水利工程管理技术
职业教育水利水电建筑工程专业
《水利工程管理技术》 水闸自动监控系统的构成及工作原理
《水利工程管理技术》项目组
2015年4月
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水利工程管理技术
水闸自动监控系统的构成及工作原理
一、水闸自动化监控系统
随着国民经济的发展与科学技术的进步，对水闸实行自动化监控，是现代化水利工程管理科学化的必然趋势。水闸的自动化监控是建立在现代通信技术、自动化控制技术、计算机技术、自动控制设备及现代量测技术基础上的。被控制的闸门型式主要是平板门、弧型门与人字门，闸门的启闭机械有卷扬式启闭机、液压式启闭机与螺杆式启闭机。
水闸自动化监控系统作为我国水利信息化建设的基本内容，正在逐步被推广应用，新建的水闸或现行闸门的除险加固工程一般都要求包括水闸自动化管理部分。随着信息技术的不断发展，水闸自动化监控也被注入新的内容，主要表现在:采用GPS/GIS/RS技术，实现水利的“3S”化，从C/S体系转向B/S体系，实现多媒体化等。
二、自动化监控系统构成与工作原理
水闸自动化监控系统主要由中心监控室与现场测控站组成，见图6-6所示。中心监控室也称测控调度中心，一般设在水闸管理处(所)内，由测控计算机、网络设备、及其他计算机设备等组成；现场测控站是水闸(或闸群、多孔水闸)监控系统的主要信息源及命令执行者，其主要任务是根据中心监控室的遥测查询指令，自动采集本站点的水情或工情数据，并发送给控制中心，或根据控制中心调度指令控制闸门运行。现场测控站一般设在启闭机房内，由各类传感器、通信设备、主控设备(如PLC、人机界面HMI)、中间继电器、电机保护及配电设备等构成。
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图6-6 闸门控制系统硬件结构图
从图6-6中还可看出，水闸自动化控制系统中水位、闸位、闸门启闭电流与电压以及荷重的监测大都采用各类传感器。传感器的作用与功能主要是:测量与数据的采集、检测与控制、诊断与监测以及辅助观测等，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制要求。
下面对水闸自动化监控系统中采用的各类传感器与监测设备分别进行介绍。 (一)现场水位监测系统简介
水闸的水位监测主要是将上、下游水位，通过传感器(压力式传感器或浮子码盘式传感计)将探出的现地水位变化物理量转换为电信号(压力传感器转换为4～20MA，码盘传感计转换为葛莱码串行脉冲信号)后，经传输线将水位信号，送入水位测量仪进行电平隔离，A/D转换，由微处理机进行数据处理后分别送至各显示器显示，并根据各预置数值输出控制信号。
从图6-7中可以看出，由水位传感器探出的水闸上、下游水位的变化量由现地水位变送器将测出的水位模拟信号，经A/D转换为数字信号后送入微处理器，经数据处理后输出的信号，可以在水位监测仪上直观地显示出水位数值，也可将信号输入到计算机内进行管理，对水位数据进行存储、查询、水位报表打印、人为设置水位报警信号等。
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