水庫水閘遠程控制管理系統方案

點擊數：13190　添加時間：2011-12-11 11:02:43　來源: 奎屯宏菱智能科技有限公司

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一、引言

 

 水利行業是一個歷史十分悠久的行業，也是信息十分密集的行業。隨著計算機技術、數字

控制技術、網絡通訊技術的發展，工業自動控制系統已進入一個全新的時代。采用新技術、

新設備對水利工程項目的設備與管理進行現代化改造和智能化建設是歷史發展的必然趨

勢。根據我公司在塔城地區吉樂德水文站建設經驗，對農田灌溉水庫的智能化管理提出如下解決方案。 

水利現代化和智能化建設是實現資源共享，促進國民經濟協調發展的需要。信息化系統建

成后，消除了信息孤島，減少了數據冗余，提高了信息的可靠性和科學性。信息快速方便

的信息傳遞為上級部門正確決策提供了保證，同時也提高了水庫現代化管理水平，提高了

水庫的工作效率。同時也為水利信息化建設打下了基礎。 

    水庫，一般建在比較偏僻的山區，盡管現在交通發達，但對水庫運行管理來說仍然不

便。一方面因為路途遙遠，工作人員每天在往返的路上浪費大量的時間和精力；另一方面

道路崎嶇，多是山路，行車危險，特別是雨季，道路泥濘，這給水庫的管理工作帶來很大

的不便。特別是在汛期暴雨期間，可能造成山體滑坡，電線中斷等事故，工作人員無法到 達現場。此時更是防洪的關鍵時期，必須保證閘門的合理控制，才能有效的控制洪水，保

證人民群眾生命、財產的安全。隨著現代通訊事業的不斷發展，無線技術應用在控制領域

中越來越成熟。利用GPRS網絡來實現遠程的通訊，從而達到用計算機來實現閘門的遠程控制的目的。 

 

 1  遠程控制原理

 

 1.1  系統概述

 

     由于水庫一般都建立在離市區有很遠距離的山區下，所以水利部門與水庫的距離比較

遠，一般都大于幾公里，這樣采用RS485（有線）無法通訊?？梢圆捎秒娫拏鬏?、光纜傳輸或無線傳輸方式通訊。利用有線方式傳輸需要架設通訊線路，一般在多山地帶，架設困難且資金投入很大，也不完全符合防汛要求。在這種情況下采用奎屯宏菱智能科技有限公司 HL-102DTMF無線通訊方式。直接通過水利部門組成的遠程閘門控制系統，配合現場控制系統組網工作?？刂浦行暮同F場控制系統以無線方式通訊，DTU模塊到現場控制系統之間以RS-485方式通訊。這樣數據中心可以通過GPRS\GSM\3G等無線網絡進行遠程的對現場控制屏的操作來實現對閘門的控制。

 

                                              

GPRS 組網原理圖：

1.2 數據中心與DTU的通訊數據中心依靠現有的有線網絡ADSL方式等接入，提供固定公網IP或APN專網，通過中心計算機運行閘門遠程控制系統軟件，處理數據，提供決策建議、同時提供擴容接口，便于以后的擴展。終端利用HL—102DTMF模塊來作為數據中心的無線通訊，通過無線網絡實現數據中心和DTU間的遠程通信。數據中心將閘門反饋信息（上升、下降、停止、當前位置、閘前水位、水溫、流量）轉換成數字信號，發送給DTU后傳達給現場控制系統，從而實現上位機與下位機的無線通訊閉環系統。

 

1.3 DTU與現場控制屏的通訊：

 

   DTU（HL-102DTMF）采用高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺，內嵌自主知識產權的通信協議。為用戶提供穩定可靠的實時數據，數據終端采用太陽能供電永遠在線，多種協議轉換的設計為今后灌溉流域的數據解析提供了方便。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，電話撥號，數據觸發上線以及超時自動斷線等功能，保證了系統數據的安全傳輸。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能，短程數據采用RS-232/RS-485 通信協議?？赏ㄟ^兩條電纜與現場控制系統相連。這樣數據中心可以通過DTU直接對現場控制屏系統進行控制。DTU將接收到數據中心指令后通過RS-485接口直接傳輸到現場控制系統里，對閘門進行控制。 

 

1.4  現場控制系統對閘門的控制閘門啟閉機電機為交流接觸器和繼電器控制，因此，在現場控制屏里要有強電和弱電轉換模塊。屏內有將RS-485 信號轉變成開關信號觸發驅動繼電器，完成弱電控制強電的功能，實現了計算機對閘門的遠程控制。

 

1.5 閘門開度的檢測閘門的開度用開度儀將閘門的開度機械變化量轉換成模擬信號，將轉換的模擬信號傳送到控制系統里，再由模數轉換模塊變成數字信號，經RS-232/485 傳輸到GPRS DTU后直接上傳到數據中心控制系統，數據中心將接收到的數據轉換成相應的閘門開度，然后進行處理。

 

1.6  水庫容量、水位、雨量、水溫等數據的檢測、閘門的開度也要依據整個水庫的容量、水位等數據進行開閘泄洪、報警等工作。

 

2 系統構成及功能介紹

 

2.1 中心控制室

 

中心控制室是整個系統的調度中心，主要由工控機和上位機軟件等構成。工控機作為上位機對閘門進行遠程控制，以及對實時采集來的閘門開度、水庫水位進行數據處理入庫等操作。通過水庫水位（H1 ）、閘門開度（H2 ）和實際閘前水位等參數構建了多模數學模型H1、 H2～Q、H～M、H～V 曲線及生成專家數據庫，計算機可自動運算算出放水流量、水庫庫容、庫面面積等?？梢噪S時觀察水庫水位和蓄水量等參數的變化情況。計算機設計有標準軟硬件接口，可以與水情自動遙測、大壩自動視頻觀測等系統共同組成水庫運行調度系統。 作為系統工作安全的要求，對閘門的操作有嚴格的使用權限，設有軟硬件隔離、防雷器、掉電數據保護、軟件陷阱、操作指令保護、應急手動措施。對閘門開度、操作時間、操作者姓名及時自動入庫保存，只有高級管理員才可以查看、修改、設置等操作。這樣可以保證閘門操作的安全。

 

2.2 現地控室

 

現地控室距離閘門現場比較近，主要有控制柜，工控機、DTU、不間斷電源、分控軟件、以及轉換模塊組成。工控機作為下位機功能基本與上位機相同，但操作級別比上位機低。下位機也用工控機主要是為增強系統的可靠性，即使上位機出現了故障，不致影響對閘門的操作。

 

2.3 現場控制屏

 

現場控制屏相當于閘門操作按鈕、采用模擬控制屏結構，可直接對閘門的上升、下降、停止進行控制。也是閘門開度的顯示、采集部分，負責將閘門開度值傳到下位機中。 將開度儀傳來的4-20MA模擬信號轉變成RS-485 信號傳到下位機中，完成開度的采集無線傳輸工作。

 

 

2.4 閘門開度儀

 

閘門開度儀采用彈拉式開度儀，它是將測量柔絲的線位移轉換成碼盤的角位移，以達到用編碼器來測量線位移的目的。同時將閘門的開度轉換成模擬信號傳到現場控制屏里，完成顯示、測量、傳輸工作。