桃山水库闸门自动控制系统的设计与应用

杜纪奎

(黑龙江省桃山水库管理处，黑龙江七台河154600)

1 工程概况

桃山水库位于黑龙江省七台河市内，是我国少有的城市内水库，是倭肯河上唯一的一座大型控制性水利枢纽工程，第一期工程于1990年8月竣工，是一座以防洪、城市供水为主，兼顾灌溉、养鱼等大型综合性水利枢纽工程。桃山水库闸门自动控制系统以“无人值守”为设计原则，通过计算机监控系统检测所到达闸门的上游水位、库区的库容、闸门启闭状态与开度、图像信息自动化采集与传输，达到能够在中心机房远程控制闸门启闭以及现场手动控制闸门。

2 系统的构成

桃山水库闸门自动控制系统采用分层控制进行设计，根据闸门控制系统的需要，将闸门控制系统分为现场控制层、集中控制层和远程控制层，各层分别执行闸门的现场控制功能、集中控制功能和远程控制功能，同时明确了层次间的优先体系结构，优先顺序为:现场控制层、集中控制层、远程控制层。系统采用分级权限实现闸门控制系统的保障。

桃山水库闸门自动控制系统主要由监控工作站服务器、交换机、现地控制单元、PLC、闸门开度仪、水位传感器等设备组成。每台闸门配置一台现地控制箱，内置闸门开度荷重测控装置。在溢洪道控制室和输水洞控制室分别设置了一套PLC远程I/O控制柜，内置现地/远方切换开关、防雷保护器、远程光端机、光纤收发器、电源模块、热备CPU模块等，在中心机房设有服务器和光纤收发器，服务器内安装闸门远程监控软件。

3 系统的功能

闸门控制系统能够准确、实时、有效地完成对溢洪道闸门和输水洞闸门的安全监视和控制，能够对闸门的机电设备运行情况进行全程监视。闸门自动控制系统具体功能如下:

3.1 水情信息及设备信息的采集与处理

控制系统对水库上游水位、闸门开启高度、越限位报警、系统电量等参数进行周期采集，并及时在现场与中心机房调度平台上显示，方便管理人员和操作人员作出处理和决策［1］。

3.2 现场设备状态的采集与处理

控制系统能够准确采集到现场设备的各种状态，对各类故障信号、开关量信号系统能以中断方式作出响应，并作出一系列必要的自动操作，及时提醒操作人员和管理人员作出相应处理，避免事故的发生。

3.3 可靠的通讯控制功能

闸门自动控制系统能够保证通讯的实时性和确定性。从而确保闸门自动控制系统的安全可靠性。

3.4 闸门远程监控软件

闸门监控软件具备了完善的人机交互功能，友好的人机界面，丰富的监控信息，便于操作人员远程操作，远程监控软件功能有:

1)图形化模拟现场情景，实时显示闸门开启高度和闸门状态。

2)通过计算机鼠标操作即能开启或者下降闸门。

3)实时显示现场电压、电流信息，详细掌握设备运行情况。

4)完善的事件记录。记录闸门每次动作的时间及开启高度。

5)丰富的告警信息。闸门上限告警、下限告警，电压过高;过低告警，电流过高告警等。

6)软件可集成水位信息，实时显示当前水位高度。

7)软件可集成显示现场视频监控画面，远程操作不仅信息化，也能可视化，信息化、可视化集成在一个界面中，远程操作更加可靠，更加便捷，满足无人值守的业务要求。

4 结语

桃山水库闸门自动控制系统以信息采集为基础，信息传输为保障，光纤网络为依托，远程控制为核心，先进可靠、高效实用。系统建成后，操作员通过该系统远程直接控制闸门，提高了自动化控制程度，并减少了闸门动作过程中的人工误差，使工作人员更精确地掌握和控制水库运行情况。

［1］李利荣，同春生，梁栋，钟重.国内外水力自动闸门研究综述［J］.内蒙古水利，2011(02):28-29.