基于太阳能远程控制的引水闸系统

潘太兴 崔 庆

（德州市潘庄灌区管理局，山东 禹城 251200）

基于太阳能远程控制的引水闸系统

潘太兴 崔 庆

（德州市潘庄灌区管理局，山东 禹城 251200）

潘庄灌区引水闸采取太阳能远程闸控系统，通过太阳能提供动力控制闸门启闭，减少了人力、物力、财力，提高了闸门启闭的效率，为灌区引黄水资源的统一调度和优化配置提供技术支撑，加快了灌区信息化和现代化建设的步伐。

潘庄灌区；闸控系统；远程控制系统；视频监控系统

德州市潘庄灌区是国家大型引黄灌区之一，干渠纵贯齐河、禹城和平原3县（市），总长91.3km，肩负着德州市境内8 个县（市、区）的工农业生产生活用水，近年来又承担了引黄济津和引黄济冀的任务。总干渠两岸共有101座引水闸门，干渠跨度大，引水闸分散，长期以来闸门启闭需要现场操作，运行情况不能及时获取信息，造成引水闸统一调控困难。

随着计算机技术的高度发展，计算机系统也被广泛应用于水利工程，但我国计算机自动控制系统在水利闸门的应用与管理还没有统一的标准和规范，有些问题需要在具体的使用环境下做出详细的设计和规划。在灌区现代化建设的形势下，潘庄灌区管理局研制推广了太阳能远程闸控系统，克服现有技术的不足，提供了一种无需架设电源、远距离可启闭闸门，而且能精准确定闸门开度的太阳能远程闸控系统，达到及时高效调水输水的要求。

1 太阳能远程闸控系统

系统采用光伏储能提供动力电、以太网为无线数据通道，远程进行输水闸门的开闭、运行、各项参数的检查调整以及视频监控。太阳能远程闸控系统主要由闸门控制系统、远程控制系统和视频监控系统3大系统统一实现。

1.1 闸门控制系统

设置在闸门控制现场，收集水位、闸门开启高度、启闭机荷载、电流电压等闸门运行情况和控制、保护的有关数据，并对这些数据进行处理。对其运行情况、工作状态进行监视、控制，实现就地和远程分层分布式控制，为优化调度，以及合理引水、排水和改善水环境调度提供科学依据和先进控制方式。

图1 闸门控制系统

为保证闸门的安全运行，闸门控制系统采取如下措施：

电机负荷检测保护，通过现场工控计算机实时检测电机负荷，一旦发现超负荷，自动停止运行并报警。

启闭机应力保护，通过现场工控计算机实时检测启闭机承受的拉力和压力，一旦发现启闭机承受的拉力或压力超限，自动停止运行并报警。

闸板位置超限软件保护，提升或下降闸板时，现场工控计算机实时监控主板位置，一旦发现闸板位置超限，自动停止运行并报警。

闸板位置超限硬件保护，该项功能是假设在现场控制系统失控的情况下提供的保护功能，在闸板的上下极限位置设置行程开关，一旦该行程开关触发，立即切断电机电源，该功能独立于现场工控计算机单独运行。

启闭机拉力压力硬件保护，启闭机的4个固定螺栓采用拉力安全螺栓，该项功能是假设在现场控制系统失控的情况下提供的保护功能，由于系统失控造成启闭机压力过大，拉力安全螺栓断裂，传感器开关触发，立即切断电机电源，该功能独立于现场工控计算机单独运行。

电机过流、缺相、漏电保护功能均独立于现场工控计算机单独运行。

1.2 远程控制系统

采用分层分布式结构，系统中心设在潘庄灌区管理局，实现信息汇总、信息交换、资源共享。分中心设在各基层闸管所，负责辖区内水闸站点数据的采集和接收。机房设于管理局，所有图像、数据经由局中心服务器处理，功能是实现对各闸门的控制和调节。

图2 远程控制系统

1.3 视频监控系统

采用信息平台技术，将前端摄像机的视频信号、控制信号由通信系统上传到监控中心，由监控中心及管理所的视频监控平台完成对闸站视频的监控，实现视频的观看、管理以及录像，功能是实现对各引水闸的运行状态及输水情况进行实时监视。

图3 视频监控系统

2 系统的优点

2.1 实时性

调用新画面的响应快；画面动态数据刷新；数据采集和指令发出迅速、准确。

2.2 可靠性

在水闸站可能出现的恶劣条件下，均能可靠地完成各种操作。控制系统具有过电压保护、远距离控制的能力，在复杂环境下能长期稳定地工作。

2.3 可维护性

具备自行诊断功能，当发生故障时能够方便地试验和隔离故障的断开点。用户可以根据需要方便地增减软件。

2.4 安全性

系统可以对每一项功能和操作指令作出检验和校核，防止误操作并报警。监控中心控制设置控制权口令，与现地控制级之间设置操作权闭锁，两级不能同时操作。保证信息中的一个信息量错误不会导致系统关键性故障，出错或失效时发出警告。

3 系统的应用

太阳能远程闸控系统研制成功以来，已先后在潘庄引黄总干渠，齐河县水务局以及偏远闸门无供电情况地区得到推广应用，本文选取潘庄灌区二干引水闸控系统为例，如下图：

图4 系统登入界面

图5 系统主界面

图6 现场控制柜

图7 参数设置界面

系统解决了干渠闸门缺少供电线路的问题，节省了远距离架设线路的资金投入，精确控制输水闸门并且3～5min内可实现闸门的开闭和运行。引水闸实现无人现场值守，通过远程监控可实现水资源统一调度和优化配置，河渠输水的科学、及时、准确的调度。系统在各种大中小型闸门启闭都可应用，特别是地域偏远、面广量大的中小闸门应用效果更加明显。

4 总结

潘庄灌区通过利用太阳能远程闸控系统实现了对引水闸的全天候实时控制，提高了引水闸的调度效率和风险输水的保证率。系统实现了潘庄灌区闸控管理的高效性、科学性及时效性，为灌区引调黄河水提供科技支撑，加快了灌区向信息化和现代化发展的步伐。

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TV67

A

10.11974/nyyjs.20161116002

潘太兴（1987-），男，助理工程师，水利水电工程专业。