水利工程中閘門自動化監控系統研究

趙旭春

（黃河水利水電開發集團有限公司，河南 濟源 459017）

閘門自動化監控系統的使用可以對閘門的啟閉、開度大小以及重要的圖像信息進行收集和處理，同時還可以實現對閘門的遠程控制。閘門自動化監控系統在運行工作過程中，主要包含中央控制系統與閘門現場控制系統，不但如此，其中還包含各種傳感器、計算機網絡等各種重要的系統組成部分。由于系統的構成復雜多樣，因此在進行監控工作過程中，對于自動化控制技術提出了更高的標準和要求，需要充分發揮出自動化監控系統的功能優勢，保證閘門控制工作的可靠性和安全性，對推動中國水利工程項目不斷朝著更高目標發展打下重要的基礎。

1 電氣自動化技術在水利工程中的應用優勢分析

隨著中國科技技術的不斷向前發展，電氣自動化技術在使用工作過程中具有更高的運行可靠性，工作效率更高，同時控制效果更好，在水利工程項目當中應用非常普遍。電氣自動化技術主要是通過對各種先進的傳感器、控制器等設備的有效應用，實現對水利工程閘門系統的工作狀態進行實時性監測與控制，在運行工作過程中，系統的電信號作為其中的主要輸入信號，在經過信息的收集和處理之后，可以將其直接輸送到控制終端系統中來進行處理控制臺，對于所涉及到的信息進行分析之后，將最終的控制工作指令直接發送到對應對閘門控制系統當中，對整個閘門系統的運行工作狀態進行掌控。

通過對多種不同類型的先進電氣自動化技術的應用，在很大程度上節省了大量的人力物力成本，并可以在很大程度上提高水利工程項目閘門系統的運行工作效率，同時為電力系統的工作提供出實時性的監測，方便工作人員隨時進行閘門系統工作狀態的監測和了解。

1.1 節省大量的人力成本

在傳統形式下，水利工程專門系統工程工作需要相關工作人員周期性地對系統的運行工作情況以及其中各種零部件的工作狀態進行檢查，尤其對于閘門的開合工作效果進行控制非常關鍵，在遇到一些緊急問題時，如果專門控制系統附近區域沒有工作人員看管，很有可能會出現較大的安全隱患。因此，必須要投入一定量的人力資源來進行實時性監控，通過引入更加先進的電氣自動化技術之后，對于閘門系統的控制工作而言，可以實現系統的自動化監測與控制，相關工作人員不需要頻繁地對閘門系統進行檢查，可以直接通過監控系統的功能，對閘門系統的運行工作狀態進行實時性監測和控制，有效降低工作人員的勞動強度，同時對于閘門系統的監控工作效果更加明顯。

1.2 提高系統工作效率

通過有效引入電氣自動化技術，和以往的閘門工作方式進行對比，相關工作人員不需要親自到閘門開關的位置進行操作，可以直接通過遠程控制系統開關實現對閘門的自動化控制，并且相關工作人員還可以實時系統查看閘門的運行工作狀態。通過使用電氣設備有效替代人工的操作工作方法，可以在很大程度上提高閘門系統的自動化控制水平，可以提高工作人員的工作效率，有效避免一些人為性操作失誤問題的產生，提高閘門控制系統的整體運行狀態，保證水利工程項目各項工作開展的安全性和穩定性。

1.3 閘門系統運行安全性更高

在水利工程項目當中，閘門系統的運行安全性和穩定性是其中非常重要的工作內容，同時也受到了水利工程單位的高度重視。由于傳統形勢下閘門系統在工作當中，無法實現實時性動態化監控工作，通常情況下是在產生問題之后盡快發現和解決。通過電機自動化技術的有效應用，不但可以快速實現閘門的開啟和閉合，同時還可以通過系統設置，在閘門系統的運行工作過程中，對于其中一些關鍵性數據信息產生異常問題時，提前做出故障判斷，同時通知到專業的工作人員及時進行處置，避免在后續的運行工作過程中產生問題，整個系統的控制工作減少了人為性失誤所產生的影響，有效保證水利工程閘門系統運行工作的安全性和可靠性。

2 閘門自動化監控系統的組成

水利工程項目在閘門監控系統的構成方面包含多個環節，屬于一項相對比較復雜的系統組成部分，在監控系統內部包含大量的控制子系統和分塊工作單元，在總監控系統的控制工作條件下，可以有效完成各項自動化控制工作。在各個不同的控制工作單元當中，可以有效完成系統化集中控制、現場操控以及數據信息收集等一系列操作，其中閘門自動化監控系統主要包含閘門控制系統、集中控制單元以及所對應的PLC 現場控制工作模塊[1]。

2.1 閘門控制系統

閘門控制系統當中的卷揚機，可以為閘門提供充足的動力，同時通過運用精確度更高的旋轉式編碼器設備，可以有效保證數據信息收集和傳輸工作的準確度。編碼器可以有效獲取電動機轉軸在工作過程中的對應啟閉位置情況，同時還可以直接反映出閘門所處的具體工作位置，將其中的各種信號有效轉化成格雷碼。在閘門監控系統當中的PLC 控制工作元件，可以在接收到隔離碼之后，對其工作位置展開準確定位工作，同時將所涉及到的工作配置信息及時地反饋到終端控制系統內部。閘門自動化監控系統在運行工作過程中，涉及到大量的重要傳感構件、信息通道以及遠距離操控系統單元等，其中傳感部件是該系統當中比較常用的設備之一，其功能和作用是實現對現場項目工程施工的精確測量，同時可以有效判斷出信號傳輸的準確性，找到有效的信息傳遞路徑，保證信息傳輸的工作效率。數字型的閘門傳感器，可以將其劃分為編碼式和計算式2 種方式，通過使用數據化控制工作原理，可以對脈沖定位工作角度進行精確測算，同時將所涉及到的數據信息進行收集。信道的傳輸工作會直接影響到整個系統工作的安全性和穩定性，因此對于閘門自動化監控工作起到的作用和效果非常明顯，基于信道控制閘門，可以有效建立起中間站之間的信息通道，并且以不同的形式展開數據信息的快速傳輸與信息接收[2]。不但如此，閘門自動化監控系統在工作過程中，可以實現遠程化系統控制，并且保證在夜間環境條件下實現安全作業遠程控制工作單元，所包含的系統部件相對比較復雜，使運行工作更加穩定，作為單獨運行的工作站，可以實現本地控制和遠程數據信息之間的實時性收集，保證遠程數據信息的快速傳輸，并且在計算機系統當中完成信息編輯和程序編程。

2.2 PLC 現場控制工作單元

通過使用PLC 控制技術展開現場控制和分析，可以有效提高現場系統控制工作的精確性，不但可以準確地接收隔離碼，并且還可以將閘門的位置進行精確定位，有效判斷閘門工作過程中的所處位置，同時可以全面實現對整個閘門啟閉工作狀態的實時性掌控。基于PLC 作為現場控制工作單元，首先可以通過顯示屏的形式快速顯示出文字圖像信息，同時還可以精確地反映出閘門在工作過程中的啟閉工作狀態，以及閘門內部水位高低情況；基于PLC 控制工作模塊，可以將該工作環節劃分成多個不同的操作工作流程，可以實現遠程現場的系統控制，同時該控制工作環節相互之間可以實現獨立工作，在系統單元聯合作用條件下，可以保證閘門控制系統的工作穩定性[3]。PLC 控制工作單元可以對整個閘門的啟閉工作參數進行設定，因為PLC 控制工作單元的安全工作系數相對較高，并且具備一套非常完善的報警工作程序，如果產生安全故障問題，PLC 控制工作單元可以及時啟動警報程序，并向工作人員進行預警。

2.3 集中控制工作單元

集中控制工作單元當中具有多種不同類型的操控按鈕，不同的按鈕也代表著不同的操作工作程序，相關工作人員在進行實際操控工作當中，可以通過選擇集中式的控制工作方法，對不同工作模塊所發出的操控工作指令進行傳輸。與此同時，在自動化控制工作程序當中，因為具備更高的智能化控制工作特點，相關工作人員只需要在閘門操作系統內部輸入對應的參數數值，即控制整個控制系統的工作狀態，實現對整個閘門操作系統的自動化操作，提高閘門的自動化工作質量和穩定性。

3 閘門自動化監控系統所具備的主要功能分析

首先，必須要具備更加完善的系統化控制工作功能，可以實現對整個水利工程項目閘門的精確控制，比如可以對所有的閘門啟閉故障、應急處理等問題進行解決。通過閘門自動化控制系統還可以實現實時性收集。監控系統可以自動收集水位信息，對閘門的移動工作狀態進行有效控制，并且對其中的相關狀態參數數據信息進行進一步控制和處理，水位數據方面主要包含閘門前后的水位高度、攔污格柵的堵塞情況以及水位高低等。閘門的移動工作狀態主要包含閘門的位移數量、閘門的運行工作方向、閘門飛車、下滑運行狀態。電機運行工作過程中，主要的數據信息包含電流電壓以及電機線圈溫度等相關測試數據，其中閘門的所有重要參數信息都會自動記錄到監控系統當中，為后續工作人員的數據查詢和使用提供保障。

其次，關注閘門運行工作過程中的參數信息以及工作狀態信號，進一步完善閘門檢測系統的各項功能，保證閘門運行工作過程中的狀態和穩定性符合水利工程項目的工作要求。在閘門自動化監控系統的工作過程中，可以對閘門的實際開度大小以及運行工作狀態進行監測，系統可以對傳感器中的數據信息以及所獲取的標定數據進行判斷，同時在監控系統監測過程中，如果故障障問題產生的具體形式屬于一些比較簡單和常見的問題可以自行進行調整，如果產生一些比較嚴重的故障問題時，會發出相應的警報工作信號，提醒工作人員及時進行處理。

最后，閘門自動化監測控制系統具有強大的人機互聯控制功能，相關工作人員可以基于人機交互功能頁面，有效獲取閘門各環節的工作狀態以及關鍵性的數據信息，整個操作流程相對比較簡單，與此同時，該系統在工作過程中還具備更強的自我診斷、系統檢測等多項功能。該系統在日常工作當中，可以對各種系統控制工作問題進行診斷和分析，有效判斷故障問題產生的具體位置，同時發出相應的預警工作信號，通過自我診斷控制工作方法，可以對閘門系統的各部分軟件進行實時性監控，有效防止閘門在工作過程中產生嚴重的故障問題。

4 水利工程項目中閘門自動化監控系統的具體應用

由于閘門自動化監控系統在水利工程項目中的應用優勢非常明顯，因此需要對該系統的使用工作方法進行有效掌控。首先，因為該自動化控制系統在工作過程中具有更高的實時性效果，可以實現對PLC、IPC主機的系統的快速處理，同時設置出相應的響應以及對應的儲存器軟件，可以實現各種監測數據信息的快速傳輸。其次，該監控系統在運行工作過程中具有更強的可靠性系統，在外部運行環境條件較高的情況下，具有更強的外部因素抗干擾性能，可以有效保證系統長期運行工作的安全性和穩定性。與此同時，通過該系統的有效使用，具有更強的可維護性效果，即閘門自動化監控系統當中各種控制工作設備，可以完成自我故障診斷工作，并且有效結合水利工程項目施工現場的工作情況以及不同的工作特點，對各環節產生故障問題的零部件進行及時檢查與更換處理。在進行軟件故障問題的檢測工作當中，可以精確地檢測到各工作任務的級別高低，并且還具備方便實驗可隔離故障點斷開、區分客戶換設備及項目工程當中可以全面提高水利工程項目的運營工作質量和工作可靠性。閘門自動化監控系統當中包含多個不同的銜接點，由于該系統相互之間彼此獨立存在，每一個對應的工作節點和子系統退出工作過程中，不會對其他系統產生明顯的干擾和影響，當某一個節點或者是子系統產生嚴重故障問題時，也不會對其他系統的工作狀態造成干擾。

5 閘門自動化監控系統的未來發展工作方向

可以實現故障問題的智能化診斷和處理。在一個完整的閘門自動化監控系統當中，閘門長時間地使用不可避免會產生各種不同類型的故障問題。由于傳統的檢修的方法所需要的時間較長，同時對故障問題的處理工作效率偏低，通過有效使用電氣自動化技術，在閘門自動化監控系統當中發揮出的作用優勢會越來越明顯。通過閘門自動化監控系統的應用，可以準確地判斷故障問題產生到具體位置，同時還可以基于傳感器有效獲取其中的各項異常參數信息，有效判斷故障問題產生的根本原因，然后增派專業的技術人員對其進行維修處理，充分實現閘門系統的自動化控制。

對更加先進的人工智能技術的有效應用。維修工作人員在進行閘門系統設備維護工作過程中，需要投入到大量的工作精力，對系統運行工作狀態進行檢查和分析。隨著電氣自動化技術的全面應用，各種人工智能技術將會越來越成熟，基于電氣系統的全面優化和完善信息端的電氣系統，已經可以保證更加安全穩定的工作和運行，同時在后續的發展工作過程中，會在閘門自動化控制工作領域當中融入更加先進的人工智能技術，可以有效提高閘門系統的控制效果，提高水利工程項目的整體運行質量和穩定性。

6 結語

綜上所述，在水利工程項目建設工作過程中，閘門是其中非常重要的組成部分，直接關系到水利工程泄水工作的安全性和穩定性。由于以往的水利工程閘門控制系統自動化程度有所不足，因此在使用過程中會存在一定的弊端和缺陷，通過引進更加先進的自動化監控工作系統，可以有效保證水利工程項目的整體運行質量和控制效果，保證水利工程項目的各項功能得到有效發揮。