閘門遠程控制系統的研究與應用

【摘要】本文首先對閘門遠程控制系統的原理及意義做了概述，結合遠程控制在水閘管理中的應用情況，分析了遠程控制系統的優勢以及存在的缺點，針對存在的缺點提出合理的解決方案。

【關鍵詞】遠程控制；PLC技術；視頻監視；應用

一、閘門遠程控制系統的原理及意義

閘門遠程控制系統由PLC上位機數據采集系統、組態軟件遠程操作系統、水閘視頻監視系統等組成。

上位機數據組采集監控系統：管理人員通過上位機來對水庫水文數據、水閘開度等數據進行記錄，對水閘進行監控，可編程序控制器接收上位機的指令，完成對數據的采集和設備的控制。

組態軟件遠程操作系統：組態軟件包括四大部分，即計算機系統軟件、基本軟件、應用軟件及工具軟件。計算機系統軟件是用以提供系統其它軟件運行的環境，用戶軟件的開發手段，如用戶程序的編輯、編譯、聯接、任務的插入、運行、退出等。基本軟件是實現系統基本監控功能所必須的軟件，如數據采集，數據處理，數據庫管理，圖形顯示，報表生成，語音報警等軟件。應用軟件是實現生產過程操作或控制功能的軟件，如水利調度軟件等。工具軟件是指提高系統開發效率的軟件，它可以減輕軟件開發與維護強度，提高系統的可維護性，使開放系統真正地向用戶開放。

水閘視頻監控系統：視頻監控系統由前端設備和后端監控設備組成。前端設備主要是指各種攝像機、云臺、鏡頭、解碼器等設備；后端監控設備包括（終端顯示、控制部分）VGA監視器、視頻監控錄像主機、云臺鏡頭控制器、控制鍵盤、矩陣切換器等。前端設備采集視頻畫面信息傳輸至監視器，操作人員可通過后端監控設備發送指令遠程控制前端設備調整可視范圍、圖像清晰度及遠近，實現現場全方位實時監控。

先期鋪設設備光纜連接PLC閘門控制柜至協調控制室作為遠程控制系統的傳輸媒介。以PLC上位機作為閘門監控系統的核心，采集實時數據傳輸至控制主機，組態軟件作為遠程操作系統軟件核心，收到數據后再進行開關閘操作。在操作時配合視頻監視系統，監視河道及啟閉機房等情況，保證操作時的安全性，可靠性。

閘門遠程控制系統對水利管理單位的意義重大。一方面在閘室距離水利單位較遠的地方能夠快捷高效的完成開關閘，在緊急情況下保證時效性，便于領導決策；另一方面操作人員遠程操作控制柜進行開關閘，遠程了解閘門運行情況，保證安全性；改變了以往實地開啟閘門需多人操作的境況，同時通過監控系統實時采集各項水利數據，對水閘數字化管理尤為重要。

二、閘門遠程控制系統的應用

灌河地涵工程是通榆河北延送水工程的重要組成部分，該工程是將上游引水河來水通過地涵穿越灌河送至灌北泵站站下，涵洞長450米，閘室間相距550米。地涵上洞首位于響水縣城西郊黃響河入灌河的河口處，下洞首位于灌河北岸的灌南縣長茂村。上下洞首各4孔閘門，閘門采用平面鋼閘門，由卷揚式啟閉機啟閉。

由于下洞首離管理所交通距離較遠，從管理所到下洞首啟閉機房需要花費15到30分鐘，而且同時啟動上、下洞首閘門需要上、下洞首各兩人，不但浪費人力物力，而且在時效上無法保證。一套完善的遠程控制系統對灌河地涵水閘管理尤為必要。

在灌河地涵建設時期，就建立了自動化控制系統，實現了閘門與電氣設備的遠程控制。設備光纜從地下涵洞中穿過直接連接上、下洞首1#上和4#下PLC閘門控制柜，再由上洞首PLC閘門控制柜連接到中控室，形成控制系統。采用施耐德M340系列PLC來作為閘門監控系統的核心，與之相配的vijeo citect v7.1先進組態軟件作為遠程操作系統軟件核心，通過Sentinel的SafeNet采集實時數據形成表格，并將數據傳給控制主機，主機收到數據后再進行開關閘操作。在操作時配合視頻監視系統，監視上下游河道及上下洞首啟閉機房等情況，確保安全的狀態下啟閉閘門。

三、閘門遠程控制系統的優點：

閘門遠程控制系統有很多優點：

（1）在中控室同時控制上下洞首閘門，不必安排人員去現場開關閘，有一定的時效性，并且保證了工作人員的人身安全；

（2）及時采集閘位、荷重等數據，實時監測閘門的運行工況；

（3）通過采集的數據可以了解水位的變化情況，做到不出門就能觀測實時水位；

（4）在中控室通過視頻系統及時觀察到上下游的安全情況，從而使開閘更有安全保障。

四、閘門遠程控制系統的缺點：

在我們的使用過程中，也發現了一些不足之處：

（1）在開關閘時，上、下洞首有可能會發生不可控的情況，通過視頻監控發現有人影響開閘，需要去現場驅趕才可以進行開閘；

（2）視頻球機角度有限，無法查看閘門附近的水情；

（3）視頻監視系統的電源、線路、攝像機等一旦損壞，將導致無法及時看到閘室附近情況；

（4）自動控制系統長期不使用易發生死機、程序故障等問題；

針對這些不足之處我有以下幾點意見：

（1）在上、下洞首閘室面向河道側安裝擴音喇叭，如通過監控發現有人在閘室附近影響開閘，則遠程開啟喇叭督促無關人員原理河道；

（2）在上、下洞首翼墻上閘門附近分別安裝兩個槍機對著閘門，確保監視無死角；

（3）每日對視頻監視系統進行檢查，一旦出現視頻問題將立即采取措施排查故障并修復；

（4）每月例行試機時均采用自動化遠程控制系統試機，確保自動化系統運行正常。

這些改進措施在我們日常管理中有的已經正在進行，有的將在以后的管理養護中逐步善。

五、結束語：

遠程控制系統既節約了運行成本，也節約了運行時間，并且管理者也可以方便迅速地采集到各種數據。在今后的水閘管理中，全自動化運行管理將逐漸代替人工運行管理，水閘自動化管理必將邁向一個新的臺階。

參考文獻：

[1]吳玉潔. PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用[J].水能經濟.2015（07）：19.

[2]蘇俊輝. 防水閘門遠程控制系統的研究與應用[J].科技資訊.2012（12）.