陕西省交口抽渭灌溉管理局 陕西渭南 714000
在灌区用水管理中，斗渠为主要的管理用水末端，以交口灌区为例，斗渠闸门大约400多个，这些渠道闸门广泛分布在灌区各个角落，闸门均为渠道开口独立闸门，大小从300*300到800*800均有，这些闸门闸点都有以下特点：
一、斗渠独立闸门的特点
（1）距离电源较远，无法实现供电。
（2）闸门独立，且闸门及渠道较小。
（3）闸门在旷野中，且大部分为渠道直接开口，建立闸房和布设控制柜不易。
（4） 基层站点闸点缺乏信息化管理及应用人才。
二、斗渠独立闸门信息化改造需要
斗渠作为灌区用水输出末端，斗渠的自动化管理时灌区信息化重要的应用需求数据源，没有灌区末端应用水量数据，无法实现灌区管理过程自动化，
鉴于这些闸门以上特点，在信息化改造中对这些斗渠独立闸门采用集中闸点方式从可实施性和经济性上均不具备实施条件，需要一套低成本、简便操作的闸门控制系统，且拥有以下特点：
（1）体积小，便于在狭窄安装，在对闸点改造时不需要对原有设施进行破坏性改造。
（2）系统通用化，能适应大部分中小独立闸门，便于批量生产，在安装使用只需要通过简单设置即可完成应用使用，不需要非常专业的编程人员进行复杂编程，降低安装难度与设备维护时的成本。
（3）能适应野外环境，在未许可条件下有人打开机箱或攀爬，通过电话和短信向管理员报警。
（4）可实现就地/远程闸门控制，闸门开度检测，渠道液位检测，通过GPRS与上位机进行通讯。
（5）针对信息化发展的需要，配套一套通用采集软件，可对现场设备进行数据采集和通讯管理，这套采集软件需要有通用软件接口，通过标准规约可与组态软件及数据库实现良好连接
三、独立闸门系统的目的和意义
1）目的：
合交口灌区中小独立闸门的实用型单片机闸门控制系统，是单片机在交口灌区独立闸门控制中应用，包括野外安全性、系统稳定性、功能适应性、控制理论实用性等。
2）意义：
解决目前交口灌区中小闸门信息化改造不具备条件的困难，使交口局信息化系统渠道管理部分建设更加完善，提高用水调度管理水平，提高用水效率。
一套便于维护应用，只需要对照使用说明通过人机交换设置即可使用的管理系统便于安装和维护，降低使用成本。
四、独立闸门系统功能和实现方法
结合交口灌区渠道实际情况，构建一套完整的闸门控制系统，该系统由太阳能供电部分、启闭部分、控制器部分、液位测量等部分组成（见图一）
1）针对渠道分散式独立闸门的特点，采用直流电机作为动力源的隐蔽安装的启闭机，这个启闭机采用24V直流电源供电，便于在原有手动启闭机水泥台上直接安装，且除连接叶轮外，全部实现标准化，通用化。
2）采用近过传感器数经过轮盘齿数累加计算轮盘运行圈数，结合蜗杆螺距计算闸门开度，这个方式方便与启闭机一体结合，成本低，而且可以根据转速快慢判断是在框路运行还是已经带动闸门运行，是否有异物阻尼和故障----直流电机根据功率不同，转速不同，在计算闸门开度时就可将开始运行时速度过快的计数去掉，从正常运行时开始计算闸门开度
3）以STM32单片机为控制核心的闸门通用控制器，采用LCD12864液晶屏作人机对话，独立键盘实现就地控制，SIM900A-GPRS模块作局网站通讯，MAX485串口通讯模块实现与电子水尺通讯采集液位数据，采用光耦合继电器控制做电机控制。
4）控制器软件将所有牵涉到螺杆启闭机控制所需要的数据关系设置好，包括闸门量程、螺杆螺距、量水堰距离、渠道宽度、水尺地址、上位机地址等相应关系程序编写好并嵌入，现场安装和维护人员只需要通过面板上的需要控制器可实现简单面板设置就可以使用，不需要复杂的编程，
.jpg)
图一 闸门控制实验系统系统图
5）采用光传感器和声波传感器，在有人非法打开设备保护箱时或有人攀爬设备杆时，通过电话呼叫，短信呼叫两种方式向管理员报警。具体方式为：
（1）当维修人员在需要打开设备时，需要向该设备发送一条短信，否则，当有人打开机盖，光感应器得到信号，判断有人非法打开设备，报警。
（2）当声波传感器感应到足够分贝的声音，等待5秒，如果还是有声音，再等待5秒，连续15秒都能感受到足够分贝的声音看，说明有人攀爬或破坏（野外狭窄的渠道上不会有制造很大声音并连续的），报警。
6）在据管理计算机上开发一套针对这个产品的采集软件，这套软件只需要通过设置工作现场GPRS地址号码，数据传输数据库地址，传输方式，通讯规约选择等几种简单设置，即可完成通用性使用。包括APP服务程序、OPC服务程序、数据采集及数据库程序。
7）闸门改造后，因原有闸门和螺杆未更换，其闸门连接框漏在微调控制中对控制的影响较大，在采集闸门开度时根据闸门螺盘转速的快慢判断是否进入正式运行状态，判断后再进入闸门开度计数采集部分。
五、独立闸门系统开发情况
本课题为2017陕西省水利科技项目，从2017年8月开始实施以来，经过课题组人员艰苦努力，不断克服各种困难，包括温度、湿度、外界干扰等问题逐步解决，目前在交口灌区南干三支渠1斗安装一套，应用情况良好。
论文作者:王亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/14
标签：闸门论文; 灌区论文; 独立论文; 渠道论文; 系统论文; 用水论文; 设备论文; 《防护工程》2018年第27期论文;