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  • 閘門控制系統

    1.系統說明

    在水利信息化的進程中,閘門安全、可靠的自動控制一直都是核心問題。

    針對目前閘門自動控制系統的需求,我司提出了基于現地控制層,遠程控制層,集中控制中心三層控制體系結構。采用先進的PLC、以太網技術和WEB技術,避免了傳統控制帶來的風險,采用C/SB/S混合結構體系,實現WEB方式訪問。

    為了更好地建設閘門自動化監控系統,我司制定以下設計原則:

    1)先進性原則:高起點、新技術、國內領先。

    2)實用性原則:結構簡潔、功能實用、操作簡單、界面友好。

    3)可靠性原則:設備可靠性高、適應惡劣環境且系統防雷抗干擾能力強。

    系統會議室實景圖如圖所示:(四川省都江堰渠首閘門聯合調度自動化系統)

     

                                                                                                                   

    2.系統結構

    閘門自動控制系統主要包括監控中心站、現場監控單元和監控終端,實現閘門實時信息自動采集、傳輸和控制。

    1)監控中心站:采用工業計算機,進行數據存儲;為管理人員提供人機操作界面,實時顯示閘門啟閉機、出口工作閥等機電的工況;實時顯示閘門的開度并計算過閘流量;實現數據查詢及報表輸出;通過授權的操作人員可通過工控機的人機界面遠程控制閘門啟閉。

    2)現場監控單元:主要由機柜、PLC(可編程邏輯控制器)電源、繼電器、交流接觸器等構成。

    3)監控終端:實時監測采集工況數據(水位,水情,流量,閘(閥)門開度、電壓……);在設備工作異常時自動保護;控制機電設備合理運行;接收中心發出的控制命令,根據命令向中心傳輸系統運行參數。 

    閘門自動控制系統結構如下圖所示:

     

                       

                                                                                                                       

    3.系統特點

    閘門自動控制系統的特點或優勢具體如下:

    1)采用標準工業以太網接口,方便與現場各個設備交換數據,系統擴展性強,集成方便。

    2)遠程軟件采用標準化控制接口,可實現與其他軟件和設備進行數據互通,從而構建大規模水利信息化系統工程,通過對水情、水量、水位的分析統計,實現對整個灌區、流域進行水量分配調度等。

    3)實時遠程監測閘門的各測試數據,設定報警水位,并對原始數據進行各種計算,產生圖形化報表。

    4)數據遠傳,報警及控制功能,響應速度快。

    5)歷史數據存儲,方便用戶查詢。

    6)采用C/S和B/S混合結構體系,確保系統能夠實現遠程控制或WEB方式訪問,既可單機運行,也可網絡運行。

    4.系統功能

    系統功能主要包括圖形化的閘控管理系統、閘門水情及視頻系統、閘門運行系統和數據分析系統,如圖所示:

                  

                                                                       圖形化的閘控管理系統&閘門水情及視頻系統

                     

                                                                                                閘門運行系統&數據分析系統

    閘門自動控制系統的具體功能如下:

    1)自動檢測閘門開度及運行狀態信息

    2)實現了現地控制、遠程控制、聯合調度中心三級控制體系

    3)根據需水流量自動調整閘門高度

    4)故障告警、越限告警及告警自動記錄功能

    5)閘門泄流量統計和總泄流量統計功能,水位與流量的關系

    6)閘門操作日志記錄和事故追憶

    7)輸出流量,水情日報表、月報表、年報表

    8)可視化圖形顯示閘門啟閉過程和各類操作

    9)建立當地實時數據庫、歷史數據庫

    10)提供多級操作員安全等級設置

    11)專業視頻監視系統,隨時了解現場的整體狀態

    5.系統參數

    1)組態軟件

    為保證組態軟件的統一性標準中對組態軟件的特征性質進行定義以方便不同廠家的設備能夠方便快捷的接入系統中使用。在接入系統和實現標準閘門控制流程中組態軟件必須滿足以下功能:

    數據更新速率

    <=100 毫秒

    數據連接:

    支持

    保護功能:

    支持

    兼容性,開放性:

    OPC,DDE,ODBC,ADO,SDK

    運行平臺:

    WinNT,Win2000,WinXP,Win 7

    編程語言:

    類C

    嵌入功能:

    支持標準OCX控件對數據進行直接高速訪問

    PLC通訊功能:

    支持PLC標簽動態鏈接功能

    擴展功能:

    網絡冗余功能,報警功能

    安全功能:

    多用戶權限,用戶分區管理

      

    2)閘門視頻監控

    由于視頻服務器需要長時間穩定的運行所以在視頻服務器的選擇上應選用中國安防十大品牌的產品并且為保證以后的維護方便和可靠應盡量采用國產名族品牌,為保證閘門視頻監控能統一接入都江堰灌區閘門視頻系統中,視頻服務器及云臺在選購上需要滿足以下參數:

    視頻服務器要求如下:

    視頻壓縮標準

    H.264

    回放分辨率

    QCIF/CIF

    視頻輸入接口

    BNC(電平:1.0Vp-p,阻抗:75Ω),支持PAL、NTSC制

    視頻幀率

    PAL:1/16--25幀/秒,NTSC:1/16--30幀/秒

    碼流類型

    視頻流/復合流

    壓縮輸出碼率

    32K--2M可調,也可自定義。(上限8M,單位:bps)

    音頻輸入路數

    1路及以上

    音頻輸入接口

    BNC(電平:2Vp-p,阻抗:1kΩ)

    音頻輸出

    1路(線性電平,阻抗:600Ω)

    音頻壓縮標準

    OggVorbis

    音頻壓縮碼率

    16Kbps

    語音對講輸入

    1路(電平:2Vp-p,阻抗:1kΩ)

    通訊接口

    1個RJ45 10M/100M自適應以太網口,1個RS232口,1個RS485口

    報警輸入

    2路及以上

    報警輸出

    2路及以上


    云臺要求如下:

    云臺控制協議

    HIKVISION, PELCO-P和PELCO-D,協議自適應

    功耗

    15W max (30W max當加熱器開啟時, 室外球)

    工作溫度和濕度

    -30 ℃~65℃(室外) / -10℃~50℃(室內)濕度小于90%

    防護等級

    IP66(室外球)TVS 3000V 防雷、防浪涌、防突波

    安裝方式

    多種安裝方式可選根據應用環境進行選擇

    報警輸入

    7路, 優先級可調

    報警輸出

    2路, 支持報警聯動

    報警聯動

    預置點 / 花樣掃描 / 巡航掃描 / 水平掃描 / 垂直掃描 / 隨機掃描 / 幀掃描 / 全景掃描 / 開關量輸出

    水平范圍

    360°連續旋轉

    水平速度

    水平鍵控速度:0.1°~300°/s,速度可設水平預置點速度:400°/s

    垂直范圍

    -5°~90° (自動翻轉)

    垂直速度

    垂直鍵控速度:0.1°~90°/s,速度可設垂直預置點速度:200°/s

     

    6.成功案例

    四川省都江堰渠首閘門聯合調度系統

    柳溝閘門自動控制系統

    四川省都江堰錦水河閘門

    四川省都江堰東風渠南北閘閘門監控系統

    四川省通濟堰灌區取水工程閘門控制系統

    四川省都江堰石埡隧洞進口閘門監控系統

    四川省都江堰人民渠第二管理處水調中心

    四川省都江堰黑龍灘管理處水調中心

    四川省都江堰東風渠梁江堰水調中心


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