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摘要:为提升水利工程管理自动化、智能化水平，确保水利工程的稳定运行，分析了闸门自动化监控系统的运行流程，提出了水利工程中闸门自动化监测系统的实际应用，即通过人机交互界面获取信息并下达操控指令，利用闸门监控设备采集状态信号，使用通信传输装置完成信息传输，基于PLC实现远程控制、状态监测和自我诊断。
关键词:水利工程;闸门自动化监控;远程控制;自我诊断
闸门是水利工程的重要组成部分，依托传感设备、PLC控制终端、无线通信模块等构建闸门自动化监控系统，可以帮助管理人员远程监测和控制闸门。相比以往的手动操控，水利工程引进闸门自动化监控系统后，减轻了工作人员的劳动强度和工作压力，也显著提高了工程安全性。在了解该系统的应用优势和结构组成的基础上，管理人员还要熟练掌握闸门自动化监控系统的操作要点，才能真正发挥其应用价值。
1闸门自动化监控系统的运行流程
管理人员通过液晶显示屏(人机交互界面)了解当前水利工程闸门状态，根据操作需要下达相应指令，再由PLC按照预设程序自动完成工作，PLC根据前端反馈的实时信息和状态参数，调用相关程序后自动生成控制方案，控制指令从通信模块下达到前端的动作装置，控制闸门完成开启或闭合。闸门自动化监控系统中有许多节点，因为该系统的子系统是独立的，因此每一个节点和子系统在退出或出现故障时不会对整个系统或其他部分产生影响。系统用户可以进行在线数据设定和修改，更换数据时需要使用口令进行识别。闸门自动化监控系统具有较好的检测功能，当检测到系统出现不能执行的动作或状态时会立即报警，对相关指令实施拒收。
2水利工程中闸门自动化监测系统的实际应用
2.1通过人机交互界面获取信息并下达操控指令。闸门自动化监控系统中的人机交互界面主要提供三项功能。其一，信息显示，包括各个闸门的状态信息、操作界面的功能信息等。管理人员通过人机交互界面，可以了解水利工程各个闸门当前的运行状态及该系统包含的各项控制功能。其二，指令下达，管理人员通过操作人机界面，可以下达控制指令，如通过“历史记录”可以查看以往闸门的操作信息。通过“自动诊断”可以对整个监控系统进行自动巡检，如果有软件、硬件方面的问题，可以及时报警。其三，系统维护，通过预留的USB接口连接计算机后，可以对闸门自动化监控系统进行维护和升级。
2.2利用闸门监控设备采集状态信号。2.2.1闸门监控装置的应用卷扬机为闸门提供动力，并使用精确度极高的旋转式编码器来提高数据传输的精确性。旋转编码器可以捕获电动机转轴的启闭位置，并间接反映闸门所在位置，同时将该信号转为格雷码。闸门监控系统中的PLC元件接收格雷码以后可进行精确定位，采集位置信息并进行实时反馈。闸门自动化监控系统中的重要部件有传感部件、信道及远程控制单元系统等。传感部件负责状态信号收集，根据传感器类型和功能的不同收集到的信号也存在差异，有压力信号、位置信号等。2.2.2状态信号采集采集闸门的运行参数和状态信号，是闸门自动化监控系统运行的基础。该系统的前端分布着大量传感元件，如位置传感器、压力传感器等，能够实时收集并反馈闸门相关信息。这些信息通过通信模块，定期发送至终端控制设备，然后根据实际需要，发送相应的控制指令。指令发出后，要利用状态信号采集功能，监控各项指令是否得以执行。以闸门闭合为例，由PLC发出闭合指令后，通过接收闸门状态信号，判断是否完成闭合。直到状态信号显示完成闭合后，发出终止指令。
2.3使用通信传输装置完成信息传输。前端传感器采集到的信息需要借助通信传输模块，将其发送至PLC控制中心。因此，在闸门自动化监测系统中，通信传输模块非常重要。早期的通信方式主要采用有线传输，但是由于闸门自动化监控系统中包含的各类电气设备种类和数量较多，线路比较复杂。随着5G技术逐渐成熟，无线传输的优势逐渐体现出来，其不仅具有更快的信号传输速率，实现了闸门状态参数的同步传递，还可以提高抗干扰能力，增强了该系统在复杂、恶劣环境下的使用效果。
2.4基于PLC实现远程控制。远程控制中心是整个闸门自动化监测系统的关键，其核心是PLC。作为一种工业计算机，PLC可以通过预设程序指令的方式，实现对闸门的自动化监控。如终端控制模块接收到传感器反馈的信息后，通过识别信息内容，自动调用相应的程序，发送控制指令。整个过程不需要人工操作，实现了全程自动化。远程控制模块支持C++、Java等语言，可以根据水利工程闸门管理需要，人为调控程序，满足监控需要。为了防止PLC故障等意外情况，闸门自动化监控系统也设置了手动控制模式，可以根据需要进行切换。
2.5状态监测和自我诊断。闸门自动化监控系统中的很多设备，由于长期处于复杂环境中，随着使用年限的延长和材料的老化，容易出现各种各样的问题。如果不能及时发现这些问题，有可能引发更严重的事故。要应用闸门自动化监控系统，就必须设计状态监测和自动诊断功能。其中，状态监测是一种即时监测模式，利用前端监控设备，在采集闸门电气设备运行参数的基础上，同步传递给监测终端。PLC会将实时监测参数和数据库中存储的标准参数进行对照，如果发现实测参数超出了标准范围，则判断为闸门电气设备运行异常，进行告警。自动诊断则是每隔一段时间对闸门自动化监控系统的运行工况进行一次全面检查。如果发现有异常情况，则开展进一步的诊断，以尽早发现系统软件问题和硬件故障，降低损失。如果自动诊断结果表明确实存在故障，还能发出警报，并通过人机交互界面显示，提醒运维人员采取处理措施。
3结语
我国水利事业不断发展，水利工程管理自动化、智能化水平也在持续提升。闸门自动化监控系统是信息技术与工程管理相结合的典型代表，管理人员不仅可以通过监控设备远程掌握闸门状态，还能利用终端控制系统编辑和下达控制指令，这些指令通过通信模块传输到前端的动作单元，控制闸门的开启或关闭。从实际应用效果来看，闸门自动化监控系统具有响应及时、稳定可靠、易于维护等优点，减轻了人工管理压力，确保了水利工程稳定运行，具有推广应用价值。
作者:葛新 单位:黑龙江省引嫩工程管理处