船閘閘室水位檢測工藝的優(yōu)化與應用分析

嚴學銓

關鍵詞：船閘閘室水位檢測工藝;工藝優(yōu)化;工藝應用

引言：

水位計是船閘中確保控制超灌、水平開門、自動關閥，以及是否需要補水的傳感設備，對于船閘的正常運行十分關鍵。船閘閘室水位檢測結果的可靠性和精準性，直接關乎船閘閘室的運行安全，因此此項檢測工藝是船閘運行過程中的重要環(huán)節(jié)。

1.基本條件概述

船閘其實就是建在通航河流上為克服水位落差的通航建筑物，其利用連通器原理克服大壩的上下游水位落差。某大壩船閘中水位計是確保水平開門、自動關閥的關鍵設備。船閘閘室水位監(jiān)測的精準與否對于船閘的正常運行發(fā)揮著重要作用。將壓阻式水位計分別設置在閘室的上游與下游，各設置1支。分別在1#閘首上游側、6#閘首下游側設置兩支水位計檢測布點。

2.奇數(shù)表決法

奇數(shù)表決法，猶如一件事物，被若干人進行取舍表決，奇數(shù)是其表決對象。若干人中，多數(shù)意見相同，表示可取，否則應該舍棄。通常情況下，諸多數(shù)據(jù)在被某個系統(tǒng)進行采集時，采集數(shù)量往往存在諸多限制，此時便可將某個奇數(shù)作為采集頻率，隨之在采集頻率不斷加大的情況下，對于數(shù)據(jù)結果，展開奇數(shù)表決，以表決結果作為數(shù)據(jù)置于系統(tǒng)中的最終取舍。此項方法對于系統(tǒng)而言，可以將硬件故障影響有效消除，最大程度體現(xiàn)系統(tǒng)抗干擾性能，同時也可使置于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)更加具備可信度、可靠性。基于硬件冗余角度，此項方法還可掩蓋系統(tǒng)故障，同時判斷故障位置與類型，并且可使故障部分在相關軟件手段之下進行替代和隔離，實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行的有效維護目標[1]。

3.硬件設計

3.1水位計布設

水位計選用PTX1830型產(chǎn)品，為使水位計在水下環(huán)境按照要求正常工作，確定水位計的不同量程時，主要根據(jù)水位計井高程，水位計防護等級為IP68，檢測精度為±0.06%。

本文優(yōu)化水位檢測系統(tǒng)的具體對象為某船閘1#、2#閘室，目前階段，共有兩支水位計增設于兩個閘室的四個水位計井中，相當于共有三支水位計在每個水位計井中，并且給每個水位計進行編號，分別為A、B、C，隨后為獲得單井水位，可采取奇數(shù)表決法有效計算，為保證單支水位計在水下環(huán)境中正常運行，避免出現(xiàn)無法校準等現(xiàn)象，需要助于單支水位計在計算判斷過程中實現(xiàn)自動機制。

3.2信號采集與傳輸

為使新增水位計可以實現(xiàn)采集有效化，實施方案優(yōu)化中，主要將采集模塊6ES7337-7NF00-0AB0的工作，利用西門子S7-300系列模擬量加以完成。模塊信號接口，供電DC24V（輸出4～20mA），精度16位，通道8個。對屏總屏蔽信號電纜是此次連接電纜，用于水位計信號連接，這條電纜敷設過程中，經(jīng)由接線盒，至現(xiàn)地子站控制柜，接入可編程邏輯控制器，經(jīng)過中央處理器，上傳采集信號至集中控制，實現(xiàn)信號采集與傳輸[2]。

4.軟件優(yōu)化

4.1程序算法及有效性判斷

單支水位計進行零點校正算法和斜率換算法時，可以采用模擬量功率模塊，這一模塊存在于原程序中，通過多次采集處理后的水位數(shù)值，并且加以平均計算，可以有效獲知單支水位計數(shù)值。分別是HA、HB、HC。

將兩兩差值絕對值應用于三支水位計的水位值計算中，可以有效得出三支水位計的精準差值為：

σAB=|HA-HB|

σAC=|HA-HC|

σBC=|HB-HC|

同時，對于三支水位計在某個水位計井中的有效平均水位值取ΔH，其值為ΔH=HA+HB+HC/3，那么每支水位計的平均值和有效值的差方σ2A、σ2B、σ2C可以是：

σ2A=（ΔH-HA）2

σ2B=（ΔH-HB）2

σ2C=（ΔH-HC）2

4.2程序設計說明

水位采集控制程序的現(xiàn)有系統(tǒng)中，增加處理綜合功能、新水位計信號采集模塊，以及新水位計信號采集、零點計算、濾波處理功能模塊;三支水位計在每個水位計井中的異常判斷、差值計算、超限自動切除功能模塊;三支水位計投切數(shù)據(jù)處理功能以及故障狀態(tài)模塊;并且還有三支水位計比選功能模塊[3]。

4.3人機交互界面設計

設置新增水位計于集控操作員站的監(jiān)測數(shù)據(jù)畫面，同屏顯示同閘室上游兩側水位計井和同閘室下游兩測水位計井，水位計共計六支的數(shù)據(jù)。并且，對比顯示單支水位計、單井水位、兩兩差值[4]。同時，該操作員站，還可設置單支水位計的斷開與投入，操作過程十分簡便。同時，還可根據(jù)趨勢曲線畫面，查詢多支水位計或者單支水位計歷史數(shù)據(jù)曲線，完成后續(xù)分析、對比等功能，方便追溯水位計原始數(shù)據(jù)進行檢測。同時，可以分析水位計工作環(huán)境中的水位數(shù)據(jù)及狀態(tài)。

4.4檢測設備的應用

檢測設備是由運行監(jiān)測與監(jiān)護檢測兩個部分組成，可以對上下游水位進行精準檢測，同時也可以對承船廂水深、行程等進行有效檢測。通過檢測設備的有效應用，能確保船閘安全可靠運行，防止設備損壞事件及礙航事件的出現(xiàn)。

結束語：

綜上所述，通過水位計檢測工藝優(yōu)化及應用，集控操作員站可以對三支水位計的兩兩差值以及檢測實值進行清晰顯示，并且可以根據(jù)畫面曲線判斷歷史數(shù)據(jù)，有效完成相關數(shù)據(jù)查詢工作。因此，通過此項工藝優(yōu)化及應用，可以解決此前無法實現(xiàn)單支水位計自校準判斷，同時也可自動提示出現(xiàn)超限異常的水位計所在環(huán)境，并且完成斷開故障與自動報警功能，有效維護船閘運行中的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻：

[1]潘誠， 熊錦玲， 胡志芳. 三峽船閘閘室水位檢測工藝的優(yōu)化與應用[J]. 水運工程， 2020， 000（002）：94-97.

[2]崔霖峰， 楊雪， 陳邦松，等. 武漢市區(qū)域地下水位監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化研究[J]. 地下水， 2019， 041（004）：33-36.

[3]江濤， 陳沖， 蒲浩清. 精確定位及計算機視覺技術在三峽，葛洲壩船閘智能引泊上的應用[J]. 水運工程， 2020， 000（002）：52-56.

[4]陳濤， 彭翰林. 大藤峽船閘閘室浮式系船柱埋件安裝技術創(chuàng)新與實踐[J]. 水利建設與管理， 2020， v.40;No.323（05）：7-10+14.