水库水闸远程控制管理系统方案

点击数：13190　添加时间：2011-12-11 11:02:43　来源: 奎屯宏菱智能科技有限公司

  新疆奎屯宏菱智能科技有限公司提供

一、引言

 

 水利行业是一个历史十分悠久的行业，也是信息十分密集的行业。随着计算机技术、数字

控制技术、网络通讯技术的发展，工业自动控制系统已进入一个全新的时代。采用新技术、

新设备对水利工程项目的设备与管理进行现代化改造和智能化建设是历史发展的必然趋

势。根据我公司在塔城地区吉乐德水文站建设经验，对农田灌溉水库的智能化管理提出如下解决方案。 

水利现代化和智能化建设是实现资源共享，促进国民经济协调发展的需要。信息化系统建

成后，消除了信息孤岛，减少了数据冗余，提高了信息的可靠性和科学性。信息快速方便

的信息传递为上级部门正确决策提供了保证，同时也提高了水库现代化管理水平，提高了

水库的工作效率。同时也为水利信息化建设打下了基础。 

    水库，一般建在比较偏僻的山区，尽管现在交通发达，但对水库运行管理来说仍然不

便。一方面因为路途遥远，工作人员每天在往返的路上浪费大量的时间和精力；另一方面

道路崎岖，多是山路，行车危险，特别是雨季，道路泥泞，这给水库的管理工作带来很大

的不便。特别是在汛期暴雨期间，可能造成山体滑坡，电线中断等事故，工作人员无法到 达现场。此时更是防洪的关键时期，必须保证闸门的合理控制，才能有效的控制洪水，保

证人民群众生命、财产的安全。随着现代通讯事业的不断发展，无线技术应用在控制领域

中越来越成熟。利用GPRS网络来实现远程的通讯，从而达到用计算机来实现闸门的远程控制的目的。 

 

 1  远程控制原理

 

 1.1  系统概述

 

     由于水库一般都建立在离市区有很远距离的山区下，所以水利部门与水库的距离比较

远，一般都大于几公里，这样采用RS485（有线）无法通讯。可以采用电话传输、光缆传输或无线传输方式通讯。利用有线方式传输需要架设通讯线路，一般在多山地带，架设困难且资金投入很大，也不完全符合防汛要求。在这种情况下采用奎屯宏菱智能科技有限公司 HL-102DTMF无线通讯方式。直接通过水利部门组成的远程闸门控制系统，配合现场控制系统组网工作。控制中心和现场控制系统以无线方式通讯，DTU模块到现场控制系统之间以RS-485方式通讯。这样数据中心可以通过GPRS\GSM\3G等无线网络进行远程的对现场控制屏的操作来实现对闸门的控制。

 

                                              

GPRS 组网原理图：

1.2 数据中心与DTU的通讯数据中心依靠现有的有线网络ADSL方式等接入，提供固定公网IP或APN专网，通过中心计算机运行闸门远程控制系统软件，处理数据，提供决策建议、同时提供扩容接口，便于以后的扩展。终端利用HL—102DTMF模块来作为数据中心的无线通讯，通过无线网络实现数据中心和DTU间的远程通信。数据中心将闸门反馈信息（上升、下降、停止、当前位置、闸前水位、水温、流量）转换成数字信号，发送给DTU后传达给现场控制系统，从而实现上位机与下位机的无线通讯闭环系统。

 

1.3 DTU与现场控制屏的通讯：

 

   DTU（HL-102DTMF）采用高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台，内嵌自主知识产权的通信协议。为用户提供稳定可靠的实时数据，数据终端采用太阳能供电永远在线，多种协议转换的设计为今后灌溉流域的数据解析提供了方便。针对网络流量控制的用户，产品支持语音，电话拨号，数据触发上线以及超时自动断线等功能，保证了系统数据的安全传输。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能，短程数据采用RS-232/RS-485 通信协议。可通过两条电缆与现场控制系统相连。这样数据中心可以通过DTU直接对现场控制屏系统进行控制。DTU将接收到数据中心指令后通过RS-485接口直接传输到现场控制系统里，对闸门进行控制。 

 

1.4  现场控制系统对闸门的控制闸门启闭机电机为交流接触器和继电器控制，因此，在现场控制屏里要有强电和弱电转换模块。屏内有将RS-485 信号转变成开关信号触发驱动继电器，完成弱电控制强电的功能，实现了计算机对闸门的远程控制。

 

1.5 闸门开度的检测闸门的开度用开度仪将闸门的开度机械变化量转换成模拟信号，将转换的模拟信号传送到控制系统里，再由模数转换模块变成数字信号，经RS-232/485 传输到GPRS DTU后直接上传到数据中心控制系统，数据中心将接收到的数据转换成相应的闸门开度，然后进行处理。

 

1.6  水库容量、水位、雨量、水温等数据的检测、闸门的开度也要依据整个水库的容量、水位等数据进行开闸泄洪、报警等工作。

 

2 系统构成及功能介绍

 

2.1 中心控制室

 

中心控制室是整个系统的调度中心，主要由工控机和上位机软件等构成。工控机作为上位机对闸门进行远程控制，以及对实时采集来的闸门开度、水库水位进行数据处理入库等操作。通过水库水位（H1 ）、闸门开度（H2 ）和实际闸前水位等参数构建了多模数学模型H1、 H2～Q、H～M、H～V 曲线及生成专家数据库，计算机可自动运算算出放水流量、水库库容、库面面积等。可以随时观察水库水位和蓄水量等参数的变化情况。计算机设计有标准软硬件接口，可以与水情自动遥测、大坝自动视频观测等系统共同组成水库运行调度系统。 作为系统工作安全的要求，对闸门的操作有严格的使用权限，设有软硬件隔离、防雷器、掉电数据保护、软件陷阱、操作指令保护、应急手动措施。对闸门开度、操作时间、操作者姓名及时自动入库保存，只有高级管理员才可以查看、修改、设置等操作。这样可以保证闸门操作的安全。

 

2.2 现地控室

 

现地控室距离闸门现场比较近，主要有控制柜，工控机、DTU、不间断电源、分控软件、以及转换模块组成。工控机作为下位机功能基本与上位机相同，但操作级别比上位机低。下位机也用工控机主要是为增强系统的可靠性，即使上位机出现了故障，不致影响对闸门的操作。

 

2.3 现场控制屏

 

现场控制屏相当于闸门操作按钮、采用模拟控制屏结构，可直接对闸门的上升、下降、停止进行控制。也是闸门开度的显示、采集部分，负责将闸门开度值传到下位机中。 将开度仪传来的4-20MA模拟信号转变成RS-485 信号传到下位机中，完成开度的采集无线传输工作。

 

 

2.4 闸门开度仪

 

闸门开度仪采用弹拉式开度仪，它是将测量柔丝的线位移转换成码盘的角位移，以达到用编码器来测量线位移的目的。同时将闸门的开度转换成模拟信号传到现场控制屏里，完成显示、测量、传输工作。