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    數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)上下游水位、閘位、閘門位置等開關(guān)量和模擬量的采集；啟閉控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)閘門升降停的控制；安全保障系統(tǒng)則是為了確保閘門在啟閉運行時，無論出現(xiàn)任何非正常工況都可以迅速地安全終止操作，保護(hù)設(shè)備安全；前臺計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的處理、分析、判斷，提供較為直觀友好的人機(jī)界面；語音報警系統(tǒng)除了對設(shè)備運行異常情況進(jìn)行報警外，還可以在閘門啟閉前進(jìn)行語音提示，對上下游起到告知作用；WEB發(fā)布系統(tǒng)則可以對閘門的運行工況，如水位、流量、開高、開孔數(shù)、荷重等參數(shù)進(jìn)行對外發(fā)布，以供其它人員瀏覽；視頻監(jiān)視系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集存儲啟閉機(jī)房內(nèi)外、上下游河道等重點監(jiān)控點的運行情況 ，并同時具備通過IE進(jìn)行遠(yuǎn)程WEB瀏覽功能。

    其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、啟閉控制系統(tǒng)由PLC完成，安全保障系統(tǒng)由數(shù)字電子限位、機(jī)械限位、負(fù)載過荷、工作超時、啟閉機(jī)過流、方式閉鎖等多重保護(hù)功能組成，確保閘門運行安全可靠。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、語音報警系統(tǒng)、web發(fā)布系統(tǒng)由前臺監(jiān)控計算機(jī)完成，視頻監(jiān)視系統(tǒng)及遠(yuǎn)程瀏覽可以通過硬盤錄像機(jī)來輕松實現(xiàn)。

5  兩種遠(yuǎn)程監(jiān)控方式比較

    5.1 通過RS485與閘位計實現(xiàn)

    閘門遠(yuǎn)程集中控制可以通過閘位計來實現(xiàn)，如DZK-B、XDZC-100型閘門測控儀等，其本身具備閘門啟閉控制、上下限位設(shè)置、開高模擬跟蹤顯示、荷重監(jiān)視等功能，但一般閘門測控儀與上位機(jī)的通訊是通過基于MODBUS RTU 485標(biāo)準(zhǔn)串行通信總線實現(xiàn)的，實現(xiàn)近地控制沒有問題，但要實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，必須設(shè)置近地監(jiān)控計算機(jī)，遠(yuǎn)程計算機(jī)以光纖以太網(wǎng)為傳輸介質(zhì)，通過IEC60870-5-103、IEC60870-5-104協(xié)議來啟動近地計算機(jī)進(jìn)行控制，近地計算機(jī)將監(jiān)控信息通過協(xié)議通訊方式反饋給遠(yuǎn)方計算機(jī)。這種方式要求近地計算機(jī)必須長時間不間斷運行，而且現(xiàn)地通訊要可靠。這種方式以前在沙集節(jié)制閘應(yīng)用過，通過在近地監(jiān)控計算機(jī)上設(shè)置閘門開高、流量等參數(shù)，計算機(jī)通過485通訊的方式驅(qū)動DZK-B閘門測控儀對閘門進(jìn)行啟閉停的控制，無須人工進(jìn)行操作，從實際多次應(yīng)用來看，458近地控制方式比較可靠，遠(yuǎn)程控制沒有做過試驗。

    沙集閘站監(jiān)控拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖（RS-485）
    

    優(yōu)點：投資小，可以實現(xiàn)近地控制，無須人工參與。

    缺點：設(shè)備MTBF無法保障，485通訊受環(huán)境傳輸距離等影響，可靠性較差，數(shù)據(jù)響應(yīng)速度較慢。實際應(yīng)用僅適用于近地控制，不適合遠(yuǎn)程控制。

    5.2 通過以太網(wǎng)與PLC實現(xiàn)

    PLC作為工業(yè)控制的現(xiàn)場重要單元（LCU），其強(qiáng)大的邏輯功能、穩(wěn)定性、抗干擾能力遠(yuǎn)非計算機(jī)可以比擬。通過PLC來實現(xiàn)閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控，無論從技術(shù)上還是遠(yuǎn)期投資上看都遠(yuǎn)非其它設(shè)備可比。另外工業(yè)以太網(wǎng)的日趨成熟應(yīng)用，基于MODBUS TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)工控產(chǎn)品的不斷推出，更是極大地推動了工業(yè)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控革命的發(fā)展。在進(jìn)行六塘河閘自動化監(jiān)控設(shè)計時，就采用了以太網(wǎng)加PLC的組合監(jiān)控方式。
    

    上下游水位、閘門開高、荷重等以4-20mA模擬量格式送至PLC，閘門位置等開關(guān)量信號同樣由PLC采集。；視頻監(jiān)控采集傳輸發(fā)布由硬盤錄像機(jī)；這種控制方式遠(yuǎn)程計算機(jī)可以通過IEC60870-5-103、IEC60870-5-104控制現(xiàn)地計算機(jī)完成閘門控制調(diào)度，但鑒于PLC與硬盤錄像機(jī)具備了以太網(wǎng)通訊接口，因此推薦遠(yuǎn)程計算機(jī)直接控制PLC的方式更直接、更可靠。

    優(yōu)點：安全可靠、自動化遠(yuǎn)程實時監(jiān)控、無人值班、無人值守、節(jié)約管理費用。

    缺點：先期投資較高，應(yīng)具備以太網(wǎng)通訊條件。

6 閘門自動化監(jiān)控測點表

7  遠(yuǎn)程監(jiān)控主要設(shè)備選擇

    7.1 以太網(wǎng)交換機(jī)

    從工程運行可靠性上考慮，以太網(wǎng)交換機(jī)建議選擇工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)，可靠性高、抗干擾，如CISCO、MOXA等，最好支持環(huán)網(wǎng)。

    7.2 PLC（可編程序控制器）

    鑒于閘門控制的測點較少，邏輯控制較為簡單，在PLC的選擇上趨于小型化、智能化產(chǎn)品，僅需配置必要的I/O模塊、模擬量模塊即可。如GE FANUC 的VERSAMAX，simens 的S7-200，Schneider Modicon M340都是配置以太網(wǎng)通訊的小型工控產(chǎn)品。六塘河閘加固自動化改造選擇的是VERSAMAX。

    7.3 水位計

    從產(chǎn)品的可靠性、技術(shù)性能上來看，雖然VEGA水位計的價格較高，但鑒于其高性能、高精度，建議選擇。

    7.4 閘位計及編碼器

    建議選擇GP-1312通用位移控制儀，與高精度HEIDENHAIN旋轉(zhuǎn)編碼器配合使用，可實現(xiàn)對閘門的高精細(xì)控制。支持4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號和4-8個開關(guān)量輸出。

    7.5 硬盤錄像機(jī)

    嵌入式硬盤錄像機(jī)無論從易用性、還是可靠性上來講都較PC式硬盤錄像機(jī)性能優(yōu)越，可以方便地實現(xiàn)圖像MPEG-4格式的采集、存儲、發(fā)布。如sumsung SHR-2040P。

    7.6 攝像機(jī)

    閘門上下游可以選擇球形一體化帶紅外的彩色機(jī)，便于監(jiān)視上下游廣角范圍的情況，閘門啟閉機(jī)房內(nèi)則設(shè)置固定式攝像機(jī)即可。

8  遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

    閘門自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要用于水電廠、水庫、河道、供水渠的閘門控制。被控閘門可以是平板門、弧型門、液壓門或快速門。制動方式可以是卷揚方式自動化、液壓方式或螺桿方式。系統(tǒng)由閘位傳感器、現(xiàn)場控制單元（LCU）、信號傳送線纜及中心控制站組成?？梢愿鶕?jù)用戶要求和系統(tǒng)特點在現(xiàn)地單控、群控，也可在異地遠(yuǎn)程遙控。系統(tǒng)采用高可靠性的硬件設(shè)備和工業(yè)控制專用組態(tài)軟件平臺，具有可靠性高、操作簡單之優(yōu)點，為防止誤動作和誤操作，一般系統(tǒng)應(yīng)具有連鎖控制，中心站操作具有操作等級設(shè)置及操作自動記錄備查。該監(jiān)控系統(tǒng)一般采用分布控制，信號傳輸采用光纜或其它避雷性能良好的傳輸方式，使系統(tǒng)遠(yuǎn)方控制可達(dá)數(shù)公里以外，系統(tǒng)同時具有現(xiàn)場圖像監(jiān)視功能，使用安全可靠。

9  結(jié)語

    閘門的遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控設(shè)計理念已經(jīng)日趨成熟，隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施的逐步改善、光纖的逐步普及，閘門控制將逐步實現(xiàn)“無人值班、無人值守”，遠(yuǎn)程監(jiān)控將變成現(xiàn)實。筆者從實際應(yīng)用情況出發(fā)，提出了一些自己的看法，僅供借鑒參考。

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    作者簡介：莫兆祥（1974-08），男，江蘇宿遷人，江蘇農(nóng)學(xué)院水利水電動力工程專業(yè)，工程師。江蘇省駱運水利工程管理處工管科，主要從事泵站水閘管理、技術(shù)改造、自動化控制設(shè)計等工作