水利工程自动化远程控制系统应用研究

张佰伶

摘要：目前，国内大部分水利调度系统已基本实现流量数据的自动采集和监测，并把数据传输到管理部门。枢纽闸门调节是灌区工程中经常采用的手段，采用PLC、组态和网络通讯技术，对枢纽、泵站、闸门进行有效的系统集成，解决了控制手段落后、流程不合理、通信不完善等弊端。水利工程自动化远程控制系统依托于计算机网络技术，实现对水利工程的远程监控、信息采集与处理以及故障的预防与自我诊断等，对于保障农业、工业、环境保护等方面具有重要意义。

关键词：水利工程；自动化远；程控制系统；应用研究

一、自动化监控技术分析

水利工程自动化控制系统主要体现在，闸门自动监控系统：就是用户通过输入闸门开度数据实现对闸门开度及其他相应设备的远程或近距离控制。一旦闸位到达设定的闸位下线，便可自动停止闸门运行，保障系统设备的安全，如果设备出现故障问题，系统将会自动启动报警功能。实时视频监控：计算机多媒体系统可以多视角的录像，提供遥控摄像头与视频报警部署功能，使用户第一时间了解各闸门、坝下的现场状况。堤坝安全监测系统：对水库水位进行变形监测和压力监测，并能自动收集整合监测数据，为用户提供查询、服务，了解水库堤坝的实际运行状况。水情监测：运用信息监测、通信、计算机技术等，实现对水文的固定或移动监测，可根据用户的实际需求测报包括风速、气压等监测信息，使用户快速的掌握检测区的水位、流量信息。

二、系统总体设计及中心控制室

自动化控制系统具备如下功能：数据采集与处理、运行监视和事故报警、控制与调节、数据通讯。系统一般会采用GPRS无线数据传输技术，分一个主站和若干个子站，通过带有GPRS功能的RTU-2600构成一个无线通讯网络，对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器，编码器对水位及闸门开度信号进行编码，在通过避雷器将编码信号传给数采仪，数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机，上位机即系统主站，可分别与不同的子站建立联系，查询各测点的数据，并按照用户的要求对各闸门进行控制，下位机中的控制箱接收到此信息，经过计算，发出控制信号自动控制闸门到一定的开度，达到自动控制的目的。

三、水利工程自动化远程控制系统的特点

（一）系统硬件结构与性能特点。系统的功能有：（1）数据采集和指令执行，该部分功能由布置于水利调度系统终端的传感器与执行设备完成；（2）数据传输，该部分功能由各通信设备完成；（3）数据处理，该部分功能由监控中心的软硬件设备协作完成。系统性能特点。（1）扩展性能好。由于使用B/S三层结构分布式架构，系统若需要进行扩容只需要通过相应的扩容端口进行新接入设备部署即可，不需要进行大范围的系统调整。（2）实用性强。通过远程访问的方式登录管理系统，根据权限进行系统设定和功能使用。（3）管理性好。整个自动控制系统提供了完善的用户管理、系统配置、运行状态监测、歷史记录等功能，便于后期检索和系统修正。（4）数据精度高。可以将模拟信息转换为精确的数字信息，便于数据处理和分析。

（二）自动操作系统的配置与设备配置及通讯网络。设置了自动操作系统和监控系统，设置主控室中包括汉字打印机和语音报警装置、微波传输系统及UPS电源、操作控制台等设备。现地控制层配置包括公共PCU和机组LCU两部分组成，这两部分主要包括智能I/O控制器和输出继电器、人际界面终端（液晶触摸屏）和I/O模块、数字式测量仪表和温度测量装置、准同步装置及交直流双供电源、转速信号测量装置等设备构成，可以实现独立运行。局域网是网络结构所采用的主要形式，全新的工业以太网络架构，网络通信介质为多模光纤和屏蔽双交电缆线，网络传输采用Modbus协议，网络传输速率为100Mbit/s。建设信息共享体系，促进水利工程管理工作高效有序进行，分析处理信息资源，实现水利工程的科学化管理。

四、水利工程自动化远程控制系统应用

（一）监控视频的传输，实现对水利工程的远程控制。在执行水利调度任务时要求对重点检测位置进行24小时不间断监控，此时需要应用视频监控子系统。视频监控子系统中的监控相机可以对覆盖区域内的所有活动和环境变化进行图像采集，然后通过通信系统传递回监控中心，帮助监控中心管理人员对实际情况进行判断，进而根据判断结果制定操作策略。当前在监控系统中，使用同轴电缆、双绞线及光纤进行图像信号的传输。监控系统中通常会采用双绞线视频传输设备进行信号传输上的补充，有效解决了同轴电缆的缺点，光纤具有传输容量大、速度快、稳定性强等特点，有效保障了水利工程监控系统的图像传输质量。水利工程自动化远程控制系统最大技术特点在于能够对水利工程的现场实现无人值班与办公，依托于Internet实现对水利工程的远程控制。

（二）实现对水利工程的远程监督及延时处理。远程控制系统对水利工程的运行参数以及运行状态能够进行实时监测，通过将网络信息传输至控制系统，从而控制系统的管理人员就可以进行分析与处理。其中，起到关键作用的是远程监控系统，利用安装在水利工程现场的摄像头等监控设备实现对水利工程中的重点设备进行监督，从而能够及时发现问题，并依据相关标准进行有效处理。监控系统是实现远程控制的关键组成部分，因此，在进行监控系统的安装过程中，应该提升监控设备的运行质量，提升图像信息的传输质量。水利远程自动控制系统受多种因素的影响，对系统传输延时的处理，通常工程师通过网络技术对传输数据进行压缩处理、提升信息的传输质量等手段。

（三）实现对水利工程的远程调试及自我故障预测与诊断。水利工程设备运行到一段周期后，运行状态就会发生偏差，因此就需要进行及时的设备调试。水利工程自动化远程控制系统所监测到的故障主要分为两种，分别是控制系统的故障以及水利工程运行设备的故障。针对自身所发生的故障，系统可以自行进行故障信息的收集，并将信息及时传输至控制系统的管理人员手中，从而管理人员可以针对故障进行进一步分析，交由故障处理人员进行处理。针对水利工程设备所发生的故障，就需要相关的水利专家根据系统所采集的信息进行系统化的分析，并确定故障的影响范围，进而对设备进行维修。

参考文献 ：

[1]孙洪滨.灌区闸门远程自动化控制系统 [J].水利信息化，2014，06

[2]马超.水利调度系统的自动化控制系统研究[J].江苏水利，2016.08

[3]刘聪.水利枢纽自动化控制系统的设计[J].水利建设与管理，2017，01