闸门监控系统在水利工程中的应用

黄永红 王远超

摘要：闸门监控系统是现代水利工程的重要的组成部分，是现代科学技术进步的集中表现。通过自动化、智能化的加入，提高了闸门监控的高科技水平，增强了监控效率，真正实现了由传统闸门的手动操作控制到自动化控制，让闸门的监控变得更为安全可靠。本文所谈论的就是这种高科技化的闸门监控系统。

关键词：水利工程;闸门;控制;

如今，传统闸门手动操作的控制方式已经转变为计算机控制自动化远程监控的作业模式，闸门监控变得更加安全、便利，这是水利工程现代化的集中表现。

1.闸门监视系统的构成

闸门监视系统由传感部件、信道、远程控制单元三部分组成。传感部件包括制动位置传感器、水位传感器和一些野外测量用具，用于感受信号、测量信息。信道承担着整个系统的如控制中心和制动控制、各站点间的通信任务，负责整个系统的稳定运转，可靠性和稳定性是其首要条件。远程控制单元是闸门监视系统的神经中枢，通过网络系统对闸门进行远程操作与监控，承担收集、处理、存储、反馈各种数据信息、发布命令、进行预警等职责。

2闸门自动化监控系统的功能分析

首先，该系统的控制功能较为完善，可使水利工程的所有闸门都能得到精准控制，如闸门的启闭和应急处理等。其次可采集闸门运行的参数及状态信号。科学的闸门监测系统可有效控制闸门运行的模式及状态，同时也可控制闸门的开度，采集电度量，以此了解闸门的运行参数和状态信号。再次，系统可实现人机联系，操作人员可充分利用人机界面获取多个闸门的工作状态信息，其操作相对便捷，能够判断故障的具体位置，并且也可发出故障诊断信号。最后，自我诊断也可实时监控闸门系统中的多个软件，从而将无法展现作用价值的软件自动转换至其他设备的常用软件。

3.现代闸门监控系统对于水利工程的重要意义

现代闸门监控系统在水利工程建设中得以广泛应用，在工程建设和施工中，闸门监控系统利用了智能技术和信息技术，加强了闸门控制的准确性，提高了水利工程运行的稳定性与可靠性。以下笔者就将从三个方面简要分析现代闸门监控系统对水利工程的意义和价值，希望能够为从业者提供有价值信息。

第一，现代水利工程技术先进复杂，单凭人工操作已经不可能满足提高管理效率的需要，也无法处理大量的数据信息，只有高度自动化、智能化、信息化的远程操作的闸门控制系统能够满足要求。因此，建立现代的自动化的远程操作的闸门监控系统就成为水利工程发展的必然要求。

第二，我国地势复杂，水资源分布也是复杂多样，存在着较严重的水资源污染问题。这为水利工程的建设和管理增加了很大的难度。保护水资源、提高水利工程的建设和管理质量、提高水资源的利用率，必须通过建立现代闸门监控工系统，通过先进技术进行高度集成的管理。

第三，现代闸门监控系统不同于传统的闸门控制，通过信息技术的加入，实现了信息的自动获取、传输和自动处理、共享，实现了对相关数据信息的实时处理和合理科学的规划。同时，闸门监控系统将原本分散的各站点结成一个完整的网络，协同各相关部门共同参与管理，提高了管理的效率。

4.水利工程闸门监控系统的应用案例

以某水电站的的闸门监测系统为例，该水库由超声波流量测量子系统、自动闸门监控子系统、水情遥测子系统等系统共同构成水库制动控制自动化系统。其中包括一个闸门测控中心，一个测试水量或雨量的遥测站，一个超声波测流量的测试站，三个测量降雨量的遥测站，以及一个三孔闸门的自动监测站。在水库的水道入口，还设有一个主要由人工操作的闸门以控制进水量。在水库电站开始进入工作状态时，水库工作人员会电话联系闸门操作人员，由其对闸门进行手工操作，调整闸门控制水库进水量。此时闸门的控制模式还停留在传统手动模式下，工作强度高、效率低。同时，由于水库的水位变化是由人工监测，存在着一定的滞后性，所以经常是水位变化已经形成危害才能发现并做出反应，不利于水库作用的发挥。本文以此为例，在现有设施的基础上，优化整合水电站的控制系统，以高度自动化的监控系统代替传统的手工操作，提高水电站的监控管理效率。

4.1闸门控制方式

目前，控制闸门的方式主要有机械式、电气式，或是带有编程功能的电子控制器。而在区域控制闸门领域，控制闸门的方式则主要是手动控制、PLC进行控制、继电器接触器控制。一般来说，传统的闸门都是采用继电器接触器控制，在这里我们主要介绍手动控制和PLC控制。

1）手动控制模式

手动控制是指通过手动方式操作刀闸或手柄，以此实现对闸门的控制。这种操作有一个缺陷，即在开闸门时，闸门开启的高度要由操作人员用肉眼进行监控，如此就容易导致误差的出现。同时，由于不能使闸门开启高度一步到位，因此也会伤害电机本身。

2）PLC闸门控制方式

PLC控制主要以逻辑控制的方式自动启动或切换转换继电器，进入到工作状态，这时就可以进行具体的闸门控制操作。但需要注意的是，一旦逻辑电路中不只一个继电器，而是两个或多个，则逻辑电路的控制操作就会变得复杂，从而降低系统的可靠性和安全性。为保证闸门监控操作的稳定和安全，机电系统的综合性能就显得无比重要。这是因为监控系统是需要保持长时间的运行，而故障修理维护方便。在闸门升降时，部分闸门在遵循运动序列时会短时间停下，因此可以通过修改水位设置或者修改关闭和开启、间歇的周期来实现对闸门的控制。

4.2闸门的整体设计方案

经过研究论证，该闸门的整体优化整合设计方案如下：

1）闸门监控中心

闸门监控单元是整个闸门监控系统的核心，由带有人机界面的计算机监控中心和相关的外围设备组成。

2）现场控制单元

当前，采用总线技术是水库闸门监控系统的现场控制单元的普遍形式。在实际的操作过程中，先要根据水库的实际情况，在进水口的闸门前或者闸门后放入三个水位传感器，同时打开闸门监控系统现场控制单元的微处理器。由于微处理器在计算和数字通信方面具有强大的能力，因而实现了对闸门的远程精准控制。随着大量的智能微处理器被总线集成到一起，最后形成一个网络系统。

4.3选择适当的微处理器

一般来说，电磁干扰严重且复杂，环境湿度大，周边环境复杂且恶劣是闸门控制系统特别是现场控制单元所处环境的普遍特征，这就对其核心设备——微处理器的功能提出了更为严苛的要求。因此，那些具有抗干扰能力、抗湿能力强、能置身于复杂环境的微处理器就成为优先选择。目前，可以用于水闸测量和控制的机型有工业控制计算机、PLC以及单片机。这些机型各有各的优缺点，如工业控制计算机功能强大、优点突出，因此使用较为普遍，但移动不便、价格昂贵;PLC则与此相反，体积较小易携带，可靠性好，但价格较高，性能和适应范围不如工业控制计算机。

5.結语

通过以上分析与论述可以获知，闸门监控工系统既是传统闸门控制系统发展进步的结果，也是现代科技发展的必然要求。通过构建现代的自动化的闸门监控工系统，实现了闸门监控的自动化、远程操纵，提高了水资源管理的效率，提升了整体工程的管理能力，有效加强了污染防治能力和水资源利用的效率。

参考文献

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