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1、沙颍河周口闸计算机远程监控系统的设计与实现一,工程概况周口闸位于沙颍河中游周口市区,浅孔闸共 14 孔,采用固定式卷扬启闭机,电机容量为 1lkW;深孔闸共lO 孔,采用固定式卷扬启闭机,电机容量为 15kW,每-fL32 作闸门均为双吊点.为提高水利工程科学运行数字化,信息化和现代化管理水平,周口闸管理部门对闸门自动化监控系统进行设计和建设,以实现浅孔闸和深孔闸的现地控制,中控室集中控制和远程控制,为水资源的科学调度提供信息技术支撑.二,系统组成和控制1,系统组成周口闸工程浅孔闸和深孔闸计算机监控系统采用开放式全分布系统单环以太网结构,分设主控级和现地单元控制级.闸门控制中心设在管理所中央控
2、制室.控制中心设备包括 2 台操作员工作站,2 套 16 路硬盘录像机,1 台打印机,1 套 UPS 电源,1 套公用 LCU,以及计算机操作台等设备.现地控制单元(LCU 柜) 共 12套,采用 1 套 LCU 柜控制 2 孔闸门方式,7 套 LCU 柜布置在浅孔闸启闭机房内,主要监控浅孔闸 l4 孔闸门,5套 LCU 柜布置在深孔闸启闭机房内,主要监控深孔闸 10 孔闸门运行,1 套公共 LCU 柜布置在中控室,主要对上下游水位,低压断路器的分合,变压器,柴油发电机组的情况进行采集.视频监视系统包括硬盘录像机,现场摄像机,控制电缆,视频电缆,电源线,电缆管,支架等设备,分别对深孔闸,浅孔闸
3、的闸门,上下游及启闭机房内进行现场电视监视.系统通过现场摄像机采集视频信息,由视频电缆传至中控室监视器上,对现场图像进行监视,通过控制现场摄像机的变化,使运行人员在中控室内能够直观地看到现场设备运行情况.同时硬盘录像机可对监视内容进行录制,回放和处理.2,闸门运行控制方式周口闸闸门的运行控制分为 3 个簸科技推广与应用鹱等级,越接近启闭机设备,控制权限越高.控制权限顺序为:现地控制级,集中控制,调度级控制.(1)调度级操作:上级中心调度控制人员可以通过调度计算机系统,远程利用 IE 浏览器查看全部的报表数据,实现遥测,遥信,遥控.(2)监控系统集中操作:在闸门主控级实现对闸门设备的控制,可采用
4、以下两种方式.闸门自动控制:计算机监控系统监控主机能根据预先给定的流量要求和其他限制条件,完成闸站各闸门的启(关),停控制 .人工操作控制:操作员利用鼠标或键盘,根据闸门当前的运行情况和控制命令,对闸门等设备的运行进行控制.控制的内容包括启闭机的开停,断路器操作等.操作员在界面上点击所控设备图形,点击所需控键后,计算机自动实施操作流程,并能在流程图上观察每一步的执行情况和流程受阻情况的部位及原因,进行开环运行指导,闭环自动控制操作和调度.(3)现地控制: 现地控制级设于临近设备端,由可编程控制器(PLC)等设备组成,操作人员可以通过现地控制柜上的按钮等设备,实现对闸门设备的控制,调节.在现地控
5、制柜上进行现地控制时,单元控制器上的远方/ 现地 开关置于现地 位置,此时主控级命令被闭锁,保证了控制的安全性,但主控O级仍然可以采集现地闸门状态信息.三,系统配置与功能1,集中控制层中心监控系统中控室主控级设有 2 台操作员工作站,1 台网络打印机及 UPS 电源.打印机采用高速低噪音网络中文激光打印机,供运行操作记录和故障记录用;UPS 电源采用经过二次稳压滤波的高稳正弦交流电,并采用在线式不问断电源(UPS)作为突发事件时的紧急供电之用;主控计算机主要完成 24 孔闸的集中监控,上下游水位监视,数据保存,打印等功能.主控计算机远方控制与现地控制相互闭锁,现地控制优先级高于远方控制.2,现
6、地控制单元(LcU)?浅孔闸启闭机房内设置 7 套 LCU柜,主要监控浅孔闸 14 孔闸门;深孔闸启闭机房内设置 5 套 LCU 柜,主要监控深孔闸 10 孔闸门运行;1 套公共 LCU 柜布置在中控室,主要对上下游水位,低压断路器的分合,变压器,柴油发电机组等情况进行采集.为了减少 PLC 到启闭机现场之间的电缆数量,现地控制单元也为分层分布控制模式,即在受控闸门启闭机的控制柜上各装 1 台闸门终端,各闸门终端均挂接在一条 Rs485 总线上,用 Rs_485 总线的方式连接到 PLC上.上下游水位传感器的测量也通过水位终端挂接到 Rs_485 总线上 .现地控制单元的 PLC 是闸门控制核
7、心,负责对所管辖的闸门和上下游水位进行数据采集和监控,可在彩色人机界面显示屏上显示各孔闸门开度和上下游水位;科技推广与应用;无损伤检测高喷防渗墙方法在史河总干渠加固工程上的应用一,前言史河总干渠位于安徽省淠史杭灌区西北部,以梅山水库下游约 9km 的红石嘴渠首引水,是以灌溉为主结合城乡供水等综合利用的大型水利工程.该工程 1958 年 10 月动工兴建,1959 年小断面通水,1966 年完成大部分土石方工程,总干渠基本贯通.史河总干渠自建成后,在灌溉和城乡供水等方面效益显着.经过四十多年的运行,总干渠上的部分渠系配套建筑物老化损坏,直接影响了灌区效益发挥.虽然上世纪八十年代进行了续建配套,护
8、坡,但因资金不足,续建配套总目标一直没完成,特别是一些重要的填方,切岭迎流顶冲及渗漏段仍没有护砌,有的填方段渗漏严重,险情不断,如开顺坝,武昌坝,老英台等高填方均发生过管涌,决口险情.为确保堤防安全运行,对总干渠八里滩填方左岸 7+3009+300, 四里店填方左岸 9+3009+800,开顺填方左岸 9+80011+800,武昌填方左岸 18+64319+643 四段共 5500m采用高喷截渗墙进行处理,要求高喷灌浆采用双喷嘴双管法,用交叉折线形邢朝阳王林华连接,喷嘴方向与轴线之间夹角为 30o,分两序施工,高压定喷孔距为 1.8m,提升速度为 10cm/min,水泥采用普硅 32.5级水泥
9、,水灰比小于 1:1,成墙深度为7.51lm,墙体插入相对不透水层 lm,成墙后,要求 28d 墙体抗压强度为 310MPa,渗透系数 KOi10cm/s(1i10).高喷喷射防渗墙是利用工程钻机引孔至设计深度后,将高压喷具用台车下至设计深度,通过高压泵形成的高速流及压缩气体共同作用,切割破碎土体,形成槽孔,通过控制喷嘴摆动角度,经过切割,升扬置换等作用,利用水泥浆液充填槽孔,形现地控制单元与上位机进行数据通信,并通过以太网络接受上位机调度运行命令,同时向上位机反馈现场采集到的各孔闸门的实时运行参数及状态信号和上下游水位值,而且现地控制单元可以脱离上位机独立工作.启闭机控制柜内的闸门测控终端主
10、要功能是完成闸门开度的机旁现地LED 显示,还可增加开度预值,闸门到位声光报警功能,从而方便启闭机旁人员的现场操作.由闸门开度传感器测得闸门开度状态编码,经并行信号电缆引到机旁控制柜上的闸门测控终端,单片机系统对此编码进行译码和非线性变换后形成闸门开度值.一方面把此值送入终端面板 LED 进行数字显示,另一方面与开度预置值进行比较,当闸门开度值大于等于上升预置值时,上升越限灯亮,输出开度上限继电器触点切断闸门上升回路;当闸门开度值小于等于下降预置值时,下降越限灯亮,输出开度下限继电器触点切断闸门下降回路.通过 RS 一485 串型接口,闸门测控终端可与PLC 完成通信功能 .在 PLC 的控制
11、下,闸门测控终端一方面可向 PLC 回送闸门开度,闸门开度预置值等数据,另一方面也可接受 PLC 发出的闸门开度预置值,以便使闸门终端按规定执行 PLC 的控制命令 .由水位传感器测得的水位状态编码,经并行信号电缆引到水位测量终端,经终端的单片机系统进行译码,并与面板上的高程预置值相加后产生上,下游水位值,然后一方面把此值送入面板进行数字显示,另一方面通过 RS 一485 总线,由 PLC 采样到上位机中.3,视频图像监视系统通过视频监视系统可看到闸前水情,出闸水流,下游河道状况等.在深孔闸,浅孔闸的每扇闸门附近装 1 台彩色固定摄像机,与闸门实现联动,以此监视闸门工作情况和下游水位及河道情况
12、.图像信号经视频服务器处理后在以太网上传输.4,上位机与现场控制级的网络通信主控级与现场控制级的通信介质采用光纤通信,通信速率为自适应100/10Mbps,网络结构采用快速工业以太网络.现地控制单元 PLC 和视频_.服务器通过以太网单元与光电收发器相连,主控级上位机的以太网卡通过集线器 HUB 与光电收发器相连.5,计算机测控系统与现场常规控制设备的配合计算机测控系统的闸门测控终端机为现场启闭机控制箱提供闸门开启,闸门关闭,停机 3 个控制接点,同时闸门测控终端机上能以 LED 显示闸门开度值 .四,结语通过选取性能可靠的软硬件和系统开发,依靠计算机,网络,容错,冗余,现场总线,采用现代计算机监控的各项技术手段,对周口闸闸门自动监控系统的实时性,可靠性,可维护性,实用性,安全性,可扩性,可变性等关键技术进行了深入研究,保证了系统安全可靠运行,大大提高了防洪决策和运行管理的准确性,科学性,最大限度地保证周口闸安全,高效运行.目前项目已经实施完毕,经过近一年的运行,各项技术指标正常,运行良好(作者单位: 河南天地工程咨询有限公司 464000 河南省沙颍河涡河近期治理工程建设管理局 450000)
