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(yùn)用自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)，應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)各種自動(dòng)化測(cè)控設(shè)備、相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)用，構(gòu)建完善的水閘工程測(cè)控形式，真正意義上增強(qiáng)發(fā)揮先進(jìn)測(cè)控方式的作用和價(jià)值，達(dá)到預(yù)期的自動(dòng)化測(cè)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(wèn)題，在河口建設(shè)了大流量排澇泵站和泵組5孔進(jìn)水閘和5孔出水閘，以及滿(mǎn)足內(nèi)河Ⅶ級(jí)通航要求的大型水閘(中孔閘門(mén)32.0×6.5m)，2邊孔工作閘門(mén)(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(méi)有完善的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和水位監(jiān)控系統(tǒng)。在汛期和海潮疊加影響，每次當(dāng)閘門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)，特殊的防潮裝置必須監(jiān)控水位，并確保開(kāi)關(guān)在一起合作。不但工作強(qiáng)度高，而且故障不容易觀察，導(dǎo)致開(kāi)門(mén)高度不均、閘門(mén)未關(guān)、船撞閘門(mén)等事故。以前在雨霧天氣、夜間等能見(jiàn)度較低的情況下，操作容易出錯(cuò)，為了加強(qiáng)項(xiàng)目的安全運(yùn)行和效益，為確保相關(guān)的工程項(xiàng)目能夠和現(xiàn)代化的閘門(mén)管理要求之間相互適應(yīng)，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(yùn)行的優(yōu)勢(shì)、技術(shù)作用。從水閘工程的情況而言，自動(dòng)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(yuǎn)程傳輸?shù)牟糠帧?/p>

2 自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)在水閘工程中的運(yùn)用原則

對(duì)于自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)講，在應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)遵循“無(wú)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(kāi)放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)，設(shè)置三級(jí)的層次，主要就是遠(yuǎn)程控制級(jí)別、主控制級(jí)別、現(xiàn)地控制級(jí)別，分成三個(gè)控制權(quán)限，切換的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)擾動(dòng)的現(xiàn)象?？刂齐娫措x設(shè)備越近，對(duì)控制的要求就越高依次順序是：地方性、可控性和遠(yuǎn)程性。遙控必須經(jīng)過(guò)獲得相應(yīng)的授權(quán)之后才可以應(yīng)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(shí)時(shí)性的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息、閘門(mén)開(kāi)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(guò)網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)到遠(yuǎn)程控制層上，利用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的控制層之間相互通信，有關(guān)人員利用現(xiàn)場(chǎng)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(lái)，結(jié)合實(shí)際情況發(fā)出一系列的指令，之后現(xiàn)地的監(jiān)測(cè)層次來(lái)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(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)作的參數(shù)信息、狀態(tài)信號(hào)等采集出來(lái)，并且還能全面、準(zhǔn)確性的接收上級(jí)部門(mén)所提出的監(jiān)控指令，對(duì)網(wǎng)站中的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)性上傳處理，最終達(dá)到執(zhí)行器邏輯控制的目的。

3 自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)在水閘工程中的運(yùn)用措施

3.1 閘門(mén)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)用

3.1.1 閘門(mén)的啟閉系統(tǒng)的調(diào)控處理模式

一般情況下，閘門(mén)啟閉形式主要就是通過(guò)較為先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最終的自動(dòng)化調(diào)控目的，也可以在進(jìn)行工程檢修操作、現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域出現(xiàn)緊急現(xiàn)象的時(shí)候，通過(guò)現(xiàn)地層面的控制柜設(shè)備實(shí)現(xiàn)最終的控制目的。現(xiàn)地控制柜可以全面采集閘門(mén)的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效管理，集中化的對(duì)閘門(mén)進(jìn)行啟閉處理。同時(shí)，還能接收相關(guān)的集中控制層指令，向著上位機(jī)層面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)信息。

本工程創(chuàng)建獨(dú)立性的平臺(tái)與系統(tǒng)，利用有關(guān)的操作面板處理，實(shí)現(xiàn)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的監(jiān)控目的?，F(xiàn)地控制柜位于每個(gè)閘門(mén)啟閉室的內(nèi)部區(qū)域，使用KDY-IA閘門(mén)開(kāi)度控制儀的機(jī)械設(shè)備針對(duì)現(xiàn)地層面進(jìn)行合理的監(jiān)控。另外，人機(jī)操作界面的顯示器為L(zhǎng)ED數(shù)碼設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)最終的開(kāi)度顯示目的。每一個(gè)閘門(mén)開(kāi)度的控制設(shè)備，都可以通過(guò)相關(guān)的通信模塊進(jìn)行融合處理，最終形成相應(yīng)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(kāi)關(guān)，在其與現(xiàn)地的位置距離很遠(yuǎn)時(shí)，集控層就會(huì)出現(xiàn)操作無(wú)效的現(xiàn)象，所以在遠(yuǎn)程控制的過(guò)程中，需對(duì)現(xiàn)地層進(jìn)行權(quán)限的釋放處理，由集控層面合理控制[2]。

3.1.2 對(duì)閘位高度檢測(cè)、閘位數(shù)據(jù)信息處理的模式

在自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)中，用精確度較高的絕對(duì)類(lèi)型旋轉(zhuǎn)編碼器聯(lián)合微處理機(jī)設(shè)備對(duì)閘位高度檢測(cè)，可以有效的監(jiān)測(cè)閘位情況；在設(shè)備運(yùn)用的過(guò)程中能夠?qū)y(cè)量操作過(guò)程中的精確度，維持在mm級(jí)別，直接輸出其中的閘門(mén)開(kāi)啟高度數(shù)據(jù)信息，同時(shí)，在應(yīng)用智能化測(cè)量?jī)x器的過(guò)程中，需要對(duì)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(shí)別是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵控制?？刂撇捎眠M(jìn)口高精度絕對(duì)轉(zhuǎn)子和工業(yè)微處理器組成的智能多向測(cè)量的機(jī)械設(shè)備，應(yīng)用在閘門(mén)的位置檢測(cè)工作領(lǐng)域，保證精確度與mm級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用的激光測(cè)量設(shè)備必須符合標(biāo)準(zhǔn)，可以高效化、準(zhǔn)確性的實(shí)現(xiàn)海水潮位測(cè)量處理目的，將相關(guān)激光液位的測(cè)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(mén)過(guò)水?dāng)嗝鏈y(cè)量的水位差，進(jìn)行過(guò)閘流量與整體排水?dāng)?shù)量的計(jì)算。

在本工程外海潮位與內(nèi)河水位具體的監(jiān)測(cè)工作以及相關(guān)的排水量信息內(nèi)容采集和計(jì)算工作領(lǐng)域中，可以使用激光測(cè)量設(shè)備，需要注意，關(guān)鍵部位的測(cè)量應(yīng)引進(jìn)國(guó)際上先進(jìn)的激光測(cè)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(kù)系統(tǒng)、報(bào)表系統(tǒng)

在自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)中，在線計(jì)算采集的事件內(nèi)容和計(jì)算處理所采集的定時(shí)數(shù)據(jù)信息，將各類(lèi)運(yùn)行日志和統(tǒng)計(jì)報(bào)表打印出來(lái)。此期間應(yīng)該進(jìn)行泄水量的統(tǒng)計(jì)處理，微機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)需要結(jié)合每個(gè)時(shí)段的泄水?dāng)?shù)量統(tǒng)計(jì)處理，需將資料內(nèi)容進(jìn)行保存；準(zhǔn)確記錄事故信息、故障信息、參數(shù)越限信息等，同時(shí)統(tǒng)計(jì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)信息，并將水閘開(kāi)閘日期、操作信息、下游與下游水位信息等存儲(chǔ)在報(bào)表中，便于進(jìn)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(cè)信息，都必須要使用在線系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)行計(jì)算處理，最終生成日志內(nèi)容、報(bào)表內(nèi)容，然后打印輸出。

1)對(duì)泄水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，可結(jié)合時(shí)間段的情況，分成每個(gè)月的統(tǒng)計(jì)內(nèi)容、每年的統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，便于合理保存數(shù)據(jù)值。

2)事件或者是故障問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)記錄環(huán)節(jié)中，可按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)每個(gè)月、每年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，明確問(wèn)題的發(fā)生次數(shù)、具體的情況，保存所有的信息。

3)重點(diǎn)記錄參數(shù)越過(guò)限制的情況，使用微機(jī)設(shè)備自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)，每個(gè)月、每年進(jìn)行參數(shù)邊界條件的分析和記錄， 存儲(chǔ)到系統(tǒng)內(nèi)部區(qū)域。

4)對(duì)于所有設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間來(lái)講，可以將其當(dāng)做一個(gè)運(yùn)行條件、運(yùn)行壽命和安全以及運(yùn)行安全評(píng)估的依據(jù)將是數(shù)據(jù)庫(kù)中運(yùn)行期間各類(lèi)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，主要涉及到開(kāi)啟時(shí)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(mén)高度等參數(shù)。并且還需進(jìn)行各類(lèi)報(bào)表內(nèi)容的的打印處理，主要就是日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表[3]。

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用

從本工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)情況來(lái)看，主要就是在水閘工程中設(shè)置變焦變倍類(lèi)型的攝像機(jī)設(shè)備，確保水閘工程控制室的相關(guān)操作臺(tái)，能夠更好的監(jiān)測(cè)水閘和周?chē)鷪?chǎng)地的情況，對(duì)其進(jìn)行安全管理。重點(diǎn)將食品監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)之間整合在一起，增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。本?xiàng)目中采用標(biāo)準(zhǔn)化的C/S、B/S雙重結(jié)構(gòu)，這樣便于開(kāi)展遠(yuǎn)程控制與管理工作、WEB瀏覽操作。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)該具備一定的自動(dòng)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(shí)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(lái)并且自動(dòng)化的切換處理，同時(shí)將各個(gè)視頻點(diǎn)的圖像顯示出來(lái)，自動(dòng)化掃描處理每一個(gè)全方位攝像點(diǎn)，這樣可以全面了解和分析每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)范圍之內(nèi)的運(yùn)行狀況。與此同時(shí)，利用圖像手動(dòng)切換的方式進(jìn)行處理，技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)就可以按照水閘工程的情況手動(dòng)性的切換圖像。另外，相關(guān)的圖形具有可控性的特點(diǎn)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行攝像機(jī)的可變鏡頭全方位的控制、操作，便于為水閘測(cè)控人員提供準(zhǔn)確的圖像內(nèi)容。在操作期間利用微機(jī)設(shè)備就能夠觀察很多攝像點(diǎn)的圖像，通過(guò)多個(gè)畫(huà)面的形式將其顯示出來(lái)，進(jìn)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(cè)控人員掌握現(xiàn)場(chǎng)的工程運(yùn)行實(shí)際情況，開(kāi)展相關(guān)的監(jiān)測(cè)管理工作，增強(qiáng)水閘工程監(jiān)管的有效性，將先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)、機(jī)械設(shè)備等功能作用發(fā)揮出來(lái)，確保在新時(shí)期環(huán)境下增強(qiáng)水閘工程的自動(dòng)化測(cè)控有效性和可靠性。

4 結(jié) 語(yǔ)

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