宋亚威
海安市水利局丁堡闸管理所 江苏省海安市 226600
摘要：水闸应用自动化控制系统是水利工程调度运行的主要趋势，其应用效果十分显著。不仅能提高工作效率、优化管理模式，还能明显加强监控、控制，降低运行成。
关键词：自动化监控；水闸；运行管理
引言
在信息时代下，自动化、智能化的水闸调度运行是当前水利工程研究的一个热点方向。科学合理的水闸自动化控制系统不仅可以提高水闸调度运行效率，还能降低设备运行成本和管理费用，有较大的应用价值。
一、自动化系统在水闸工程应用中的问题
1、监测数据缺乏精准性
从水闸自动化系统角度进行分析，传感设备监测到的数据信息对于自动化系统需要采取自身的运动指令具有较为直接的影响。若其监测数据信息缺乏精准性，则会导致自动化系统对水闸实际状态产生错误的判断，并发出相应错误的指令，导致水闸出现开合动作失误问题。这时自动化系统不仅不能真正发挥出水闸工程的真正功能，甚至还会导致严重安全事故的发生，使人们的生命财产安全受到威胁。现阶段，自动化系统在水闸工程中进行应用过程中，这一类型的问题主要体现为水位、渗压、闸门荷载、闸门开度以及水体流速与流量等数据监测缺少精确性。同时在其监测数据缺乏精准性的作用下，将会导致自动化系统在进行闸门闭合期间出现错误的指令，使得水资源调度效率受到影响。
2、运行性能缺乏稳定性
通过对我国水闸系统抽样检测数据进行分析可以发现，一些自动化控制系统在后期不可进行良好运行的现象较为明显，致使相关工作人员还对水闸开合人工操作模式进行使用。在科学研究与分析后可以看出，自动化控制系统在刚刚投人使用时具有较强的运行流畅性，其验收工作也较为科学。但在其运行相应时间后，其运行性能稳定性快速下降，其中还会出现不可使用现象，致使工作人员只能使用人工操作模式。
3、系统实用性较弱
水闸自动化控制系统在实际应用期间，由于客观因素影响，对于专业技术能力较强工作人员招聘存在问题，只能对专业知识水平普通人员进行聘请。但自动化控制系统对于操作人员专业知识能力需求相对较高，使得一些基层工作人员不能熟练对水闸自动化控制系统进行操作，其中还有部分工作人员不会对水闸自动化控制系统进行使用。这也导致自动化控制系统在长期缺乏使用，出现系统运行卡死以及无法正常启动等问题，这也是水闸自动化控制系统实用性较弱的主要原因。
二、水闸自动化监控控制系统方案
1、安全监测系统
水闸运行的安全性，以及是否影响周边建筑，需要进行不间断地安全监测。考虑到水闸的闸墩、翼墙、消力池、导流堤等位置，对水闸安全运行的影响最为直接，因此要作为安全监测系统的重点，主要监测的数据包括水闸的渗压、扬压力、土压力等，通过数据的分析，判断水闸各位置是否有异常情况。关于水闸安全监测系统的设计，笔者建议采用分布式的网络结构，将其划分为管理单元、采集单位、传感单元、通讯单位几个部分，系统要布置多台监测主机和数据服务器，并在待监测部位，安装渗压计、扬压计和土压计，通过配置有塔式服务器的计算机，采集、归类、处理和保存渗压计、扬压计、土压计提供的数据。以上单元中，数据采集单元最为重要，由16个采集模块组成，并通过标准的通讯接口与监测主机连接。至于系统软件的选用，主要有采集软件、整编软件和分析软件，采集软件负责采集单元的通讯数据收集，软件启动后，选择性应用单点测量、巡回测量和定时测量等方式，收集采集单元所监测到的数据，并查询是否存在异常监测数据；资料整编的软件，是在采集资料后，整编和维护各种数据，然后自动生成报表，并自动打印，为满足整编的需求，软件应具备查询、添加、删减、修改、备份、恢复等基本功能；分析软件，用于分析水闸各监测部位的水平和竖向位移、压力水位和渗流量等，需有对应的数学模型辅助分析，最后同样能够自动生成报表。
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2、视频监测系统
视频监测系统，以直观的方式，观察水闸各功能的自动化运行情况，属于水闸自动化控制系统重要的辅助补充内容，其硬件设备包括摄像机、视频服务器、录像机、切换机、键盘和监视器。视频监测系统启动后，适时监测水闸上下游水位情况，以及启闭机房、闸门等设备的运行，在发现关键设备存在故障问题时，可根据视频监测系统提供的信息，予以及时排除。某水闸设置了一套一体化摄影机，用于监测上下游是否有漂浮物和船只，监测人员发现漂浮物或者船只危及水闸安全时，就能够发出报警。另外启闭机房、闸门和配电房和柴油机房等位置，都需要安装摄影机。视频监测系统自动化功能的实现，当前在国内尚属襁褓开发阶段，依然以人工监测为主，其中最主要的原因，笔者认为在于软件开发技术的滞后性，在此笔者建议引入其他工程领域中的视频监测技术，开发出兼具信息采集、分析、处理和报警功能一体的软件，以及搜集各种水闸安全运行数据的数据库，不断增加视频监控系统的支撑数据量，对所有视频监控设备的信息进行传输配置和网络调试，集中管理和控制视频信息的显示、回放、录像和云镜等，方可保证视频监测系统的实用高效性和安全可靠性。
三、自动化监控系统在水闸运行管理中的应用
1、运行监视和事件报警
定时采集机组、变电所、公用设备、线路开关、母线、闸门等设备的运行参数和运行状态，更新实时数据库。显示运行监视图、操作接线图等各种画面，以及各种一览表、测点索引等，定时刷新画面上的设备状况和运行数据，使运行人员可清晰地监视全站的运行状态、操作状态过程和报警信息。
2、远程控制
远程控制系统设备包括控制屏、传感器、执行元件等。其中，执行元件的命令来自调度控制中心。通过调度控制中心的命令实现远程控制系统的各项功能，包括闸门启动、闸门的锁定机构投入和解锁、闸门止水橡皮润滑水的投入和切除、水泵润滑水投入和切除、水泵的运行和停止等。
3、控制与调节
运行人员在控制台向LCU发出各种控制调节命令，监视操作全过程。操作命令可以包括以下几种:机组启、停，断路器的合、分，辅助设备的启、停等。
4、报表统计
根据对机组运行的管理需要，系统相应地设置各机组运行记录表。报表统
计包括发电机电量和温度量、机组流量、水头、机组的开停机时间等相关内容。管理人员只要输入相应的起止日期，就可以查询到该时段的机组运行情况记录和各机组的历史运行记录，可以按年、台、第次分别查询相应的项目。
5、自诊断及冗余管理
当计算机系统及各种单元发生故障或发生错误时，自诊断程序能正确判断出故障内容、指出故障设备，以便迅速更换。当主服务器故障时，能将控制权自动切换到备用服务器。
结语
综上所述，随着科学技术的全面发展，自动化系统在水闸工程中有了较为广泛的应用，但在客观因素影响下，其应用还存在着一些不足。因此可通过完善自动化系统不足、落实岗位培训与资质评估以及强化自动化系统运行管理力度等方法促进自动化系统在水闸工程中应用的完善，进一步促进水闸工程运行效率的提升。
参考文献：
[1]申林.自动化系统在水闸工程应用中的问题与解决方法[J].小水电，2015，（3）.
[2]毕军芳，程肖雪，刘大伟.围堤及水闸工程安全自动化监测系统构建[J].现代测绘，2016（05）.
[3]郭贵.自动化系统在水闸工程应用中的问题分析及对策[J].江淮水利科技，2012，（1）.
论文作者:宋亚威
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/25
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