弧形閘門實時在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jié)、船只通航等發(fā)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(xiàn)實時監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并予以處理。針對弧形閘門設計實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，也便有了非常重要的意義。該文針對在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)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(yè)界人士提供一定參考。

關鍵詞：弧形閘門 實時在線監(jiān)測系統(tǒng) 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(xiàn)出了優(yōu)異的性能。但是由于弧形閘門運作環(huán)境的限制，導致對于閘門的監(jiān)測工作存在一定的難度，在數(shù)據(jù)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(jiān)測系統(tǒng)，可以為弧形閘門的監(jiān)測控制提供可靠的保障，確保監(jiān)測活動高效。

1 實時在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測制造了一定的困難。在以往的監(jiān)測工作中，依靠人力進行不定時的監(jiān)測，往往難以及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)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(fā)揮。近些年，在役弧形閘門出現(xiàn)事故和失效的情況時有發(fā)生，這一系列問題的出現(xiàn)，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(jiān)測工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。因此，設計實時在線監(jiān)測系統(tǒng)并將其運用到弧形閘門的監(jiān)測工作之中，可以對弧形閘門的運行狀態(tài)實現(xiàn)全天候不間斷的連續(xù)性監(jiān)測，對于閘門出現(xiàn)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(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)銜接起來，通過監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)情況，將信息傳遞給控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)自動做出指揮調度，實現(xiàn)故障的自動化處理，如此不僅可以大大節(jié)省人力工作，還能提高閘門的安全性，保證其功能的發(fā)揮。

2 弧形閘門實時在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能設計

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

（1）應力監(jiān)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(qū)域，在設計監(jiān)測系統(tǒng)時就需要對這些部位的應力實現(xiàn)有效監(jiān)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(jiān)測。弧形閘門的支臂等構件會受到水流的沖擊，進而產(chǎn)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(jiān)測系統(tǒng)對時域和頻域進行監(jiān)測，以此評定閘門啟閉過程的流激振動安全性。

（3）運行姿態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測閘門的運行姿態(tài)，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(tǒng)設計上，也就需要融入這方面的監(jiān)測功能。

（4）支鉸軸監(jiān)測。支鉸軸的安全狀態(tài)關系到弧形閘門運行的可靠性，在監(jiān)測系統(tǒng)中需要設計監(jiān)測支鉸軸的功能，對其運行扭矩實現(xiàn)實時監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)的實施應用和運行維護

3.1 監(jiān)測系統(tǒng)的實施應用

在弧形閘門實時在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計上，基于上述基本功能，還需要監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)全天候不間斷的數(shù)據(jù)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(tài)實現(xiàn)實時顯示、請求診斷和實現(xiàn)遠程監(jiān)視。因此，對于設計單位而言，需要具備專業(yè)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(tǒng)發(fā)出三級以上警報時，及時啟動故障診斷程序，通過科學的數(shù)據(jù)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(fā)送給用戶，為用戶及時在現(xiàn)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(shù)據(jù)系統(tǒng)，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(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況的遠程診斷、監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)的實施上，需要業(yè)主或是閘門安裝單位予以配合，給予一些數(shù)據(jù)資料的支持，或是施工現(xiàn)場的便利，如提供電力、其他服務等。在實時在線監(jiān)測系統(tǒng)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(nèi)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(jiān)測系統(tǒng)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，確保基座的穩(wěn)定，為傳感器的安裝創(chuàng)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(qū)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(chǎn)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(jiān)測系統(tǒng)安裝的時候，需要在閘門上對各類監(jiān)測元器件進行布置，由于弧形閘門需要在水環(huán)境下運作，因此，布置在閘門上的監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)與啟閉機控制系統(tǒng)互相獨立，實時在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)既可以現(xiàn)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(jiān)測系統(tǒng)的運行維護

在弧形閘門上安裝好實時在線監(jiān)測系統(tǒng)之后，還需要對運行階段的維護工作加強重視，確保監(jiān)測系統(tǒng)能夠發(fā)揮出基本的監(jiān)測功能。具體而言，對于監(jiān)測系統(tǒng)的設計單位，其應該承擔以下方面的運行維護責任：對于監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測功能發(fā)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(xiàn)的故障進行處理以及更換元器件，對監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)的程序故障問題進行處理，對監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)在很多行業(yè)的運用均顯示出了較高的性能，對于保證作業(yè)安全具有重要的作用。由于弧形閘門長期處在水環(huán)境中運行，因此，不可避免會受到水力的影響，進而出現(xiàn)內(nèi)部或是外部的一些問題。通過實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以對弧形閘門實現(xiàn)全天候、遠程化監(jiān)測，大大縮減人力，提高閘門控制水平。在系統(tǒng)設計上，需要滿足應力監(jiān)測、流激振動監(jiān)測、運行姿態(tài)監(jiān)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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