自動化測控系統(tǒng)在水閘工程中的運用

曾煥祥

(廣東省源天工程有限公司，廣東 增城 511316)

水閘工程中運用自動化測控系統(tǒng)，應該著重強調(diào)各種自動化測控設(shè)備、相關(guān)系統(tǒng)的運用，構(gòu)建完善的水閘工程測控形式，真正意義上增強發(fā)揮先進測控方式的作用和價值，達到預期的自動化測控處理目的。

1 工程概況

為了解決某河片區(qū)流域面積約32km2的內(nèi)澇問題，在河口建設(shè)了大流量排澇泵站和泵組5孔進水閘和5孔出水閘，以及滿足內(nèi)河Ⅶ級通航要求的大型水閘(中孔閘門32.0×6.5m)，2邊孔工作閘門(15.5×6.5m)，并在另一聯(lián)通支流河口建設(shè)3孔(單孔寬8.0×6.0m)上翻式的平面截流擋水閘。之前沒有完善的自動監(jiān)測和水位監(jiān)控系統(tǒng)。在汛期和海潮疊加影響，每次當閘門打開或關(guān)閉時，特殊的防潮裝置必須監(jiān)控水位，并確保開關(guān)在一起合作。不但工作強度高，而且故障不容易觀察，導致開門高度不均、閘門未關(guān)、船撞閘門等事故。以前在雨霧天氣、夜間等能見度較低的情況下，操作容易出錯，為了加強項目的安全運行和效益，為確保相關(guān)的工程項目能夠和現(xiàn)代化的閘門管理要求之間相互適應，需健全其中的技術(shù)設(shè)施的管理模式，充分發(fā)揮安全運行的優(yōu)勢、技術(shù)作用。從水閘工程的情況而言，自動監(jiān)控系統(tǒng)屬于非常重要的部分，涉及到控制的部分、監(jiān)控的部分、視頻監(jiān)控的部分、遠程傳輸?shù)牟糠帧?/p>

2 自動化測控系統(tǒng)在水閘工程中的運用原則

對于自動化監(jiān)控系統(tǒng)來講，在應用的過程中應遵循“無人值守”的基本原則，盡量減少值班人員的數(shù)量，相關(guān)工作領(lǐng)域中可使用分層性、分布性的開放式計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)，設(shè)置三級的層次，主要就是遠程控制級別、主控制級別、現(xiàn)地控制級別，分成三個控制權(quán)限，切換的過程中不會出現(xiàn)擾動的現(xiàn)象?？刂齐娫措x設(shè)備越近，對控制的要求就越高依次順序是：地方性、可控性和遠程性。遙控必須經(jīng)過獲得相應的授權(quán)之后才可以應用，如果系統(tǒng)中的授權(quán)或者是控制程序存在密碼，管理人員就要在辦公樓區(qū)域的主控制室內(nèi)集中性的明確工作要求，該辦公樓距離船閘的主控制配電房約280m，距離另一聯(lián)通支流河口閘主控制配電房約6.5km。實時性的運行數(shù)據(jù)信息、閘門開度數(shù)據(jù)信息、水位曲線數(shù)據(jù)信息、壓力數(shù)據(jù)信息等，將通過網(wǎng)絡(luò)傳達到遠程控制層上，利用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和現(xiàn)場區(qū)域的控制層之間相互通信，有關(guān)人員利用現(xiàn)場區(qū)域中的監(jiān)控界面，就可以將設(shè)備參數(shù)和具體狀態(tài)顯示出來，結(jié)合實際情況發(fā)出一系列的指令，之后現(xiàn)地的監(jiān)測層次來完成指令任務(wù)，不僅屬于系統(tǒng)最后的部分，也是最高優(yōu)先終端[1]。它接收各種傳感器和執(zhí)行構(gòu)件的輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)，可以對機械設(shè)備運作的參數(shù)信息、狀態(tài)信號等采集出來，并且還能全面、準確性的接收上級部門所提出的監(jiān)控指令，對網(wǎng)站中的各類數(shù)據(jù)信息實時性上傳處理，最終達到執(zhí)行器邏輯控制的目的。

3 自動化測控系統(tǒng)在水閘工程中的運用措施

3.1 閘門自動化測控系統(tǒng)的運用

3.1.1 閘門的啟閉系統(tǒng)的調(diào)控處理模式

一般情況下，閘門啟閉形式主要就是通過較為先進的微機技術(shù)，實現(xiàn)最終的自動化調(diào)控目的，也可以在進行工程檢修操作、現(xiàn)場區(qū)域出現(xiàn)緊急現(xiàn)象的時候，通過現(xiàn)地層面的控制柜設(shè)備實現(xiàn)最終的控制目的?，F(xiàn)地控制柜可以全面采集閘門的數(shù)據(jù)信息，進行數(shù)據(jù)的有效管理，集中化的對閘門進行啟閉處理。同時，還能接收相關(guān)的集中控制層指令，向著上位機層面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)信息。

本工程創(chuàng)建獨立性的平臺與系統(tǒng)，利用有關(guān)的操作面板處理，實現(xiàn)每個現(xiàn)場機械設(shè)備的監(jiān)控目的?，F(xiàn)地控制柜位于每個閘門啟閉室的內(nèi)部區(qū)域，使用KDY-IA閘門開度控制儀的機械設(shè)備針對現(xiàn)地層面進行合理的監(jiān)控。另外，人機操作界面的顯示器為LED數(shù)碼設(shè)備，可實現(xiàn)最終的開度顯示目的。每一個閘門開度的控制設(shè)備，都可以通過相關(guān)的通信模塊進行融合處理，最終形成相應的總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在有關(guān)的控制柜設(shè)備面板區(qū)域合理的配置控制權(quán)限開關(guān)，在其與現(xiàn)地的位置距離很遠時，集控層就會出現(xiàn)操作無效的現(xiàn)象，所以在遠程控制的過程中，需對現(xiàn)地層進行權(quán)限的釋放處理，由集控層面合理控制[2]。

3.1.2 對閘位高度檢測、閘位數(shù)據(jù)信息處理的模式

在自動化測控系統(tǒng)中，用精確度較高的絕對類型旋轉(zhuǎn)編碼器聯(lián)合微處理機設(shè)備對閘位高度檢測，可以有效的監(jiān)測閘位情況；在設(shè)備運用的過程中能夠?qū)y量操作過程中的精確度，維持在mm級別，直接輸出其中的閘門開啟高度數(shù)據(jù)信息，同時，在應用智能化測量儀器的過程中，需要對零位數(shù)據(jù)值、方向數(shù)據(jù)值、高度數(shù)據(jù)值等合理設(shè)定處理，完成設(shè)定操作以后保持不變的狀態(tài)。

在本工程中，高度識別是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵控制?？刂撇捎眠M口高精度絕對轉(zhuǎn)子和工業(yè)微處理器組成的智能多向測量的機械設(shè)備，應用在閘門的位置檢測工作領(lǐng)域，保證精確度與mm級別的標準相符。

3.1.3 外海潮位和相關(guān)內(nèi)河水位

相關(guān)的工作領(lǐng)域中需要注意，所應用的激光測量設(shè)備必須符合標準，可以高效化、準確性的實現(xiàn)海水潮位測量處理目的，將相關(guān)激光液位的測量范圍控制在0.2-100m內(nèi)，誤差設(shè)定在2mm，不可出現(xiàn)傳感器設(shè)備和液體之間相互接觸的現(xiàn)象。按照本工程閘門過水斷面測量的水位差，進行過閘流量與整體排水數(shù)量的計算。

在本工程外海潮位與內(nèi)河水位具體的監(jiān)測工作以及相關(guān)的排水量信息內(nèi)容采集和計算工作領(lǐng)域中，可以使用激光測量設(shè)備，需要注意，關(guān)鍵部位的測量應引進國際上先進的激光測距儀設(shè)備，傳感儀不能和液體之間相互接觸。

3.1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、報表系統(tǒng)

在自動化測控系統(tǒng)中，在線計算采集的事件內(nèi)容和計算處理所采集的定時數(shù)據(jù)信息，將各類運行日志和統(tǒng)計報表打印出來。此期間應該進行泄水量的統(tǒng)計處理，微機自動監(jiān)控系統(tǒng)需要結(jié)合每個時段的泄水數(shù)量統(tǒng)計處理，需將資料內(nèi)容進行保存；準確記錄事故信息、故障信息、參數(shù)越限信息等，同時統(tǒng)計機械設(shè)備的運行時間數(shù)據(jù)信息，并將水閘開閘日期、操作信息、下游與下游水位信息等存儲在報表中，便于進行合理的管理。

所有已經(jīng)采集完成的數(shù)據(jù)內(nèi)容、檢測信息，都必須要使用在線系統(tǒng)自動化的進行計算處理，最終生成日志內(nèi)容、報表內(nèi)容，然后打印輸出。

1)對泄水量進行統(tǒng)計的過程中，可結(jié)合時間段的情況，分成每個月的統(tǒng)計內(nèi)容、每年的統(tǒng)計內(nèi)容，便于合理保存數(shù)據(jù)值。

2)事件或者是故障問題的統(tǒng)計記錄環(huán)節(jié)中，可按照時間節(jié)點每個月、每年進行統(tǒng)計處理，明確問題的發(fā)生次數(shù)、具體的情況，保存所有的信息。

3)重點記錄參數(shù)越過限制的情況，使用微機設(shè)備自動化的監(jiān)控系統(tǒng)，每個月、每年進行參數(shù)邊界條件的分析和記錄， 存儲到系統(tǒng)內(nèi)部區(qū)域。

4)對于所有設(shè)備的運行時間來講，可以將其當做一個運行條件、運行壽命和安全以及運行安全評估的依據(jù)將是數(shù)據(jù)庫中運行期間各類數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，主要涉及到開啟時間的信息、操作人員的基本信息、上游水位和下游水位的信息、露天排水、閘門高度等參數(shù)。并且還需進行各類報表內(nèi)容的的打印處理，主要就是日報表和月報表[3]。

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運用

從本工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)情況來看，主要就是在水閘工程中設(shè)置變焦變倍類型的攝像機設(shè)備，確保水閘工程控制室的相關(guān)操作臺，能夠更好的監(jiān)測水閘和周圍場地的情況，對其進行安全管理。重點將食品監(jiān)控系統(tǒng)、微機測控系統(tǒng)之間整合在一起，增強信號傳輸?shù)目煽啃浴１卷椖恐胁捎脴藴驶腃/S、B/S雙重結(jié)構(gòu)，這樣便于開展遠程控制與管理工作、WEB瀏覽操作。在系統(tǒng)實際運行的過程中，應該具備一定的自動化圖像切換功能與掃描功能，可以按照系統(tǒng)所設(shè)定的時間要求，在已經(jīng)設(shè)置完成的終端設(shè)備上面，將圖像顯示出來并且自動化的切換處理，同時將各個視頻點的圖像顯示出來，自動化掃描處理每一個全方位攝像點，這樣可以全面了解和分析每個監(jiān)控點范圍之內(nèi)的運行狀況。與此同時，利用圖像手動切換的方式進行處理，技術(shù)人員在現(xiàn)場就可以按照水閘工程的情況手動性的切換圖像。另外，相關(guān)的圖形具有可控性的特點，系統(tǒng)能夠進行攝像機的可變鏡頭全方位的控制、操作，便于為水閘測控人員提供準確的圖像內(nèi)容。在操作期間利用微機設(shè)備就能夠觀察很多攝像點的圖像，通過多個畫面的形式將其顯示出來，進行圖像的保存處理、回放處理、流量控制等；這樣在合理處理圖像的情況下，能夠幫助測控人員掌握現(xiàn)場的工程運行實際情況，開展相關(guān)的監(jiān)測管理工作，增強水閘工程監(jiān)管的有效性，將先進的測控技術(shù)、機械設(shè)備等功能作用發(fā)揮出來，確保在新時期環(huán)境下增強水閘工程的自動化測控有效性和可靠性。

4 結(jié) 語

綜上所述，在水閘工程中運用自動化測控系統(tǒng)，應該遵循相應的基本原則，同時在構(gòu)建系統(tǒng)期間也應該結(jié)合水閘工程的測控需求、管理需求等，完善有關(guān)的測控系統(tǒng)形式與模式，利用有效性的方式開展各項測控管理工作，充分發(fā)揮自動化測控系統(tǒng)與技術(shù)在水閘工程中的作用價值，保證水閘工程的良好管理與測控處理。