上海市松江区水利工程管理所上海201600
摘要：随着我国现代化建设的不断发展，水利工程的重要性越来越深刻的体现出来，如何做好水泵闸的自动化监控工作已经成为相关人员十分重要的研究课题，本文对水泵闸自动化监控系统的应用与管理进行了详细的阐述与分析，希望可以起到参考作用。
关键词：应用与管理自动化监控系统水泵闸
水泵闸是水利工程十分重要的组成部分，担负着灌溉、防洪，调水等重要任务。在我国水利工程不断发展的过程中，许多工程项目已经开始引入自动化的管理技术，我国许多大小型水闸，均开始采用自动化技术来分析水闸运行情况，收集有关数据。在水闸自动化监控系统的设计方面，主要包含水工建筑自动观测、闸门数字化视频显示与闸门自动控制等，将水闸控制工作与自动化技术结合起来，能够在最大程度上提高水利工作的管理水平。
一、工程简介
高粱泾泵闸位于高梁泾入百花港的河口处，主要工程内容为10.0m3/s泵站一座，10m净宽节制闸一座，采用泵+泵+闸+泵+泵结构形式。
高粱泾泵闸系百花港河道二期整治工程，开建于2010年11月，完工于2012年5月，建成启用后，调节百花港区域水质，确保百花港控制区域的防汛和调水工作的顺利开展。工程于2012年5月由松江区水利工程部所管理。
泵闸的水工结构主要为闸首、泵站及内外河消力池，内外河海漫段、内外河防部槽及内外河衔接段组成。泵站选用4台潜水电泵，型号为900QZ-160D型潜水轴流泵，泵站流量为2.5m3/s*4。节制闸选用10.0*m导轨式平移门，启闭机采用双作用集成式液压启闭机。另有管理房等建筑工程，总面积为426.10m2。
二、自动化监控系统概述
（一）、监控中心站由一台液压平移式节制闸，四台泵机，配有四台底孔闸门和四台工作闸门。可实现2套4种操作模式：PLC控制模式，计算机控制模式，现场（机柜）控制模式，现场（现地）控制模式。另外，本泵站肩负着百花港圩区十一座水泵闸集中自动化控制的重任。实现以本泵站为中心的远程环形子母控制。其优点是稳定可靠，即使链接光缆有一个断点，中心站仍可对周围子水闸进行所有操作和监控。可以对所有闸门位置和水泵运行状态实现不间断地反馈。
（二）、本站配有10KV配电房一座，提供两路供电，常态下由两路配电分别控制闸内（中控，监控，照明，动力）等设施。当一路配电发生故障时，可以切断故障线路（防止突然来电），接通联络柜。使另一路配电供电。省去了常用的柴油发电机组。提高了工作效率，降低了柴油发电带来的污染。
（三）、本站配有单独PLC控制室，提供交流电源和UPS双电源供电，在可编程控制器的支持下，将监控中心站与测控单元结合起来，状态指标灯、切换开关、操作按键与PLC控制状态均安装于现地测控屏上，能够在监控中心站远程控制出现故障的情况下，对本地闸门进行持续的监督与控制。现地控制单元可以对水闸现场信息数据进行高效的采集，现场信息可以向监控中心进行及时的反馈，监控中心也可以对现场各项设备发出指令。
（四）、本站中控室由UPS不间断电源、网络服务器、CRT显示器、视频服务器所组成，控制中心所设置的各种主机能够对各闸门和水泵的运行状态进行远程控制与监视，能够有效提高各项管理工作的准确性与可靠性。具体的监视与控制内容包含以下五个部分：第一，对周围十一座水闸进行视频监控和自动化远程控制，具体控制内容包含水泵的启停和闸门的启闭；第二，对周围十一座水闸进行数据分析，比如监控录像、内外河实时水位以及历史水位等；第三，对本水闸的水泵闸门电流进行实时监控，超载自动保护；第四、对闸门水泵水闸的任何一次操作进行记录；第五，设定水位报警。
三、自动化监测控制功能
（一）、自动化监测元件主要包含、闸门限位传感器、电量变关器、上下游水位传感仪、闸门开度多转编码器等。水泵轴温传感器，智能电压电流表。自动化元件的可靠性与精度对于闸门监控系统的精确性与可靠性有着十分重要的作用。
（二）、上下游水位的测量，需要借助压阻式投入液位变送器，该装置通常设置于两岸的测压管与闸墩上下游位置，不同水位下的传感器以模拟量的形式将水位信号传送至测控单元，测控单元对信号进行转换处理后形成水位值，主计算机在接收到水位值数据后可以通过显示器将其显示出来，操作人员可以根据所显示的信息对闸门开度与水位值进行调整，同时也能够计算出当前的流量数据。单元控制器对所接收到的信号进行转换可以得到荷重值，对水位控制值与与荷重值进行比较，能够对接点输出情况进行控制。
（三）、通过电量变送器对电动机母线电流与电压进行控制，该设置通常设置于互感器两侧，变送器将电流信号与电压信号以模拟量的形式传送至控制单元，所采集的信号经过控制单元的处理后被还原成电流值与电压值，将这方面的数据与报警值与荷重控制值进行比较，在比较结果超标的情况下控制输出报警。
（四）、在闸门的控制上，闸门液压系统与相应机械结构直接连接，闸门开度传感器能够对开度信号进行检测，开度信号以数字信息的形式发送至现地测控制单元，在测控单元的支持下，将所采集到的信号还原成闸门开度值，闸门限位值，闸门极限值，对这几方面的数值进行比较，根据比较结果对闸门开度进行控制，必要条件下，也需要输出具体的控制接点。运行人员也可以依照显示仪表的指标来控制闸门的启停。
（五）、在水泵的控制上，通常需要通过中控系统对所联动百花港圩区节制闸门进行统一的控制，在水位超标或者汛期到来之际开泵排水，排水量通常可以达到2.5m3/s*4。另外，中控系统也能够同时对四台水泵的电压、电流、功率以及温度等指标等监测，持续分析水泵的运行状态，在水泵出现超载、超温的情况下，能够自动停泵并向周围运维人员发出声光报警。
潜水泵采用变预调速节能装置供电，其有下述优点：
（1）供水系统可以按照供水需要自动运行:设定供水压力后，供水系统会根据设定的压力自动调节潜水电泵的转速和运行的台数，使供水系统运行在高效节能的优化状态。
（2）供水系统能自动调节系统供水压力，使供水压力保持恒定，避免了供水压力的大幅波动。
（3）采用变频装置软起动，消除了起动时的冲击电流，延长了设备的使用寿命。
（4）完善的保护功能:控制装置具有过载、过流、堵转、过压、过热等多种保护，潜水泵运行中如出现故障，控制保护装置会自动停止潜水泵的工作，并报警输出；系统并具有自检、故障判断、故障记忆、故障显示等功能。
四、系统功能
（一）数据的采集与处理
在数据采集工作方面，需要采集的数据主要包含图像信息、电流数据、电压数据、渗流水压数据、上下游水位、荷重以及位置等。
（二）系统监测与控制
泵闸监控系统总的分为远程控制与现地控制两种方式，远程控制与现地控制相互闭锁。在现地控制方面，可以将运行状态信号与控制信号输送至监控中心，最高级的控制权限掌握在闸门现地控制方面，相比于远程控制来说，现地控制级别更高。
通过中控系统，只需两名操作人员就可以在本泵站的控制中心对圩区所有十一座水泵闸的通讯状况，设备运行情况进行监测与控制，并能通过监控主机和CRT系统对圩区所有水泵闸的现场环境、闸门开度，水泵运行进行观测，对全圩区进行全面的监督与控制，在各项水利设施出现故障的情况下，能够对摄像头视角进行及时的调整，使操作人员在第一时间了解现场情况，将对现场录像进行备份，方便管理人员的事后分析。
结束语
当前我国已经全面进入信息化时代，将自动化控制技术与水闸管理工作结合起来能够有效提高水闸管理工作的效率与质量，这就需要水闸管理工作人员对各种自动化技术进行深入的研究与分析，提高水闸监控工作的自动化水平。
参考文献
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