【摘要】随著计算机监控系统在渠道的大力推广使用，对闸门监控和管理的自动化水平提出了新的要求，实现闸门智能化监控势在必行。渠道闸门监控系统的设计，不但能提高闸门控制的灵活性、快速性，而且可以加强渠道运行的可靠性和安全性，为提高渠道的自动化水平和实现电站无人值守或少人值班提供理论依据和技术手段。在此背景下，本文就渠道闸门计算机监控系统的运用及思考进行详细探究，以期为有关方面的研究提供参考借鉴。
【关键词】渠道闸门；计算机监控系统；计算机运用
1、引言
随着中国加大对水利工程建设的投入，促成了水利工程中计算机监控系统的技术改造工作。而渠道闸门作为水利工程的重要组成部分，其计算机监控系统技术改造必须要得到高度重视。
2、渠道闸门计算机监控系统设计原则
随着渠道整体技术发展和安全要求的提高，这样的控制方式已经很难满足发展的需求，因此，有必要结合实际情况对机组进水口闸门控制系统进行改造，提高机组进水口闸门系统的自动化水平及运行可靠性。
（1） 安全可靠和先进实用的原则。选择成熟的分布式计算机控制系统。在生产过程中信息集中管理和操作的前提下，使控制危险分散。
（2）信息分层管理和控制权限分级的原则. 系统分为两层即中央控制层和现地控制层。中央控制层负责信息的集中管理和监视，与其他系统通信，提供可视的人机界面。现地控制层负责采集闸门运行状态和流量等信息，并根据采集到的信息和主控指令对现场的各种设备进行自动控制。
（3）闸门监控系统高度可靠，各项技术性能指标满足相应各项标准及规程的要求，并且与计算机技术当前的发展水平相适应。
（4）系统配置和设备选型符合计算机技术发展迅速的特点，既便于功能和硬件设备的扩充，又能充分保护用户投资。
（5）软件采用模块化、结构化的设计，使系统更适应功能的增加和规模的扩充。
（6）人机接口功能强，操作方便，显示的画面和打印的文件清晰醒目。
（7）监控系统具有远程连网功能，系统考虑以后实现与省水利厅的数据通信，传输实时数据及控制指令；此外闸门监控系统可实现水情测报系统、大坝监测系统和MIS系统网络联网。
（8）实时性好，抗干扰能力强。
3、闸门计算机监控系统
渠道闸门控制系统主要包括溢洪道闸门、放水洞闸门和大岭隧洞闸门自动监控。溢洪道和放水洞距管理处较近，用双绞线转输监控信号；大岭隧洞距离管理处较远，用无线电台传输监控信号。渠道闸门计算机监控系统主要包括：闸门开度传感器，闸门开度测控仪，闸门保护传感器，可编程序控制器P比，电器控制柜，数据远传设备，信号传输电缆（或无线电台）、监控计算机等，实现对闸门开度的准确控制，做到了防洪供水调度准确及时。
3.1 计算机网络系统
渠道闸门计算机网络由网络（兼Web）服务器 、网络交换机、查询（领导）工作站、闸门监控主机、水情自动测报主机及通信设备等组成。
3.2 闸门监控系统结构
闸门监控系统由闸门监控子系统、图像监控子系统、数据通信网及数据通信处理系统应用软件等部分组成。1）闸门监控系统子系统主要由系统实时监控计算机、计算机局域网和数据服务器、远程数据通信网前置通信处理器、数据通信设备、供电系统、闸门监控管理软件等组成；闸门现地监控站由负责现场数据采集、控制、预处理及传输等工作的远程终端单元（PLC）、数据通信设备、相关传感器和仪表、供电系统、闸门操作台等组成。2）图像监控子系统可分为前端设备、传输设备、中心站设备三部分，其中前端设备由摄像机、电动变焦镜头、云台、解码器、防护罩等构成；传输设备由视频电缆或光纤线缆及光端机等组成；中心站设备由数模编码器、多画面分割器、彩色监视器、监控计算机以其它辅助设备构成。3）数据通信网采用两层数据通信网络实现远程数据交换。即由闸门监测站与渠道中心站构成光纤数字通信网，并兼容水文自动测报系统，实现系统各工情遥测站与中心站之间的数据交换，并可选择超短波作为备份信道构成第一层数据通信网；由渠道中心站构成基于公用数据通信网的远程计算机网络，实现数据联网，亦可选择无线通信方式构成第二层网络。
3.3 闸门监控系统应具备的功能
由闸门监控系统结构组成可知，该系统通过水位传感器检测水位，用开度仪检测闸门的开度，传感器将这些测定值送入PLC，PLC按既定控制算法输出控制信号到控制电气开关柜，再通过闸门的液压启闭系统控制闸门的升降。该系统还应具有相应的显示和报警功能。
3.3.1 闸门控制功能
（1）闸门的正常启闭。（2）紧急落门。（3）闸门下滑重提升。（4）监测进水闸前拦污栅的阻塞情况并清理拦污栅。（5）紧急抱闸刹车。
3.3.2 闸门运行状态信号的采集和处理
（1）水位数据的采集和处理。最主要有进水口工作闸门闸前水位，尾水闸门闸前、闸后水位，拦污栅前水位的数据采集和处理。（2）闸门位移数据的采集和处理。有闸门的运动状态（上升还是下降），闸门位移量，闸门是否越限，闸门是否出现卡滞、下滑、飞车等。（3）控制闸门电气开关柜的数据采集和处理。主要有电压、电流的测量。
3.3.3 闸门监控系统的计算判断功能 闸门监控系统对下位机传来的数据进行计算，并将计算结果与既定值进行比较，判断是否出现故障或事故情况，从而作出相应处理，并上报监控中心，向工作人员报警，同时作出记录。
3.3.4 闸门监控系统的保护功能 当闸门出现以下状况时，控制系统立即向上位机发出报警信号，并且作出紧急处理。1）卡滞。当提升闸门时，发生闸门意外卡滞情况（如钢丝绳拉偏或被异物卡住），表现为闸门上升速度变缓或停止。闸门控制系统立即关闭主回路电源，抱闸刹车，停止执行上升命令，并向电厂监控中心发出卡滞报警信号。2）飞车。当闸门降落时，闸门因意外情况，失去控制，自由下落，称为飞车，表现为闸位计读数变化加快。闸门控制系统立即关闭主回路电源，抱闸刹车，停止落门，并向监控中心发出飞车报警信号。
3.4 系统诊断
系统设备硬件故障诊断包括对计算机、外围设备、通信接口、通道等的运行情况进行在线和离线诊断，故障点能诊断到各模板。当诊断出外围设备故障时，能自动将其切除并发出信号。软件故障诊断能对计算机系统各软件进行在线诊断，诊断出故障软件功能块并发出报警信息。在系统进行在线诊断时，不影响计算机系统对各设备的监控功能。
4、闸门监控系统具备的特性
4.1 实时性
现地控制单元状态和报警点采集周期不大于 1s；现地控制单元接受控制命令到开始执行的时间不大于 1s；主控制级执行命令发出到控制单元回答显示的时间不大于 1s。
4.2 可靠性
闸门监控系统的平均无故障时间不小于 10000 小时；现地控制单元装置的平均无故障时间不小于 34000 小时；系统中任何设备的单个元件故障不会造成关键性故障或使外部设备误动作；能防止设备或组件中的多个元件或串联元件同时发生故障。
4.3 操作安全性
闸门监控系统对每一功能操作提供校核，当操作有误时能自动或手动地被禁止并报警。闸门监控系统可根据需要在人机通讯中设操作员控制权口令。
4.4 通讯安全性
闸门监控系统保证信息中的一个信息量错误不会导致系统关键性故障，具有较高的内部通讯的信息错误码检测能力及编码效率。
4.5 可扩展性
整个系统应采用全开放系统，便于功能和硬件的扩充，系统应具有数据通讯的接口，方便地实现远程联网，进行数据交换。
5、结束语
总而言之，在水利工程中，渠道闸门是重要的构成部分，需要重视改造与升级计算机的监控系统。同时在按照改造范围与原则基础上，采用有效方式改善计算机的监控系统，防止升级过程产生问题，保证渠道闸门的监控系统改造顺利。
参考文献：
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