閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在某水庫工程管理中的應(yīng)用探討

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[摘　要]　介紹了湯河水庫利用計算機(jī)、電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)溢洪道和輸水洞閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控及其應(yīng)用效果,該系統(tǒng)的建成使水庫的工程管理和防洪調(diào)度進(jìn)入了一個嶄新的時期。整個系統(tǒng)具有功能完善、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便和精度高等優(yōu)點(diǎn),為水庫的安全運(yùn)行管理提供了有效保證。

　　 [關(guān)鍵詞]　湯河水庫 閘門 遠(yuǎn)程監(jiān)控   Application of the gate remote monitoring systemin Tanghe reservoir engineering management   Abstract:The paper introduces the monitoring system of the spillway and water-tunnel gates and its effect through using of computer andelectronics technologies in Tanghe reservoir.The systembringsTanghe Reservoir into a newperiod in engineeringmanagement and flood controldispatching.The system has the advantages of perfect function,stable performance,convenient maintenance and high precision,etc.It can guar-antee the safty for the safe of the reservoir. 　　 Key words:Tanghe reservoir;gate;remote monitoring   1　基本資料   湯河水庫位于遼寧省遼陽市弓長嶺區(qū)湯河鄉(xiāng)境內(nèi),是太子河支流湯河上的大型水利樞紐工程。水庫控制流域面積1 228 km2,是一座以防洪、城市和工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的水庫;百年一遇洪水設(shè)計,可能最大洪水校核;主體工程由土壩、溢洪道、輸水洞和水電站組成。水庫承擔(dān)下游遼陽市城市防洪任務(wù),城防標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇洪水,農(nóng)田防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水,保護(hù)農(nóng)田16•4萬hm2。每年工業(yè)供水量0•55億m3、農(nóng)業(yè)供水量0•63億m3、城市生活供水量1•4億m3。壩型為粘土斜墻壩,溢洪道設(shè)有2個溢洪孔,設(shè)弧形鋼閘門,閘門尺寸11 m×10•1 m,輸水洞弧形鋼閘門的尺寸3•2 m×4•5 m。 　　 2　建設(shè)閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的必要性   湯河水庫下游有遼陽、鞍山、營口等重要城市,水庫上游有著得天獨(dú)厚的自然環(huán)境,現(xiàn)已成為國內(nèi)最大的化纖基地———遼化、鞍鋼及遼陽城市供水的主要水源地。隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,湯河水庫特別是“引蘭入湯”工程的竣工及下一步“引細(xì)入湯”工程的啟動,必將在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著越來越重要的作用。但是,湯河水庫現(xiàn)行的工程管理方法還是傳統(tǒng)的人工管理模式,特別是閘門啟閉均采用現(xiàn)地控制,故障率高。這種人工管理模式嚴(yán)重地制約著水庫自身的發(fā)展和國家建設(shè)對水利工程的總體要求。因此,建設(shè)湯河水庫的閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水庫大壩的安全管理、閘門及防洪調(diào)度等方面的自動化是非常必要的。 　　 3　閘門控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)   湯河水庫大壩距管理局調(diào)度樓2 km,距遼陽辦事處辦公樓35 km,為方便水庫的運(yùn)行管理在大壩與調(diào)度樓之間架設(shè)一條多芯光纜,傳輸大壩運(yùn)行的全部數(shù)據(jù)、圖像,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電視監(jiān)控,這樣既滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笥挚杀苊饫讚?。除電視監(jiān)控外,閘門啟閉運(yùn)行、管道供水計量、雨量遙測、水文水情、大壩及電站運(yùn)行狀況等的數(shù)據(jù)均可通過該線路得到高保真?zhèn)鬏?并可通過已經(jīng)建成的微波通訊系統(tǒng)將信息傳至遼陽辦事處的辦公樓,使辦事處工作人員能隨時掌握水庫的運(yùn)行狀況,進(jìn)行科學(xué)管理和調(diào)度。 　　3.1　閘門運(yùn)行自動控制系統(tǒng)溢洪道及輸水洞閘門啟閉設(shè)計成分布式控制,經(jīng)現(xiàn)地電測傳感器采集信號并輸出,實(shí)現(xiàn)閘門啟閉現(xiàn)地與遠(yuǎn)程控制,閘門開度自動測量,閘門啟閉限位保護(hù)。必要時,管理局控制中心能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時監(jiān)控壩上設(shè)備的運(yùn)行,并可由預(yù)留接口實(shí)現(xiàn)與上級管理機(jī)的互連。閘門開度是決定下泄流量的重要參數(shù)之一,也是實(shí)際工程中靠人工方法難以精確定位的現(xiàn)場操作。按當(dāng)前閘門啟閉的要求安裝閘門開度的自動測量傳感器,啟閉閘門時,由傳感器獲取的數(shù)據(jù)傳入計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,完成開度的測量、顯示與遠(yuǎn)程傳輸;開度數(shù)據(jù)可在現(xiàn)場顯示,同時進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳給遠(yuǎn)端的計算機(jī);啟閉閘門時可以實(shí)時地觀察到閘門的開度,閘門運(yùn)行到上、下極限位置時由計算機(jī)自動發(fā)出限位命令,控制閘門啟閉機(jī)停機(jī),防止發(fā)生越位事故。啟閉閘門時可按預(yù)置的開度自動運(yùn)行到位后停機(jī)。 　　更新現(xiàn)有的啟閉設(shè)備,實(shí)現(xiàn)閘門啟閉的手動與自動控制,現(xiàn)地與遠(yuǎn)程控制,閘門開度的自動測量與指示,配合閘門的開度測量和對庫水位的檢測與數(shù)據(jù)處理?？刂葡到y(tǒng)由邏輯功能器件、指令操作器件、控制器件、測量指示儀表、指示儀表、控制箱和控制軟件等構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電測傳感器、閘門開度、一次儀表、二次儀表、數(shù)據(jù)采集卡、計算機(jī)及其軟件構(gòu)成。通訊系統(tǒng)包括計算機(jī)終端、調(diào)制解調(diào)器、通訊線路和計算機(jī)軟件等。防雷保護(hù)系統(tǒng)是自動化對全部的傳感器、通訊端口和動力電源加裝防雷隔離器,保護(hù)設(shè)備,減少雷擊的損失。輸水洞工作閘門液壓啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)對液壓主回路、動力油缸回路電磁換向閥等進(jìn)行集中控制。 　　軟件實(shí)現(xiàn)的功能:人機(jī)對話輸入開度后控制閘門啟閉到預(yù)置值,實(shí)時監(jiān)測、指示閘門開度狀態(tài),具有完善的報表制作功能,布完善的系統(tǒng)配置、安全保密等系統(tǒng)關(guān)聯(lián)功能。 　　本系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的繼電器控制模式,采用了固態(tài)預(yù)編程控制模組結(jié)構(gòu),固態(tài)程序不易丟失,一旦出現(xiàn)故障,直接更換模組,提高了控制系統(tǒng)的可靠性。 　　3.2　遠(yuǎn)程電視監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)組成:本系統(tǒng)能夠全面不間斷地監(jiān)視溢洪道閘門的運(yùn)行狀況,控制中心設(shè)在管理局調(diào)度樓內(nèi),距湯河水庫大壩約2 km,采用光纖傳輸視頻信號和控制電信號到調(diào)度樓監(jiān)控中心,再由微波信號無線傳輸?shù)竭|陽辦事處辦公樓,管理人員通過傳輸過來的數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行分析之后再下發(fā)指令。湯河水庫調(diào)度樓與遼陽辦事處辦公樓之間的微波信號無線傳輸設(shè)備具有兩級控制的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。 　　(1)信號的傳輸方式和監(jiān)控中心的組成。監(jiān)控中心接收水庫大壩端通過光纜傳輸系統(tǒng)傳送過來的各路攝像機(jī)視頻信號,視頻信號和控制電信號通過光端機(jī)變成光信號進(jìn)行傳輸,再經(jīng)過另一端的光端機(jī)變成電信號進(jìn)行處理,經(jīng)過處理還原成圖像。監(jiān)控中心主控設(shè)備由主控制臺、監(jiān)視器、長時間錄像機(jī)、系統(tǒng)控制計算機(jī)、視頻矩陣/切換控制器、視頻分配器、控制碼分配器、光端機(jī)和系統(tǒng)電源組成。 　　(2)前端設(shè)備。前端設(shè)備包括全天候攝像機(jī)、室外解碼器、光端機(jī)和電源等設(shè)備。全天候攝像機(jī)由彩色攝像機(jī)、三可變鏡頭、電動云臺和防護(hù)罩組成。全天候攝像機(jī)安裝在大壩左右岸、溢洪道上、下游側(cè)和電站內(nèi)等重要部位,用于監(jiān)視庫區(qū)、大壩、閘門、電站發(fā)電機(jī)組等實(shí)時運(yùn)行情況。通過該系統(tǒng)管理人員能夠?qū)崟r、直觀地了解和掌握水庫庫區(qū)、大壩、電站和壩下的現(xiàn)場情況,為水庫的工程管理提供了可靠保證。 　　3.3　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(1)系統(tǒng)構(gòu)成和軟件配置。湯河水庫計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由湯河和遼陽辦事處兩個局域網(wǎng)(LANa和LANb),再經(jīng)過微波通信線路連接構(gòu)成。整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)(Internet),在速率為10OMbps的高速信息交換環(huán)境下的企業(yè)管理信息系統(tǒng)下工作。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為Win-dows200O Server,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為Microsoft SQL Server,用戶環(huán)境網(wǎng)上瀏覽支持WWW,電子郵件支持E-mail,網(wǎng)絡(luò)域名管理支持DNS域名解析,客戶機(jī)平臺為Windows98、Windows ME等中文操作系統(tǒng)。 　　(2)設(shè)備配置。LANa和LANb兩個局域網(wǎng)均配置兩臺服務(wù)器,一臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,一臺數(shù)據(jù)交換機(jī)代替路由器,設(shè)14個終端;還配置了用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的網(wǎng)卡、掃描儀、網(wǎng)絡(luò)激光打印機(jī)和穩(wěn)壓電源等。 　　湯河水庫閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用了當(dāng)前國際上先進(jìn)的自動化管理技術(shù),成為水庫興利減災(zāi)、防洪調(diào)度的重要技術(shù)手段。所選設(shè)備具有技術(shù)性能優(yōu)良、功能完善、性能穩(wěn)定、系統(tǒng)維護(hù)方便、軟件功能實(shí)用等特點(diǎn)。同時,整個系統(tǒng)采用模塊化開放式結(jié)構(gòu),留有與其他系統(tǒng)的接口,在需要時可以隨時擴(kuò)展。該系統(tǒng)在湯河水庫建成運(yùn)行后,效果良好,通過對閘門進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,水庫工程管理部門能夠及時、準(zhǔn)確地掌握相關(guān)資料,對水庫的防洪調(diào)度、科學(xué)管理等都提供了可靠保證,也為領(lǐng)導(dǎo)正確決策提供了科學(xué)依據(jù)。 　　 [參考文獻(xiàn)] 　　[1]羅強(qiáng),欒俊亮,李忠國•自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)在太平湖水庫工程中的應(yīng)用[J]•水利科技與經(jīng)濟(jì),2002,8(1):50-51•