閘門(mén)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在某水庫(kù)工程管理中的應(yīng)用探討

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[摘　要]　介紹了湯河水庫(kù)利用計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)溢洪道和輸水洞閘門(mén)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及其應(yīng)用效果,該系統(tǒng)的建成使水庫(kù)的工程管理和防洪調(diào)度進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)期。整個(gè)系統(tǒng)具有功能完善、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便和精度高等優(yōu)點(diǎn),為水庫(kù)的安全運(yùn)行管理提供了有效保證。

　　 [關(guān)鍵詞]　湯河水庫(kù) 閘門(mén) 遠(yuǎn)程監(jiān)控   Application of the gate remote monitoring systemin Tanghe reservoir engineering management   Abstract:The paper introduces the monitoring system of the spillway and water-tunnel gates and its effect through using of computer andelectronics technologies in Tanghe reservoir.The systembringsTanghe Reservoir into a newperiod in engineeringmanagement and flood controldispatching.The system has the advantages of perfect function,stable performance,convenient maintenance and high precision,etc.It can guar-antee the safty for the safe of the reservoir. 　　 Key words:Tanghe reservoir;gate;remote monitoring   1　基本資料   湯河水庫(kù)位于遼寧省遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)湯河鄉(xiāng)境內(nèi),是太子河支流湯河上的大型水利樞紐工程。水庫(kù)控制流域面積1 228 km2,是一座以防洪、城市和工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的水庫(kù);百年一遇洪水設(shè)計(jì),可能最大洪水校核;主體工程由土壩、溢洪道、輸水洞和水電站組成。水庫(kù)承擔(dān)下游遼陽(yáng)市城市防洪任務(wù),城防標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇洪水,農(nóng)田防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水,保護(hù)農(nóng)田16•4萬(wàn)hm2。每年工業(yè)供水量0•55億m3、農(nóng)業(yè)供水量0•63億m3、城市生活供水量1•4億m3。壩型為粘土斜墻壩,溢洪道設(shè)有2個(gè)溢洪孔,設(shè)弧形鋼閘門(mén),閘門(mén)尺寸11 m×10•1 m,輸水洞弧形鋼閘門(mén)的尺寸3•2 m×4•5 m。 　　 2　建設(shè)閘門(mén)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的必要性   湯河水庫(kù)下游有遼陽(yáng)、鞍山、營(yíng)口等重要城市,水庫(kù)上游有著得天獨(dú)厚的自然環(huán)境,現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)最大的化纖基地———遼化、鞍鋼及遼陽(yáng)城市供水的主要水源地。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,湯河水庫(kù)特別是“引蘭入湯”工程的竣工及下一步“引細(xì)入湯”工程的啟動(dòng),必將在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用。但是,湯河水庫(kù)現(xiàn)行的工程管理方法還是傳統(tǒng)的人工管理模式,特別是閘門(mén)啟閉均采用現(xiàn)地控制,故障率高。這種人工管理模式嚴(yán)重地制約著水庫(kù)自身的發(fā)展和國(guó)家建設(shè)對(duì)水利工程的總體要求。因此,建設(shè)湯河水庫(kù)的閘門(mén)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水庫(kù)大壩的安全管理、閘門(mén)及防洪調(diào)度等方面的自動(dòng)化是非常必要的。 　　 3　閘門(mén)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)   湯河水庫(kù)大壩距管理局調(diào)度樓2 km,距遼陽(yáng)辦事處辦公樓35 km,為方便水庫(kù)的運(yùn)行管理在大壩與調(diào)度樓之間架設(shè)一條多芯光纜,傳輸大壩運(yùn)行的全部數(shù)據(jù)、圖像,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電視監(jiān)控,這樣既滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笥挚杀苊饫讚?。除電視監(jiān)控外,閘門(mén)啟閉運(yùn)行、管道供水計(jì)量、雨量遙測(cè)、水文水情、大壩及電站運(yùn)行狀況等的數(shù)據(jù)均可通過(guò)該線路得到高保真?zhèn)鬏?并可通過(guò)已經(jīng)建成的微波通訊系統(tǒng)將信息傳至遼陽(yáng)辦事處的辦公樓,使辦事處工作人員能隨時(shí)掌握水庫(kù)的運(yùn)行狀況,進(jìn)行科學(xué)管理和調(diào)度。 　　3.1　閘門(mén)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)溢洪道及輸水洞閘門(mén)啟閉設(shè)計(jì)成分布式控制,經(jīng)現(xiàn)地電測(cè)傳感器采集信號(hào)并輸出,實(shí)現(xiàn)閘門(mén)啟閉現(xiàn)地與遠(yuǎn)程控制,閘門(mén)開(kāi)度自動(dòng)測(cè)量,閘門(mén)啟閉限位保護(hù)。必要時(shí),管理局控制中心能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控壩上設(shè)備的運(yùn)行,并可由預(yù)留接口實(shí)現(xiàn)與上級(jí)管理機(jī)的互連。閘門(mén)開(kāi)度是決定下泄流量的重要參數(shù)之一,也是實(shí)際工程中靠人工方法難以精確定位的現(xiàn)場(chǎng)操作。按當(dāng)前閘門(mén)啟閉的要求安裝閘門(mén)開(kāi)度的自動(dòng)測(cè)量傳感器,啟閉閘門(mén)時(shí),由傳感器獲取的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,完成開(kāi)度的測(cè)量、顯示與遠(yuǎn)程傳輸;開(kāi)度數(shù)據(jù)可在現(xiàn)場(chǎng)顯示,同時(shí)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳給遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī);啟閉閘門(mén)時(shí)可以實(shí)時(shí)地觀察到閘門(mén)的開(kāi)度,閘門(mén)運(yùn)行到上、下極限位置時(shí)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)發(fā)出限位命令,控制閘門(mén)啟閉機(jī)停機(jī),防止發(fā)生越位事故。啟閉閘門(mén)時(shí)可按預(yù)置的開(kāi)度自動(dòng)運(yùn)行到位后停機(jī)。 　　更新現(xiàn)有的啟閉設(shè)備,實(shí)現(xiàn)閘門(mén)啟閉的手動(dòng)與自動(dòng)控制,現(xiàn)地與遠(yuǎn)程控制,閘門(mén)開(kāi)度的自動(dòng)測(cè)量與指示,配合閘門(mén)的開(kāi)度測(cè)量和對(duì)庫(kù)水位的檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理。控制系統(tǒng)由邏輯功能器件、指令操作器件、控制器件、測(cè)量指示儀表、指示儀表、控制箱和控制軟件等構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電測(cè)傳感器、閘門(mén)開(kāi)度、一次儀表、二次儀表、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)及其軟件構(gòu)成。通訊系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)終端、調(diào)制解調(diào)器、通訊線路和計(jì)算機(jī)軟件等。防雷保護(hù)系統(tǒng)是自動(dòng)化對(duì)全部的傳感器、通訊端口和動(dòng)力電源加裝防雷隔離器,保護(hù)設(shè)備,減少雷擊的損失。輸水洞工作閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)電氣控制系統(tǒng)對(duì)液壓主回路、動(dòng)力油缸回路電磁換向閥等進(jìn)行集中控制。 　　軟件實(shí)現(xiàn)的功能:人機(jī)對(duì)話(huà)輸入開(kāi)度后控制閘門(mén)啟閉到預(yù)置值,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、指示閘門(mén)開(kāi)度狀態(tài),具有完善的報(bào)表制作功能,布完善的系統(tǒng)配置、安全保密等系統(tǒng)關(guān)聯(lián)功能。 　　本系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的繼電器控制模式,采用了固態(tài)預(yù)編程控制模組結(jié)構(gòu),固態(tài)程序不易丟失,一旦出現(xiàn)故障,直接更換模組,提高了控制系統(tǒng)的可靠性。 　　3.2　遠(yuǎn)程電視監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)組成:本系統(tǒng)能夠全面不間斷地監(jiān)視溢洪道閘門(mén)的運(yùn)行狀況,控制中心設(shè)在管理局調(diào)度樓內(nèi),距湯河水庫(kù)大壩約2 km,采用光纖傳輸視頻信號(hào)和控制電信號(hào)到調(diào)度樓監(jiān)控中心,再由微波信號(hào)無(wú)線傳輸?shù)竭|陽(yáng)辦事處辦公樓,管理人員通過(guò)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行分析之后再下發(fā)指令。湯河水庫(kù)調(diào)度樓與遼陽(yáng)辦事處辦公樓之間的微波信號(hào)無(wú)線傳輸設(shè)備具有兩級(jí)控制的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。 　　(1)信號(hào)的傳輸方式和監(jiān)控中心的組成。監(jiān)控中心接收水庫(kù)大壩端通過(guò)光纜傳輸系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的各路攝像機(jī)視頻信號(hào),視頻信號(hào)和控制電信號(hào)通過(guò)光端機(jī)變成光信號(hào)進(jìn)行傳輸,再經(jīng)過(guò)另一端的光端機(jī)變成電信號(hào)進(jìn)行處理,經(jīng)過(guò)處理還原成圖像。監(jiān)控中心主控設(shè)備由主控制臺(tái)、監(jiān)視器、長(zhǎng)時(shí)間錄像機(jī)、系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)、視頻矩陣/切換控制器、視頻分配器、控制碼分配器、光端機(jī)和系統(tǒng)電源組成。 　　(2)前端設(shè)備。前端設(shè)備包括全天候攝像機(jī)、室外解碼器、光端機(jī)和電源等設(shè)備。全天候攝像機(jī)由彩色攝像機(jī)、三可變鏡頭、電動(dòng)云臺(tái)和防護(hù)罩組成。全天候攝像機(jī)安裝在大壩左右岸、溢洪道上、下游側(cè)和電站內(nèi)等重要部位,用于監(jiān)視庫(kù)區(qū)、大壩、閘門(mén)、電站發(fā)電機(jī)組等實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。通過(guò)該系統(tǒng)管理人員能夠?qū)崟r(shí)、直觀地了解和掌握水庫(kù)庫(kù)區(qū)、大壩、電站和壩下的現(xiàn)場(chǎng)情況,為水庫(kù)的工程管理提供了可靠保證。 　　3.3　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(1)系統(tǒng)構(gòu)成和軟件配置。湯河水庫(kù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由湯河和遼陽(yáng)辦事處兩個(gè)局域網(wǎng)(LANa和LANb),再經(jīng)過(guò)微波通信線路連接構(gòu)成。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)(Internet),在速率為10OMbps的高速信息交換環(huán)境下的企業(yè)管理信息系統(tǒng)下工作。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為Win-dows200O Server,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為Microsoft SQL Server,用戶(hù)環(huán)境網(wǎng)上瀏覽支持WWW,電子郵件支持E-mail,網(wǎng)絡(luò)域名管理支持DNS域名解析,客戶(hù)機(jī)平臺(tái)為Windows98、Windows ME等中文操作系統(tǒng)。 　　(2)設(shè)備配置。LANa和LANb兩個(gè)局域網(wǎng)均配置兩臺(tái)服務(wù)器,一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,一臺(tái)數(shù)據(jù)交換機(jī)代替路由器,設(shè)14個(gè)終端;還配置了用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的網(wǎng)卡、掃描儀、網(wǎng)絡(luò)激光打印機(jī)和穩(wěn)壓電源等。 　　湯河水庫(kù)閘門(mén)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用了當(dāng)前國(guó)際上先進(jìn)的自動(dòng)化管理技術(shù),成為水庫(kù)興利減災(zāi)、防洪調(diào)度的重要技術(shù)手段。所選設(shè)備具有技術(shù)性能優(yōu)良、功能完善、性能穩(wěn)定、系統(tǒng)維護(hù)方便、軟件功能實(shí)用等特點(diǎn)。同時(shí),整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化開(kāi)放式結(jié)構(gòu),留有與其他系統(tǒng)的接口,在需要時(shí)可以隨時(shí)擴(kuò)展。該系統(tǒng)在湯河水庫(kù)建成運(yùn)行后,效果良好,通過(guò)對(duì)閘門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,水庫(kù)工程管理部門(mén)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握相關(guān)資料,對(duì)水庫(kù)的防洪調(diào)度、科學(xué)管理等都提供了可靠保證,也為領(lǐng)導(dǎo)正確決策提供了科學(xué)依據(jù)。 　　 [參考文獻(xiàn)] 　　[1]羅強(qiáng),欒俊亮,李忠國(guó)•自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在太平湖水庫(kù)工程中的應(yīng)用[J]•水利科技與經(jīng)濟(jì),2002,8(1):50-51•