弧形閘門實時在線監測系統設計

王小峰++李炳源++姚源++周文輝、

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.005

摘 要：弧形閘門在各類水道上的運用非常廣泛，對于水力調節、船只通航等發揮出了重要的管控作用。由于弧形閘門會受到水流的影響，因此需要對其實現實時監控，以便及時發現問題并予以處理。針對弧形閘門設計實時在線監測系統，也便有了非常重要的意義。該文針對在線監測系統設計對于弧形閘門的意義做出了分析，在此基礎上探究了在線監測系統的功能設計，然后就其具體實施應用以及運營維護做出了討論，以期為業界人士提供一定參考。

關鍵詞：弧形閘門 實時在線監測系統 功能設計 實施應用 運營維護

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0005-02

在各類水道以及水利工程中，弧形閘門的應用廣泛，體現出了優異的性能。但是由于弧形閘門運作環境的限制，導致對于閘門的監測工作存在一定的難度，在數據獲取上的及時性和精準性得不到有效保障。設計實時在線監測系統，可以為弧形閘門的監測控制提供可靠的保障，確保監測活動高效。

1 實時在線監測系統對于弧形閘門的積極意義

弧形閘門的分類較多，結構復雜，還有一些埋設構件，這為閘門的監測制造了一定的困難。在以往的監測工作中，依靠人力進行不定時的監測，往往難以及時發現出現的某些問題，進而給閘門造成了一定的負面影響，干擾到其功能的正常發揮。近些年，在役弧形閘門出現事故和失效的情況時有發生，這一系列問題的出現，敲響了設備安全巡檢的警鐘，要求相關單位必須加強對弧形閘門的監測工作，及時發現問題，解決問題。因此，設計實時在線監測系統并將其運用到弧形閘門的監測工作之中，可以對弧形閘門的運行狀態實現全天候不間斷的連續性監測，對于閘門出現的異常情況及時做出預警，方便工作人員及時消除故障。不僅如此，還可以將監測系統和控制系統銜接起來，通過監測系統發現情況，將信息傳遞給控制系統，再由控制系統自動做出指揮調度，實現故障的自動化處理，如此不僅可以大大節省人力工作，還能提高閘門的安全性，保證其功能的發揮。

2 弧形閘門實時在線監測系統的功能設計

在線監測系統在諸多領域均有廣泛的應用，而不同的領域對于監測系統的具體功能要求也不一樣。對于弧形閘門而言，實時在線監測系統在功能設計上就需要包括以下幾個方面。

（1）應力監測。閘門在運行中，許多構建都會承受一定的應力。而一旦應力超出允許范圍，則必然會造成閘門的破壞與失效。比如：閘門的支臂、主梁、邊梁、面板等部位，都是應力較大的區域，在設計監測系統時就需要對這些部位的應力實現有效監測，從而評估這些構件的應力情況和結構強度。

（2）流激振動監測?；⌒伍l門的支臂等構件會受到水流的沖擊，進而產生流激振動，若是超出一定范圍，必然影響到閘門的安全。因此需要通過在線監測系統對時域和頻域進行監測，以此評定閘門啟閉過程的流激振動安全性。

（3）運行姿態監測。監測閘門的運行姿態，可以隨時掌握其具體運行情況，進而隨時做出調整。所以在系統設計上，也就需要融入這方面的監測功能。

（4）支鉸軸監測。支鉸軸的安全狀態關系到弧形閘門運行的可靠性，在監測系統中需要設計監測支鉸軸的功能，對其運行扭矩實現實時監測，隨時評估其安全性，為弧形閘門的正常運作提供保障。

3 弧形閘門實時在線監測系統的實施應用和運行維護

3.1 監測系統的實施應用

在弧形閘門實時在線監測系統的設計上，基于上述基本功能，還需要監測系統可以實現全天候不間斷的數據記錄、異常情況警報和短息提示，憑借ICS智能手機終端對閘門運行狀態實現實時顯示、請求診斷和實現遠程監視。因此，對于設計單位而言，需要具備專業的遠程診斷中心，能夠達到24 h不間斷實時遠程看護以及故障功能診斷的目標。對于看護人員而言，需要在系統發出三級以上警報時，及時啟動故障診斷程序，通過科學的數據分析方法對故障問題做出定性分析和定量分析，同時將分析結果以書面或郵件的方式發送給用戶，為用戶及時在現場處理故障提供可靠的保障。比如成都眾柴科技，其就具備遠程云數據系統，能夠為用戶提供接入服務，可以讓用戶自主選擇是否接入。同時還可以實現在線監測系統運行狀況的遠程診斷、監測系統免費升級、設備年度運行報告以及應急遠程通報等多元化的服務。

而在監測系統的實施上，需要業主或是閘門安裝單位予以配合，給予一些數據資料的支持，或是施工現場的便利，如提供電力、其他服務等。在實時在線監測系統安裝時，其是在弧形閘門施工完畢之后進行的，將傳感器安裝在基座上，而基座又通過焊接的形式安裝在閘門上。傳感器的電纜于鋼管內部進行鋪設，并且通過點焊將鋼管和閘門局部連接起來。在安裝監測系統時，難免會對閘門造成表面破壞，因此需要對破壞部位涂刷油漆進行修復。而對于具體的安裝流程，可以按照以下幾個步驟進行。

（1）基座安裝。在安裝基座時，需要依照施工設計將各個部件組裝起來，然后做好緊固，確?；姆€定，為傳感器的安裝創造條件。

（2）應變計安裝。在安裝應變計的時候，需要按照圖1所示的方法將安裝塊直接焊接在安裝區域。待安裝塊焊好后，取下安裝夾具，放置一段時間，使焊接時產生的殘余熱量完全散失后，再裝上傳感器。

（3）元器件布置。在進行在線監測系統安裝的時候，需要在閘門上對各類監測元器件進行布置，由于弧形閘門需要在水環境下運作，因此，布置在閘門上的監測元器件需要具備水下運行的能力，具體防水能力要達到IP68以上。對于控制柜，需要通過有線連接的方式將其接入。實時在線監測系統與啟閉機控制系統互相獨立，實時在線監測系統的數據既可以現地顯示，也可以傳輸至中控室，從而最大程度提高弧形閘門控制的靈活性與高效性。

3.2 監測系統的運行維護

在弧形閘門上安裝好實時在線監測系統之后，還需要對運行階段的維護工作加強重視，確保監測系統能夠發揮出基本的監測功能。具體而言，對于監測系統的設計單位，其應該承擔以下方面的運行維護責任：對于監測系統監測功能發揮所涉及到的全部元器件進行故障處理和更換，對控制單元出現的故障進行處理以及更換元器件，對監測系統出現的程序故障問題進行處理，對監測系統的軟硬件進行功能升級。需要注意的是，設計單位所承擔的這些運行維護責任具有一定的免費時限，一般為期一年。超出時限后，這需要用戶繳納相應的服務費。

4 結語

實時在線監測系統在很多行業的運用均顯示出了較高的性能，對于保證作業安全具有重要的作用。由于弧形閘門長期處在水環境中運行，因此，不可避免會受到水力的影響，進而出現內部或是外部的一些問題。通過實時在線監測系統，可以對弧形閘門實現全天候、遠程化監測，大大縮減人力，提高閘門控制水平。在系統設計上，需要滿足應力監測、流激振動監測、運行姿態監測等功能，為弧形閘門的運行提供可靠的保障。

參考文獻

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