闸门自动化系统在水库中的应用分析

李建军

摘要：水库闸门是水利工程中必不可少也是极为重要组成部分，闸门控制着水流的输送，掌控者水流的输送量与输送速度，在防洪与灌溉工程中起到至关重要的作用。在之前很长一段时间内，诸多水利工程都是靠着人力资源来完成水工闸门的监控与控制，这种方式不仅浪费了大量的人力还既有可能造成许多误差。在科技飞速发展的今天闸门自动化监控系统走进了人们的视野，对我国水利工程的发展具有重大意义。

关键词：闸门；自动化控制系统；远程监控；现场控制；应用管理

随着科学技术和网络信息技术的快速发展，采用计算机技术与网络设备相结合的自动化监控系统对水利工程的闸门进行监控，已经被越来越多的水利工程技术人员所接纳并应用。在计算机与网络技术的辅助下，水库闸门的监控系统得到了现代化的改造变得愈来愈趋于智能化。智能化的水库闸门监控系统具备敏捷性，能够快速地根据操作人员的技术指令以及水库水位的变化做出判断并执行命令。水库闸门的自动化监控系统还具有可靠性与稳定性，提高水利工程的运作效率。应用自动化监控系统并结合以太网科技，就可以对水库的水位以及闸门状态进行远距离监控。

1.水利自动化监控系统的发展现状

中国国土辽阔，所蕴含的水资源也极其丰富，但中国水资源的分布却极不均匀，又由于地形气候或者其他人为因素，在每年的夏季，总会有些地区出现旱情，与此同时也会有某些地区会发生洪涝灾害。这种时候，就要靠水利工程来进行灌溉或是防洪，以减少自然灾害为人民群众带来的损失。无论在哪种水利工程中，闸门都是不可或缺的重要组成。

随着计算机技术与网络信息传输技术的发展，水利工程逐步采用了闸门自动化监控系统，闸门自动化监控系统为水利工程节省了大量的劳动力，并通过网络渠道来完成信息的传输，加快了信息传输的速度，提高了水利工程的构建效率。通过智能化的操作系统，完成对闸门的监控与控制，可以及时地对历史数据进行分析统计，做出可靠的判断，完成技术人员的控制指令，甚至能够检测出水利工程中隐藏的故障，以便技术人员能够及时采取措施，排除故障，保障水利工程的正常运转。

2.闸门自动化系统

2.1概述

水库为实现水库管理现代化、充分发挥工程的社会和经济效益，采用网络技术构建了一种新型闸门远程监控系统，对闸门实现现地、集中和远程控制，为水库水资源的科学调度提供了技术支撑，为后期运行管理规范化和现代化奠定了基础。系统由管理处计算机局域网、闸门自动监控系统、图像监视系统组成。管理处局域网由服务器、交换机、闸门双机热备监控工作站、图像监控工作站以及各类查询工作站、办公自动化工作站等组成。局域网与省水利厅计算机网络间通过 2M带宽的光纤专用通道相联，构成广域网络结构，实现数据共享。闸门计算机控制系统、图像监视系统负责闸门的自动启闭和实时信息采集，实时数据包含闸门相关数据、水位数据、扬压力等实时数据，利用图像监视系统的屏幕，还可以进行防汛会商与展示。在与省网联接后，可在省水利厅远程操作现场闸门控制系统。

2.2系统工作原理

水库闸门远程监控系统由远程监控系统和现场控制系统组成。该水库闸门远程自动化监测与控制系统结合了软件和硬件集成系统，所涉及的技术，包括自动控制技术、传感器技术、网络技术、多媒体技术和信息管理技术等等。其工作原理为：使用现场安装的各种传感器实时采集水位、闸位等相关信息，通过集中处理后通过网络上传到远程监控中心，监控中心实时分析这些数据、查询，然后再通过网络发布实时控制指令，以实现对闸门的控制。

2.3系统特点

2.3.1无人值班运行

针对沿线排水闸运行次数较少、分布散的特点，在自动化远程监控的技术上，通过水位监测、实时图像传输、电源远程控制等现代化手段，实现了无人值守运行。

2.3.2远程控制直观

中控室是整个系统的调度中心，主控机作为上位机对闸门进行远程控制，远程监视功能主要就是技术人员可以从各级的监控终端中实时的看到各监视点现场的视频图像，同时还可以通过软件控制现场的摄像机镜头以及云台，使其根据需要调整光圈大小、焦距远近、变倍高低以及图像角度等，满足对现场多方位视频图像的监控需要。

2.3.3混合网络传输

针对不同的物理位置分布，选择合理经济的网络传输方式，为闸门远程控制提供传输通道，同时保证传输的可靠性和充足的网络带宽要求。

2.4电源远程控制

沿线闸门为排水闸，平时水位低于内河水位，均为自流排水，闸门常开，只在汛期水位高时关闭闸门。故闸门运行次数较少，设备无需长期供电，我们设计了电源远程控制，只要保证网络设备和PLC供电，其他设备的供电均由上位机远程控制PLC投入电源，延长了各设备的使用寿命，保证了各设备的安全。

2.5远程监控的实现

本系统采用的实时网络发布服务器软件和网络浏览用户软件，可以实现异地的远程监控，通过网络在遥远的地方，可方便地监控远方的设备。远程监控站的操作人员在输入正确的注册和密码检验后，可进入与现场监控上位机相同的监视画面，可发出操作指令通过现地监控上位机的I/OS-ERVER直接与现地监控单元的PLC联系，完成远程监控的任务。上级有关部门可利用远程客户机通过网络实现对闸门自动控制系统的远程监视和控制。闸门自动控制系统的监控信息接入局域网或Interne，t通过授权，上级部门就可以通过局域网或Internet监视和控制现场设备的运行状态和实时数据，而不必亲临现场操作，就可以控制工程运行和监视现场情况。

3.结束语

水闸自动化系统作为水闸业务系统中不可缺少的一部分，为水闸运行调度提供决策依据，进一步发挥水闸在服务社会、服务民生，保障新区水环境安全等方面的重要作用。今后，我们应总结经验，统筹规划，朝着“建设好、使用好、养护好”的方向，让水闸自动化系统能够更好的发挥作用，为水利事业添砖加瓦。

参考文献：

[1]边党伟.水工闸门自动化监控系统的开发与应用研究[D].兰州理工大学，2007.

[2]潘卫锋.皂河抽水站综合自动化研究[D].扬州大学，2007.

[3]聂玉帅.常庄水库闸门自动化监控系统应用研究[J].河南水利与南水北调，2011（16）：41-42.