摘要：目前我国科技水平和各行各业的快速发展，我国水利行业发展也十分快速。水闸是水利工程体系中重要的控制建筑物，是科学管理、调度洪水、保障水资源供给的主要手段之一。水闸自动化系统是指借助自动化控制技术和信息化技术，来实现对水闸的运行状态监测、图像监控和自动控制的系统。水闸自动化系统主要由一次和二次供电设备、计算机及网络设备、自动化仪表传感器、视频采集设备等组成。它可以实现对闸门的自动控制，极大提高运行管理效率，解放人力，实现现场无人值守，并与上级管理处的调度控制管理系统相连，实现远程监控、数据共享以及图像的远传浏览。

关键词：放水预警;自动控制系统;水闸

引言

借助智慧水利项目建设，设计智能控制系统和水闸软件，实现闸站群的智能联合调度。吴中区智慧水利项目一期已建设完成并投入运行，实现闸站群运行管理预期目标，该项目的成功实施为类似闸站群实现集中高效管理提供了实践经验，具有一定的参考价值。

1水闸的相关概述

水闸作为水利工程中的重要组成部分，可以发挥挡水、泄水的作用。水闸的种类有很多，如：分洪闸、进水闸、挡潮闸、排污闸等。水闸一般由闸室和上、下游连接段等三部分组成，一般安装在室外。所以，水闸在实施运行过程中会受到不同的外界环境的影响。各种外界极端天气会对水闸的机电设备造成损害，使其产生磨损、腐蚀现象等，这一系列损害将直接影响到水闸的正常运作。如果水闸在正常运作中发生了故障，将会对我国的工农业生产造成一系列不良的影响，而且周边居民的人身安全和财产问题将受到严重的威胁。所以，加强对水闸的运行管理工作必不可少。

2自动控制系统主要功能

本文研究系统功能丰富，能够实现数据监控、操作记录、故障排查报警、操作指令自诊断、闸门实时控制、控制方式选择、开度调节、画面显示、参数设置、打印等各种功能。自动控制系统可以通过服务器将设备的状态、参数、水情数据以及视频图像等信息实时上传至上级管理处，也可以实时接收上级管理处的调度指令。远控级主要是指管理所和上级管理处的监控系统，通过光纤与控制系统连接，它能够在传输下达闸门调度指令的同时，将闸门运行信息、参数等内容上传给上级监控系统。

3问题的提出

随着社会的发展，各行各业工业自动化的普及，水利工程自动化也在全国各地遍地开花，成为传统水利工程防汛抗旱、运行管理的利器。自动控制系统的应用高效解决人工观测数据误差大、现场环境恶劣、系统繁琐且维护难、防汛安全等问题，对水利工程的高效运行、降低人力、运维成本等起到重要作用。水利工程自动控制的实现，主要在于第一时间获得各闸站的运行、检修、停运等状况及隐患，通过前置放水预警，运用实时数据进行分析决策并完成水闸及泵站的启停。《大中型水闸运行管理规程》的要求，水闸管理单位应根据批准的年度控制运用计划和有关防汛指挥机构、水闸主管部门的调度指令按规定流程操作运行，并按照水闸启闭放水预警方案进行预警工作。人工操作警报因其局限性而达不到预警方案要求，预警效果不佳;同时人工预警粗放式的管理也无法精细化符合闸站启闭的预警流程及时限要求，无法保证闸门启闭时上下游的安全。

4放水预警系统结构

4.1计算机机房环境建设方案

机房物理环境必须满足计算机设备对温度、湿度等技术要求，机房内的服务器、交换机、存储设备等需要长期处在恒温、恒湿、恒压、低噪声、低粉尘的环境中，机房的环境建设首先要将房间改造为密闭的空间，通过空调长年运行来维持合适的湿度和温度，并设置防火门和防静电地板来解决防火、防静电等安全问题。为保护设备免遭电源电压波动（过高或过低）损害，应使用在线式UPS和后备电池，UPS具有稳压、稳频、抗干扰、防止浪涌等功能，后备电池可以提供断电后保存数据和关机的时间。在此基础上，还需在机房内部合理位置安装温度、湿度、烟雾等传感器，来实现对机房内温湿度、烟雾、水浸、供电和网络运行情况的实时监测。最后，在水闸自动化控制室内设置监测主机用于采集机房监测数据，当机房出现故障或超限值时发出声光报警并向管理员发送短信或拨打电话。控制室内主要设备为计算机和显示器，在功能上与机房完全不同，因此应与机房分开布置。控制室一般仅配置静电地板用于防静电和电磁干扰，配置UPS和后备电池保护计算机等设备。

4.2放水预警控制系统

现有放水预警控制系统以三相断路器直连电动警报器较多，以通断电源控制电动警报开断，可控性及可靠性均不高。通过加装交流接触器、辅助触点、中间继电器、旋钮及按钮、接线端子等，升级改造预警远程控制系统，构建可靠及安全的一次电气主接线及二次电气控制回路，提供远程控制的输入输出接口，完成现地及远程电动警报的开断。放水预警控制系统作为闸门启闭机控制前安全保障的关键系统，可采用现地控制和自动控制2种方式，现地控制优先级高于自动控制。放水预警控制系统现地控制主要是操作预警远程控制柜控制电动警报开关，目前现地控制单纯靠人工经验，无法实现流程化预警控制的时长和间隔要求。放水预警控制系统自动控制利用原闸门现地LCU柜，通过PLC逻辑控制器编辑植入预警流程化程序，用人机交互软件操作界面实现远程流程化及标准化控制。放水预警控制系统与闸门启闭控制系统配套使用，互为补充，又相对独立。

4.3现地控制系统

人机界面：现地LCU设置操作终端根据系统的控制要求设计各操作界面，现场操作人员根据屏幕上的中文提示，轻触屏幕上的按钮来控制闸门的启闭，同时又可在屏幕上查看电机工作电压、电流，以及闸位和水位的实时数据，显示各种故障和报警信息等，具有显示直观，操作简便等特点。控制策略：水闸根据河道、湖泊水位或接收调度指令可实现全开、全关及开到设定开度位置等，通过水闸开度仪实时监测开度，开到相应位置时自动关闭水闸电机;水泵根据水位自动启停及开关阀门，在正常水位时，各水泵自动轮换工作，在危险水位时，自动投入必要数量的水泵;根据所监测的水位信号，设定低水位、中水位和高水位信号。可设置各种运行工况，如低水位时停泵;中水位时水泵2台运行、2台备用;高水位时，依据水位上升趋势，依次开启1#、2#、3#、4#水泵。实现泵阀联动控制，对运行中的各种参数进行实时监控。

5结语

放水预警控制系统本着节省投资、结构简单、方便安装的原则，实现闸门启闭的流程化及标准化警报控制。系统的建立消除了人为控制的因素，放水预警控制系统与闸门自动启闭控制系统相互补充，实现一键启动不同警报要求的警报流程，大大减少人力控制警报的不精确性及不准确性，对沿岸居民及水上作业群众起到很好的预警效果。阐述了自动控制系统在水闸上的设计与应用情况，总结部分常见问题的解决措施，供其他单位在运行管理上借鉴，以期能够有所帮助。

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