水利工程中闸门自动化监控系统研究

赵旭春

（黄河水利水电开发集团有限公司，河南 济源 459017）

闸门自动化监控系统的使用可以对闸门的启闭、开度大小以及重要的图像信息进行收集和处理，同时还可以实现对闸门的远程控制。闸门自动化监控系统在运行工作过程中，主要包含中央控制系统与闸门现场控制系统，不但如此，其中还包含各种传感器、计算机网络等各种重要的系统组成部分。由于系统的构成复杂多样，因此在进行监控工作过程中，对于自动化控制技术提出了更高的标准和要求，需要充分发挥出自动化监控系统的功能优势，保证闸门控制工作的可靠性和安全性，对推动中国水利工程项目不断朝着更高目标发展打下重要的基础。

1 电气自动化技术在水利工程中的应用优势分析

随着中国科技技术的不断向前发展，电气自动化技术在使用工作过程中具有更高的运行可靠性，工作效率更高，同时控制效果更好，在水利工程项目当中应用非常普遍。电气自动化技术主要是通过对各种先进的传感器、控制器等设备的有效应用，实现对水利工程闸门系统的工作状态进行实时性监测与控制，在运行工作过程中，系统的电信号作为其中的主要输入信号，在经过信息的收集和处理之后，可以将其直接输送到控制终端系统中来进行处理控制台，对于所涉及到的信息进行分析之后，将最终的控制工作指令直接发送到对应对闸门控制系统当中，对整个闸门系统的运行工作状态进行掌控。

通过对多种不同类型的先进电气自动化技术的应用，在很大程度上节省了大量的人力物力成本，并可以在很大程度上提高水利工程项目闸门系统的运行工作效率，同时为电力系统的工作提供出实时性的监测，方便工作人员随时进行闸门系统工作状态的监测和了解。

1.1 节省大量的人力成本

在传统形式下，水利工程专门系统工程工作需要相关工作人员周期性地对系统的运行工作情况以及其中各种零部件的工作状态进行检查，尤其对于闸门的开合工作效果进行控制非常关键，在遇到一些紧急问题时，如果专门控制系统附近区域没有工作人员看管，很有可能会出现较大的安全隐患。因此，必须要投入一定量的人力资源来进行实时性监控，通过引入更加先进的电气自动化技术之后，对于闸门系统的控制工作而言，可以实现系统的自动化监测与控制，相关工作人员不需要频繁地对闸门系统进行检查，可以直接通过监控系统的功能，对闸门系统的运行工作状态进行实时性监测和控制，有效降低工作人员的劳动强度，同时对于闸门系统的监控工作效果更加明显。

1.2 提高系统工作效率

通过有效引入电气自动化技术，和以往的闸门工作方式进行对比，相关工作人员不需要亲自到闸门开关的位置进行操作，可以直接通过远程控制系统开关实现对闸门的自动化控制，并且相关工作人员还可以实时系统查看闸门的运行工作状态。通过使用电气设备有效替代人工的操作工作方法，可以在很大程度上提高闸门系统的自动化控制水平，可以提高工作人员的工作效率，有效避免一些人为性操作失误问题的产生，提高闸门控制系统的整体运行状态，保证水利工程项目各项工作开展的安全性和稳定性。

1.3 闸门系统运行安全性更高

在水利工程项目当中，闸门系统的运行安全性和稳定性是其中非常重要的工作内容，同时也受到了水利工程单位的高度重视。由于传统形势下闸门系统在工作当中，无法实现实时性动态化监控工作，通常情况下是在产生问题之后尽快发现和解决。通过电机自动化技术的有效应用，不但可以快速实现闸门的开启和闭合，同时还可以通过系统设置，在闸门系统的运行工作过程中，对于其中一些关键性数据信息产生异常问题时，提前做出故障判断，同时通知到专业的工作人员及时进行处置，避免在后续的运行工作过程中产生问题，整个系统的控制工作减少了人为性失误所产生的影响，有效保证水利工程闸门系统运行工作的安全性和可靠性。

2 闸门自动化监控系统的组成

水利工程项目在闸门监控系统的构成方面包含多个环节，属于一项相对比较复杂的系统组成部分，在监控系统内部包含大量的控制子系统和分块工作单元，在总监控系统的控制工作条件下，可以有效完成各项自动化控制工作。在各个不同的控制工作单元当中，可以有效完成系统化集中控制、现场操控以及数据信息收集等一系列操作，其中闸门自动化监控系统主要包含闸门控制系统、集中控制单元以及所对应的PLC 现场控制工作模块[1]。

2.1 闸门控制系统

闸门控制系统当中的卷扬机，可以为闸门提供充足的动力，同时通过运用精确度更高的旋转式编码器设备，可以有效保证数据信息收集和传输工作的准确度。编码器可以有效获取电动机转轴在工作过程中的对应启闭位置情况，同时还可以直接反映出闸门所处的具体工作位置，将其中的各种信号有效转化成格雷码。在闸门监控系统当中的PLC 控制工作元件，可以在接收到隔离码之后，对其工作位置展开准确定位工作，同时将所涉及到的工作配置信息及时地反馈到终端控制系统内部。闸门自动化监控系统在运行工作过程中，涉及到大量的重要传感构件、信息通道以及远距离操控系统单元等，其中传感部件是该系统当中比较常用的设备之一，其功能和作用是实现对现场项目工程施工的精确测量，同时可以有效判断出信号传输的准确性，找到有效的信息传递路径，保证信息传输的工作效率。数字型的闸门传感器，可以将其划分为编码式和计算式2 种方式，通过使用数据化控制工作原理，可以对脉冲定位工作角度进行精确测算，同时将所涉及到的数据信息进行收集。信道的传输工作会直接影响到整个系统工作的安全性和稳定性，因此对于闸门自动化监控工作起到的作用和效果非常明显，基于信道控制闸门，可以有效建立起中间站之间的信息通道，并且以不同的形式展开数据信息的快速传输与信息接收[2]。不但如此，闸门自动化监控系统在工作过程中，可以实现远程化系统控制，并且保证在夜间环境条件下实现安全作业远程控制工作单元，所包含的系统部件相对比较复杂，使运行工作更加稳定，作为单独运行的工作站，可以实现本地控制和远程数据信息之间的实时性收集，保证远程数据信息的快速传输，并且在计算机系统当中完成信息编辑和程序编程。

2.2 PLC 现场控制工作单元

通过使用PLC 控制技术展开现场控制和分析，可以有效提高现场系统控制工作的精确性，不但可以准确地接收隔离码，并且还可以将闸门的位置进行精确定位，有效判断闸门工作过程中的所处位置，同时可以全面实现对整个闸门启闭工作状态的实时性掌控。基于PLC 作为现场控制工作单元，首先可以通过显示屏的形式快速显示出文字图像信息，同时还可以精确地反映出闸门在工作过程中的启闭工作状态，以及闸门内部水位高低情况；基于PLC 控制工作模块，可以将该工作环节划分成多个不同的操作工作流程，可以实现远程现场的系统控制，同时该控制工作环节相互之间可以实现独立工作，在系统单元联合作用条件下，可以保证闸门控制系统的工作稳定性[3]。PLC 控制工作单元可以对整个闸门的启闭工作参数进行设定，因为PLC 控制工作单元的安全工作系数相对较高，并且具备一套非常完善的报警工作程序，如果产生安全故障问题，PLC 控制工作单元可以及时启动警报程序，并向工作人员进行预警。

2.3 集中控制工作单元

集中控制工作单元当中具有多种不同类型的操控按钮，不同的按钮也代表着不同的操作工作程序，相关工作人员在进行实际操控工作当中，可以通过选择集中式的控制工作方法，对不同工作模块所发出的操控工作指令进行传输。与此同时，在自动化控制工作程序当中，因为具备更高的智能化控制工作特点，相关工作人员只需要在闸门操作系统内部输入对应的参数数值，即控制整个控制系统的工作状态，实现对整个闸门操作系统的自动化操作，提高闸门的自动化工作质量和稳定性。

3 闸门自动化监控系统所具备的主要功能分析

首先，必须要具备更加完善的系统化控制工作功能，可以实现对整个水利工程项目闸门的精确控制，比如可以对所有的闸门启闭故障、应急处理等问题进行解决。通过闸门自动化控制系统还可以实现实时性收集。监控系统可以自动收集水位信息，对闸门的移动工作状态进行有效控制，并且对其中的相关状态参数数据信息进行进一步控制和处理，水位数据方面主要包含闸门前后的水位高度、拦污格栅的堵塞情况以及水位高低等。闸门的移动工作状态主要包含闸门的位移数量、闸门的运行工作方向、闸门飞车、下滑运行状态。电机运行工作过程中，主要的数据信息包含电流电压以及电机线圈温度等相关测试数据，其中闸门的所有重要参数信息都会自动记录到监控系统当中，为后续工作人员的数据查询和使用提供保障。

其次，关注闸门运行工作过程中的参数信息以及工作状态信号，进一步完善闸门检测系统的各项功能，保证闸门运行工作过程中的状态和稳定性符合水利工程项目的工作要求。在闸门自动化监控系统的工作过程中，可以对闸门的实际开度大小以及运行工作状态进行监测，系统可以对传感器中的数据信息以及所获取的标定数据进行判断，同时在监控系统监测过程中，如果故障障问题产生的具体形式属于一些比较简单和常见的问题可以自行进行调整，如果产生一些比较严重的故障问题时，会发出相应的警报工作信号，提醒工作人员及时进行处理。

最后，闸门自动化监测控制系统具有强大的人机互联控制功能，相关工作人员可以基于人机交互功能页面，有效获取闸门各环节的工作状态以及关键性的数据信息，整个操作流程相对比较简单，与此同时，该系统在工作过程中还具备更强的自我诊断、系统检测等多项功能。该系统在日常工作当中，可以对各种系统控制工作问题进行诊断和分析，有效判断故障问题产生的具体位置，同时发出相应的预警工作信号，通过自我诊断控制工作方法，可以对闸门系统的各部分软件进行实时性监控，有效防止闸门在工作过程中产生严重的故障问题。

4 水利工程项目中闸门自动化监控系统的具体应用

由于闸门自动化监控系统在水利工程项目中的应用优势非常明显，因此需要对该系统的使用工作方法进行有效掌控。首先，因为该自动化控制系统在工作过程中具有更高的实时性效果，可以实现对PLC、IPC主机的系统的快速处理，同时设置出相应的响应以及对应的储存器软件，可以实现各种监测数据信息的快速传输。其次，该监控系统在运行工作过程中具有更强的可靠性系统，在外部运行环境条件较高的情况下，具有更强的外部因素抗干扰性能，可以有效保证系统长期运行工作的安全性和稳定性。与此同时，通过该系统的有效使用，具有更强的可维护性效果，即闸门自动化监控系统当中各种控制工作设备，可以完成自我故障诊断工作，并且有效结合水利工程项目施工现场的工作情况以及不同的工作特点，对各环节产生故障问题的零部件进行及时检查与更换处理。在进行软件故障问题的检测工作当中，可以精确地检测到各工作任务的级别高低，并且还具备方便实验可隔离故障点断开、区分客户换设备及项目工程当中可以全面提高水利工程项目的运营工作质量和工作可靠性。闸门自动化监控系统当中包含多个不同的衔接点，由于该系统相互之间彼此独立存在，每一个对应的工作节点和子系统退出工作过程中，不会对其他系统产生明显的干扰和影响，当某一个节点或者是子系统产生严重故障问题时，也不会对其他系统的工作状态造成干扰。

5 闸门自动化监控系统的未来发展工作方向

可以实现故障问题的智能化诊断和处理。在一个完整的闸门自动化监控系统当中，闸门长时间地使用不可避免会产生各种不同类型的故障问题。由于传统的检修的方法所需要的时间较长，同时对故障问题的处理工作效率偏低，通过有效使用电气自动化技术，在闸门自动化监控系统当中发挥出的作用优势会越来越明显。通过闸门自动化监控系统的应用，可以准确地判断故障问题产生到具体位置，同时还可以基于传感器有效获取其中的各项异常参数信息，有效判断故障问题产生的根本原因，然后增派专业的技术人员对其进行维修处理，充分实现闸门系统的自动化控制。

对更加先进的人工智能技术的有效应用。维修工作人员在进行闸门系统设备维护工作过程中，需要投入到大量的工作精力，对系统运行工作状态进行检查和分析。随着电气自动化技术的全面应用，各种人工智能技术将会越来越成熟，基于电气系统的全面优化和完善信息端的电气系统，已经可以保证更加安全稳定的工作和运行，同时在后续的发展工作过程中，会在闸门自动化控制工作领域当中融入更加先进的人工智能技术，可以有效提高闸门系统的控制效果，提高水利工程项目的整体运行质量和稳定性。

6 结语

综上所述，在水利工程项目建设工作过程中，闸门是其中非常重要的组成部分，直接关系到水利工程泄水工作的安全性和稳定性。由于以往的水利工程闸门控制系统自动化程度有所不足，因此在使用过程中会存在一定的弊端和缺陷，通过引进更加先进的自动化监控工作系统，可以有效保证水利工程项目的整体运行质量和控制效果，保证水利工程项目的各项功能得到有效发挥。