部门连接，对外提供经授权可查询的闸站运行状态和数据。管理级通常由计算机设备、网络设备、通信设备、安全防护设备、信息管理系统等软硬件构成。近年来随着无线网络以及移动终端的飞速发展，信息管理系统也开始以App的形式部署到移动终端上，进一步方便了管理人员对闸站信息的调阅，提升了管理效率。

二、 计算机监控系统网络结构

站控级与现地级之间通常采用以太网连接。根据拓扑结构主要分为星型网络和环形网络，根据网络冗余可以分为单网和双网。将这两种分类相结合则可以组合出单星型、双星型、单环形、双环形四种网络结构，每种结构在设备成本、布线繁简程度、施工成本、可靠性、故障率等维度上都有差异，应综合考虑选择合适的网络结构。站控级网络设备一般配置千兆级带宽，现地级网络设备一般配置百兆级带宽，如果数据量很大，或者对通信速率要求很高，可以全部配置千兆级带宽。新沟河延伸拓浚工程的计算机监控系统网络结构是千兆级带宽的单环网结构，具有较高的可靠性，在某个节点故障的情況下，依然能保证数据通过正常链路传输。

三、 视频监控系统

视频监视系统由前端设备、网络传输设备、控制设备、显示设备、控制软件等部分组成。视频监控网络通常独立于计算机监控系统网络，以保证视频监控网络和计算机监控网络的稳定性和数据传输速率。视频监控系统软件是与视频硬件配套的专用软件，安装在专用的视频监控服务器上。可以实时监视各监视点的情况，具有图像切换、分割显示功能;具有图像参数调整功能;具有音视频录像、检索和回放功能;具有快放、慢放、单帧播放功能，可实现图像抓拍，放大等功能;具有开放的数据接口，可实现信息发布、报警联动功能;具有多个操作员密码，多个操作等级。具有标准协议的以太网软件接口，支持Web浏览功能，允许多客户同时登录。

四、 结束语

综上所述，闸门自动化监控系统通过对现代计算机技术、网络通信技术、信息技术的高效利用，实现了对水利工程的相关设备实时性的监控，提升了水利工程运行管理的效率，很好地体现了自身的价值。随着水利工程对自动控制需求的不断升级、对智能化以及信息化需求的跟进，闸门自动化监控系统将起到越来越重要的作用，而未来对物联网技术以及无线通信技术的利用，将使闸门自动化监控系统能够更好地服务于水利工程。

参考文献：

[1]谷琛.远程控制闸门自动化监控系统的开发和应用初探[J].陕西水利，2018（z1）：181-182，185.

[2]刘国敏，张百敏，刘珏.南水北调东线工程泵站自动化系统设计与应用[J].水电自动化与大坝监测，2014（3）：52-56.

作者简介：周瑞平，南京河海南自水电自动化有限公司。