闸门自动化监控系统在水利工程中的应用分析

工业技　！　Ｑ§　坌：　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮｔ　ＯＲＭＡＴＩＯＮ　

自动化监控系统在江苏大丰王港闸的应用　

张军’　姚善智　（１．江苏省大丰市水利局　２．江苏省大丰市王港闸管理所２２４１００）　摘要：本文结合江苏大丰王港闸的建设，介绍　『自动化监控系统的改造系统结构、控制系统、防雷保护系统、软件可靠性设　计方面的技术要领，为工程实践提供参考。　关键词：监控系统　软件　控制系统　中图分类号：Ｘ９２４．３　文献标识码：Ａ　１．工程概况　王港闸位于江苏省大丰市境内王港河上，属国家大型沿海挡　潮闸。废闸建成千ｌ９５９年７月，为钢筋式结构，总宽９６＋２５米，设　有ｌ９孔，其中第ｌ孔为通航孔，净宽６米，其余ｌ８孔为泄水挡潮　孔，每孔净宽为４米，总净宽７８米，设计最大流量１０６０立方米／　秒，日平均流量３０６立方米／秒。该闸为保证大丰市乃至里下河　地区防洪安全和经济稳定、高速发展发挥了至关重要的作用。　

２．自动化改造系统结构　大丰市二Ｅ港闸自动化改造按照闸门启闭现代化的原则设计，　该系统由王港闸计算机控制系统、视频监视系统组成，监控室设　两台工程机，一台用于监视现场，可在第一时间内近距离监视设　备的运行状况；另一台用于闸门启闭及其他设备的控制。为保证　闸门安全运行，设计中还提供手动控制和自动控制两种方式。　２．１计算机控制系统　２．１．１系统软件功能　测量与控制。对上、下游水位实时自动测量；闸门高度实时　ｒ１动测量；闸门开度自动与手动控制；实时巡测每台启闭机：［作　状态、雨量、潮位实时测量。　显示。图形化显示各实测数据和历史数据，显示闸门运行工　况，全面显示闸门电气运行工况，显示一次叫路各交流接触器开　关分合状态（对现场异常情况进行分析、判断发生故障原因，井　发声光报警信号），显示故障情况，显示参数设置。闸门高度和　上、Ｆ游水位现场显示，图表显示所有数据。　记录。闸门启闭时对昕测流量数据和闸开度、水位每隔一定　时间保存一组，闸门关闭时水位按设定的时间间隔测量，并带时　存入数据库，在　门启闭时记录启闭运作和启闭前后状态，记录　报警情况，打印各种实时、历史数据和统计数据及报警情况。　２．１．２界面与报表　监控界面图形说明：系统主界而：以王港闸全景　为背景。全　闸监控：１９孔闸门位置图形显示，闸门监视：除含有该孔闸门的　位置图形和开度数据显示外，还设有“开闸”、“关闸”、“停止”３　个模拟操作按钶ｌ和“上升…‘下降”２个运行指示灯，在输入口令　正确的情况下，还可设定上升或下降预置值，控制该闸门　升或　下降到某一预设的开度值；流量显示：按日、月、季、年显示流　量曲线和相关数据，给定时段内的累计进、遇水量；水位显示：　显示当前上、下游水位值；电气参量显示：显示每台启闭机的电　流值和开关的分合状态；故障显示：显示当前各孔闸门开度值，　各孔闸门故障（不到位，越限等）的统计记录，同时还能显示给　定段内的各次故障记录值；参数设置：不同操作人员拥有不　的　密码，密码分为两级，维护级人员在输密码和口令正确的情况　下，可对各种参数进行预置，对闸门开度进行预置及启闭操作。　２．１．３编程原则：本系统软件平台ｗｉｎｄｏｗ２０００，编程语言为　ＶＢ６．０，数据库结构语言为ＳＱＬ　ＳＥＲＶＥＲ６．０｝编程内容：动态显　示闸门运行；图形化显示监测数据。实时数据与历史数据趋势；　预置和随机设置闸门启闭控制；实时日、月报表，建立数据库ｔ　信息打印、图表输出；电气参数图；异常情况报警及分析记录。　２．１．４传输与通信：传感器信号传输。上、下游水位、闸门传　感器由标准直流电压信号控制，格雷码反馈信号传输经内部数据总线　测量后转换成标准信号，直接得到上、下游水位值和闸门开度；　闸门操作机构信号传输。闸门测控终端直流继电器输出开　关量信号，驱动中间继电器，控制开关柜中的交流接触器使启闭　机动作；通讯总线的数据通信。通信系统支持交互通信方式，各　工作终端采用挂接式人通讯网络。传输介质选用双绞线和同轴　线，各终端与上位机采用ＲＳ４８５通讯总线，冗余式传输网络，通　信系统发生故障自动报警。　２．２计算机视频监控系统　计算机硬盘录像监控管理系统，共设５个监控点。机房ｌ９台　启闭机设一台全方位彩色变焦摄像机，对启闭机的运行状态进行　实时监控；工作桥下设２台彩色变焦摄像机，对各挡潮泄洪孔情　况进行实时监控；闸上、下游各设ｌ台全方位彩色变焦摄像机，　对闸上、下游过往船只通航现状及闸上、下游水流形态进行实时　监视。视频监控系统能进行８通道、长时间、连续视频录像至硬　盘保存，视频摄像清晰度≥４００线，视频摄像最低照度０．２Ｌｕｘ，　可以随时查看历史录像，并可通过网络进行视频监控功能。　

PLC在闸门的自动化控制

一、引言

闸门的自动化控制是现代水利工程中的重要组成部份，它能够实现对水流的精确调控，提高水利工程的运行效率和安全性。PLC（可编程逻辑控制器）作为一种常用的自动化控制设备，广泛应用于闸门的控制系统中。本文将介绍PLC在闸门的自动化控制中的应用和标准格式。

二、PLC在闸门自动化控制中的应用

1. 闸门位置控制：PLC通过接收传感器反馈的信号，实时监测闸门的位置，并根据预设的控制逻辑，控制闸门的开启和关闭。通过PLC的程序控制，可以精确控制闸门的位置，确保水流的流量和方向符合要求。

2. 闸门速度控制：PLC可以根据设定的运行参数，控制闸门的开启和关闭速度。通过控制闸门的速度，可以避免因闸门开闭过快或者过慢而引起的水流冲击和能量损失，保证水利工程的安全稳定运行。

3. 闸门故障检测与报警：PLC可以实时监测闸门的工作状态和各个部件的运行情况。一旦发现闸门存在故障或者异常情况，PLC会及时发出报警信号，并记录故障信息，方便维修人员进行维护和修复工作。

4. 闸门远程监控与控制：通过网络通信技术，PLC可以实现对闸门的远程监控和控制。工作人员可以通过远程终端设备，实时查看闸门的运行状态、参数和报警信息，远程控制闸门的开闭和调节。

三、PLC在闸门自动化控制中的标准格式

1. 程序编写：PLC的程序应按照国际通用的编程语言进行编写，如LD（梯形图）、ST（结构化文本）等。程序应具备良好的结构和可读性，注释清晰明了，便于后续的维护和修改。 2. 输入输出配置：根据闸门控制系统的需求，PLC的输入输出模块应进行正确的配置。输入模块用于接收传感器的反馈信号，输出模块用于控制闸门的执行机构。配置时应注意模块的数量、类型和信号传输方式，确保与实际控制需求相匹配。

3. 信号处理：PLC应对输入信号进行滤波和处理，以消除噪声干扰和信号颤动。可以采用滑动平均、中值滤波等算法，确保得到准确可靠的信号。

自动化系统在水闸工程应用中的问题与解决方法

摘要：水闸自动化是指运用计算机技术和自动化技术来实现对水闸运行状态信息化的监测与控制，在水闸的管理中，自动化系统起到了很大的辅助功能。水闸自动化的管理和操作效果对水利部门的决策质量有比较直接的关系，同时，对于水闸设施的安全也有一定的影响。因此，自动化系统在水闸工程应用中受到了人们广泛的关注。

关键词：自动化；水闸

1 自动化系统在水闸工程应用中的问题

水闸自动化系统是利用自动化和计算机技术实现对水闸相关数据的自动采集和控制闸门设备的监控系统，主要分为视频监控和微机监控。目前，在各类水闸的新建及加固改造中，大多采用了全自动监测。从整体上看，已经完成的闸门自动化系统，大多都取得了良好的效果。其运行操作简单，数据采集方便，设备监控全面，很大程度上减轻了操作人员的工作负担，提高了工作效率。但仍然存在以下几个问题，只有解决了这些问题，自动化系统才能得到进一步的发展和推广。

1.1 设计方案存在不足

水闸自动化系统的目标是无人值守或少人值守，能大幅降低水闸工程的管理成本，但需要以智能化技术为基础，这就要求在自动化设计方案中提升规范性和精确性，规避可能发生的各项问题。但现阶段的水闸自动化系统的技术标准还没有完善，这也是导致许多自动化系统设计时出现了不合理之处。设计方案的总体构架是否合理、安全冗余量的大小是水闸自动化系统能否安全运行的先决条件。部分水闸自动化系统设计目标不明确、功能不齐全，对安全问题考虑不全面；部分水闸总体架构不合理，组网方案的安全冗余量低；部分监测项目不齐全、采集的点位不满足要求；部分保护功能不强，设备安全防护措施不到位，存在安全隐患，自检功能较差，不适合现场运行环境等，这些都是目前自动化系统设计阶段时的问题。

1.2 监测数据缺乏精准性

从水闸自动控制的特点来看，传感器监控的数据将会对控制系统的运行有着很大的影响。如果监控数据的精准性不足，就会使自动控制系统对水闸工程的真实状况难以做出正确的判断。目前，存在的问题主要是渗压、水位、闸门开度、闸门负荷、水体流速等缺乏精准性的问题。可能会造成自动控制系统在启闭闸门时出现错误，从而降低了工作效能。对闸门自动化系统来说，其监控结果将直接影响自动控制系统所执行的操作命令。

第４８卷第８期　２Ｏ１２年８月　甘肃水利水电技术　ＧＡＮＳＵ　Ｗ　ⅡＩＲ　ＲＥｓＯＵＲａ　ＡＮＤ　Ｈ　ＤＩ【０ＰＯＷＥＲ田　０ＬＯＧＹ　Ｖｏ１．４８．Ｎｏ．８　Ａｕｇ．，２０１２　

・设计与研究・　

闸门监控系统在兴电灌区的应用探讨　

林　旺　

（兴电工程管理局，甘肃白银７３０９１６）　

摘要：兴电灌区始建于７Ｏ年代末，受当时技术水平和经济条件的限制，干支斗渠全部采用螺杆式闸门，人工操作配　水，受人为因素影响，水资源没有得到合理的控制和调配，浪费严重。随着续建配套与节水改造项目和信息化试点项　目的实施，对干支渠闸门进行了自动监控改造，实现科学配水管理及实时监控，保证工程安全可靠运行，有效地节约　

和利用水资源。　关键词：兴电灌区；更新改造；闸门控制；实时监控　中图分类号：ＴＰ２７７　文献标志码：Ｂ　文章编号：２０９５—０１４４（２０１２）０８—００３７—０３　

１　工程概况　兴电灌区是大型高扬程电力提水引黄灌区。设　

８级泵站，提水流量９．６　ｍ３／ｓ，灌溉面积３Ｏ．１８万亩。　

具有一个庞大的干支斗渠群，现有总干渠１条，干渠　

２条，支干渠４条，支渠３６条，斗渠５０７条。渠系系　

统比较分散，灌区有水管所８个，基本按于渠、支渠　

划分。分布在所辖小灌区范围的中心。灌区对这些　

工程设施的管理模式是依靠人员的分工、定岗、定　

责，人为地获取所需要的各类管理信息，水资源没有　

得到合理的控制和调配。为此。兴电灌区通过续建　

配套与节水改造项目和信息化试点项目的实施。建　

成了水资源调度信息化管理系统．特别是利用计算　

机闸门控制系统。根据用水户需水流量对干支渠闸　

门启闭进行自动监控，为安全、经济、高效、可靠运行　

提供了保障。　

２闸门监控系统　

闸门控制是灌区水管理中实现水量分配、水资　

源调配的最终手段。兴电灌区所有可调节闸位的控　

制闸门均为手动和电动两种启闭方式，需要调节的　

闸门可以根据流量目标参数实现过流量控制和闸位　

目标参数自动调节：无需调节的闸门则根据上级调