试论远程启闭控制系统在河道堤防水闸的应用

李自韵

江苏省通榆河蔷薇河送清水工程管理处 江苏 淮安 223000

前言：远程启闭控制系统是指借助各类现代技术，以非现场控制的方式，对河道堤防水闸（也可以是其他工作物）下达指令，使其满足工作要求、执行远程命令的信息化平台以及其附属物。河道堤防水闸的功能较为特殊，其控制能力的提升十分必要，在现有技术的基础上，引入远程启闭控制系统也具有一定的可行性。

1.河道堤防水闸中远程启闭控制系统的应用架构

1.1 拓扑结构

河道堤防水闸中，远程启闭控制系统的扑拓结构包括信息传输部分、控制部分、执行单元、附属结构。其中信息传输部分主要指各类通信线路，为避免通信活动遭遇干扰、受到破坏，拟在系统中以有线通信模式为主，辅以少量超短距无线通信技术和设施。控制部分以计算机为核心，并以智能技术为依托，提升系统自动化作业的能力，应对一些突发情况，避免人员误操作、操作不及时导致的异常。执行单元主要是指各类执行具体操作的部件，包括水闸收放设备、流量监测仪、传感器等。附属结构包括计算机、存储器、PLC逻辑控制器、协议转换器以及信号处理器等，以保证所有设备能够连接为一个整体，实现有序工作。

1.2 支持型技术

系统的支持型技术包括智能技术、传感器技术、大数据技术、计算机技术、通信技术等。各类技术以及其对应的工作设备，主要借助集成技术融入同一块芯片中，设定默认程序，由计算机进行程序的记忆和执行。以传感器技术为例，在远程启闭控制系统中，当河道堤防水闸启动，水流进入既定区域后，要求以传感器实时了解水流的速度、水位变化信息，并快速将信息结果通过通信设施传输至计算机一端，由计算机根据默认程序进行信息分析，作为后续指令下达的依托。在该过程中，传感器收集所获的一手信息是各项工作开展的基础。其他技术的运用也遵循统一化原则，于各自所属环节按默认程序要求进行工作。

2.河道堤防水闸中远程启闭控制系统的应用方法

2.1 工作流程

河道堤防水闸中远程启闭控制系统的应用带有流程化特点，以参数匹配法为基本方法。所谓参数匹配法，是指将河道堤防水闸的标准工作参数代入到计算机中，以相关参数作为远程启闭控制系统作业的参照，执行各类工作指令。如在存在分洪需求时，河道堤防水闸开启，要求闸内水位达到10米。在远程控制模式下，人员无法在现场进行水位观察，此时传感器作用得到发挥，将传感器置于闸内，根据水压变压进行水流速度、水深的测定。因水压为固定值，在河道堤防水闸参数固定不变（10米）的情况下，水压达到标准值后，该信息得到传感器的捕捉并通过有线通信的方式传输给计算机控制中心，控制中心根据默认程序，对传感器传输的水压值进行评析，匹配标准值（10米水深水压值），前者达到或非常接近后者，控制中心默认“工作完成”，仍通过通信线路将“合闸”指令下达到执行单元，执行单元执行“合闸”动作，完成河道堤防水闸的一轮远程控制。

其他部分的工作方式与此类似，从原理上看，能够远程控制的所有指令均以默认的、带有规律性的参数为依托。如上文所述的水压值，假设河道堤防水闸默认程序中的水压标准值为X，其实际作业过程中的水压值必然围绕X存在上下波动，这种波动带有模糊线性规律，大致呈现为由低向高，或由高向低变化的特点，可通过一个数集表示：

X=[X-n……X-2;X-1;X;X1;X2……Xn]

数集中，[X-n、Xn]分别代表河道堤防水闸作业中水压的最小值和最大值。传感器收集的信息通常处于二者之间，控制中心的参数控制范围也在[X-n、Xn]之间，在不存在设备损坏、连接失效、通信故障问题的情况下，远程启闭控制系统借助各类参数即可进行河道堤防水闸的操控。

2.2 运维与模拟

远程启闭控制系统的运维，主要采用周期运维法，强调在非故障模式下了解整个系统的工作能力，针对重点环节进行故障分析和排查。如远程工作模式下，通信系统可能出现故障，包括线路损坏、水浸等，一般应以3-5天为间隔，进行一次常规巡检，处理较小的故障和隐患，以1个月为间隔，进行整个远程启闭控制系统和河道堤防水闸功能的全面分析。此外，在防洪季节、汛季也要求缩短运维间隔，记录重点问题，尽快予以处理。

为了解系统工作能力，选取江苏省某地进行模拟分析。该地夏季、秋季雨水丰沛，为保证防洪能力，设置河道堤防水闸7处，利用分布式控制技术，将所有工作水闸纳入到相同的管理系统中，均取有线通信模式，利用CAN总线系统使不同控制元件的信息可以得到同步收集和异步处理，并以PLC逻辑控制器确保指令下达的有序性。将该系统的工作参数代入计算机中生成作业模型，采取参数模拟法，不断调整洪水强度、通信干扰水平以及指令/传感器信息数目，测试系统能否准确完成指令下达、信息传输，并评估信息执行的时间和准确率。

共进行110次模拟，指令共计1415条，均完成下达。信息传输在各级干扰模式下出现波动，中等强度干扰和轻微干扰不会影响信息可读性，当干扰强度过大时，信息可读性下降为75%左右。应在后续工作中予以考虑和解决。指令/传感器信息数目大量增加时，信息处理效率有所下降，超过30万条信息在1秒钟内进入计算机，第一条信息和最后一条信息的处理间隔过长，可在实际工作中选用能力较强的中央处理器予以应对。

总结：综上，现代河道堤防水闸的工作得到广泛重视，其控制能力的提升既是必要的，也是可行的。架构上看，系统拓扑结构重视不同环节功能的依次实现。重点支持型技术包括CAN总线技术、有线通信技术、集成技术等。系统工作的基本流程以参数匹配法为核心，运维也借助智能技术提升效率，模型分析证明了上述理论的可行性。