弧形闸门实时在线监测系统设计

王小峰++李炳源++姚源++周文辉、

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.005

摘 要：弧形闸门在各类水道上的运用非常广泛，对于水力调节、船只通航等发挥出了重要的管控作用。由于弧形闸门会受到水流的影响，因此需要对其实现实时监控，以便及时发现问题并予以处理。针对弧形闸门设计实时在线监测系统，也便有了非常重要的意义。该文针对在线监测系统设计对于弧形闸门的意义做出了分析，在此基础上探究了在线监测系统的功能设计，然后就其具体实施应用以及运营维护做出了讨论，以期为业界人士提供一定参考。

关键词：弧形闸门 实时在线监测系统 功能设计 实施应用 运营维护

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0005-02

在各类水道以及水利工程中，弧形闸门的应用广泛，体现出了优异的性能。但是由于弧形闸门运作环境的限制，导致对于闸门的监测工作存在一定的难度，在数据获取上的及时性和精准性得不到有效保障。设计实时在线监测系统，可以为弧形闸门的监测控制提供可靠的保障，确保监测活动高效。

1 实时在线监测系统对于弧形闸门的积极意义

弧形闸门的分类较多，结构复杂，还有一些埋设构件，这为闸门的监测制造了一定的困难。在以往的监测工作中，依靠人力进行不定时的监测，往往难以及时发现出现的某些问题，进而给闸门造成了一定的负面影响，干扰到其功能的正常发挥。近些年，在役弧形闸门出现事故和失效的情况时有发生，这一系列问题的出现，敲响了设备安全巡检的警钟，要求相关单位必须加强对弧形闸门的监测工作，及时发现问题，解决问题。因此，设计实时在线监测系统并将其运用到弧形闸门的监测工作之中，可以对弧形闸门的运行状态实现全天候不间断的连续性监测，对于闸门出现的异常情况及时做出预警，方便工作人员及时消除故障。不仅如此，还可以将监测系统和控制系统衔接起来，通过监测系统发现情况，将信息传递给控制系统，再由控制系统自动做出指挥调度，实现故障的自动化处理，如此不仅可以大大节省人力工作，还能提高闸门的安全性，保证其功能的发挥。

2 弧形闸门实时在线监测系统的功能设计

在线监测系统在诸多领域均有广泛的应用，而不同的领域对于监测系统的具体功能要求也不一样。对于弧形闸门而言，实时在线监测系统在功能设计上就需要包括以下几个方面。

（1）应力监测。闸门在运行中，许多构建都会承受一定的应力。而一旦应力超出允许范围，则必然会造成闸门的破坏与失效。比如：闸门的支臂、主梁、边梁、面板等部位，都是应力较大的区域，在设计监测系统时就需要对这些部位的应力实现有效监测，从而评估这些构件的应力情况和结构强度。

（2）流激振动监测。弧形闸门的支臂等构件会受到水流的冲击，进而产生流激振动，若是超出一定范围，必然影响到闸门的安全。因此需要通过在线监测系统对时域和频域进行监测，以此评定闸门启闭过程的流激振动安全性。

（3）运行姿态监测。监测闸门的运行姿态，可以随时掌握其具体运行情况，进而随时做出调整。所以在系统设计上，也就需要融入这方面的监测功能。

（4）支铰轴监测。支铰轴的安全状态关系到弧形闸门运行的可靠性，在监测系统中需要设计监测支铰轴的功能，对其运行扭矩实现实时监测，随时评估其安全性，为弧形闸门的正常运作提供保障。

3 弧形闸门实时在线监测系统的实施应用和运行维护

3.1 监测系统的实施应用

在弧形闸门实时在线监测系统的设计上，基于上述基本功能，还需要监测系统可以实现全天候不间断的数据记录、异常情况警报和短息提示，凭借ICS智能手机终端对闸门运行状态实现实时显示、请求诊断和实现远程监视。因此，对于设计单位而言，需要具备专业的远程诊断中心，能够达到24 h不间断实时远程看护以及故障功能诊断的目标。对于看护人员而言，需要在系统发出三级以上警报时，及时启动故障诊断程序，通过科学的数据分析方法对故障问题做出定性分析和定量分析，同时将分析结果以书面或邮件的方式发送给用户，为用户及时在现场处理故障提供可靠的保障。比如成都众柴科技，其就具备远程云数据系统，能够为用户提供接入服务，可以让用户自主选择是否接入。同时还可以实现在线监测系统运行状况的远程诊断、监测系统免费升级、设备年度运行报告以及应急远程通报等多元化的服务。

而在监测系统的实施上，需要业主或是闸门安装单位予以配合，给予一些数据资料的支持，或是施工现场的便利，如提供电力、其他服务等。在实时在线监测系统安装时，其是在弧形闸门施工完毕之后进行的，将传感器安装在基座上，而基座又通过焊接的形式安装在闸门上。传感器的电缆于钢管内部进行铺设，并且通过点焊将钢管和闸门局部连接起来。在安装监测系统时，难免会对闸门造成表面破坏，因此需要对破坏部位涂刷油漆进行修复。而对于具体的安装流程，可以按照以下几个步骤进行。

（1）基座安装。在安装基座时，需要依照施工设计将各个部件组装起来，然后做好紧固，确保基座的稳定，为传感器的安装创造条件。

（2）应变计安装。在安装应变计的时候，需要按照图1所示的方法将安装块直接焊接在安装区域。待安裝块焊好后，取下安装夹具，放置一段时间，使焊接时产生的残余热量完全散失后，再装上传感器。

（3）元器件布置。在进行在线监测系统安装的时候，需要在闸门上对各类监测元器件进行布置，由于弧形闸门需要在水环境下运作，因此，布置在闸门上的监测元器件需要具备水下运行的能力，具体防水能力要达到IP68以上。对于控制柜，需要通过有线连接的方式将其接入。实时在线监测系统与启闭机控制系统互相独立，实时在线监测系统的数据既可以现地显示，也可以传输至中控室，从而最大程度提高弧形闸门控制的灵活性与高效性。

3.2 监测系统的运行维护

在弧形闸门上安装好实时在线监测系统之后，还需要对运行阶段的维护工作加强重视，确保监测系统能够发挥出基本的监测功能。具体而言，对于监测系统的设计单位，其应该承担以下方面的运行维护责任：对于监测系统监测功能发挥所涉及到的全部元器件进行故障处理和更换，对控制单元出现的故障进行处理以及更换元器件，对监测系统出现的程序故障问题进行处理，对监测系统的软硬件进行功能升级。需要注意的是，设计单位所承担的这些运行维护责任具有一定的免费时限，一般为期一年。超出时限后，这需要用户缴纳相应的服务费。

4 结语

实时在线监测系统在很多行业的运用均显示出了较高的性能，对于保证作业安全具有重要的作用。由于弧形闸门长期处在水环境中运行，因此，不可避免会受到水力的影响，进而出现内部或是外部的一些问题。通过实时在线监测系统，可以对弧形闸门实现全天候、远程化监测，大大缩减人力，提高闸门控制水平。在系统设计上，需要满足应力监测、流激振动监测、运行姿态监测等功能，为弧形闸门的运行提供可靠的保障。

参考文献

[1] 王晶，张金波，邵通广.基于WSN的母线槽温升在线监测系统设计[J].微处理机，2014（1）：93-96.

[2] 孙楠楠，孙运强，姚爱琴.光纤线路实时在线监测系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化，2013（8）：61-63.