灯塔灌区调度管理自动监控系统

一、计算机的广泛应用及灌区自动化控制的必要性

为了适应社会发展的需要，灯塔灌区把计算机技术应用于灌区调度管理，利用先进的科学技术，采用国内外成熟的设备，结合实际情况，将自动化监控系统建设成运行可靠、技术先进、结构合理、操作简单的实用性系统。

灯塔灌区是我省中部重要的产粮大区之一，担负着30多万亩的灌溉管理任务。以往的经验管理模式，工作强度大，操作环境差，造成闸门损坏，直接影响生产。同时，由于不能准确地进行用水计量调配，无法科学地实现资源合理利用，使有限的资源更加匮乏与浪费。因此，灌区必须采用现代化的管理技术，节约人力物力，节约用水，促进增效节能。

二、自动化控制系统构成及功能

闸门调度管理实现远距离自动化监控系统是由多科学、多门类的科学技术紧密结合在一起而形成的综合性应用项目。自动化系统的构成及功能：

（一）中心站

监控管理中心设在灯塔灌区管理处，侧重于对各节制闸门的全面控制和监测工作，监控管理中心和终端站之间通过电缆联结。这样，既可简化自动化监控管理系统的结构，明确系统各部分的分工，又便于系统的可靠运行和管理。它主要由以几部分组成：

1.中心计算机网络

中心计算机系统是整个自动化系统的核心，由计算机硬件及软件设备组成。它是系统的管理中心，负责完成系统中所有数据的收集、分析处理、长期储存、报表输出、控制命令、发出报警信息等功能。同时，也是操作人员与监控系统人、机交流的界面。

计算机系统的硬件设备：由中心服务器、通讯工作站、控制工作站、网络设备、打印机、UPS电源等设备组成。

计算机系统的软件设备：由Windows NT4.0中文版、office97专业版、CIMPLICITI高级组态软件、SQL seyver7.0数据库等软件构成。

2.大屏幕投影系统

大屏幕投影系统与电视墙、磁翻版、霓虹灯等媒体相比，具有寿命长、耗电量少、色彩图案变化丰富，响应速度快，使用成本低等优点。它可以将信息通过文字、图案、动画，视频表达出来，达到信息传播视听享受新境界。

3.自动监控子系统

自动监控子系统是整个系统中最重要，也是最复杂的组成部分。对上负责随时采集各种传感器，变送器的信号，并及时传递给中心；对下负责并传达，执行中心的控制命令，随时掌握受控制设备的运行状态，它主要由以下几个部分组成：

自动监控子系统的硬件设备：

由工控机、打印机、UPS电源、PLC、传感器构成。负责采集、传输系统的各种参量，并对机电设备进行控制。

自动监控子系统的软件设备：

由CIMPLICETI高级组态软件，PLC编程设计软件，数据库等开发软件和用户级应用软件包构成。负责完成人机界面的编制，可编程制器的管理及系统中各种数据的分析和处理等工作。

4.通讯子系统

通讯系统是自动化系统的关键部分，灯塔灌区自动化系统中通讯子系统担负着数据传输的任务，要保证管理人员能够及时准确地掌握数据，了解运行状况，必须建立一套安全、可靠、迅速、快捷的通讯系统。

通讯系统主要为监控系统提供必要的数据通道。监控系统在各节制闸的闸房内安一个可编程控制器，这些可编程控制器采集的各种数字信号和模拟信号，通过通讯系统传至灯塔灌区管理处。管理人员对采集到的信号进行分析、处理、制定调度方案，控制命令，通过通讯系统传至闸房内的可编程控制器，控制机电设备运行。

（二）分站

灯塔灌区共有六处闸站：渠首、一、二、三、四、五节制闸，网络组成框图如下：

分站设在上述六个闸站，计算机系统实现明渠的液位、流量、闸位等数据采集及管理功能，同时进行远程数据传送；另外可以实现闸门系统的手动和自动控制，现场和远程控制开发相应的软件，实时检测、计算、显示、记录、控制、贮存、输出、通讯等。实时检测并显示各闸的流量，累计计算出各闸的过闸累计水量，当来水总量发生变化时进行调度分配。调整闸门开度，并将信号传送远方的调度指挥中心，主要由以下几部分构成：

1.传感器系统

传感器系统主要由液位传感器和闸门开度仪等组成。

液位传感器将水渠的液位转换成标准信号传给计算机，根据液位流量曲线计算出相应的瞬时流量，同时得出累计水量。

闸门传感安装在闸门上，用以提供给闸门开度仪，可以实现实时显示闸位数据，同时为计算机提供标准的闸位信号以及闸门上限和下限位置的控制信号。所有传感器均选用国外原装产品，以保证系统的工作可靠性。

2.计算机数据采集通讯管理系统

系统以进口的逻辑器件为核心，具有快速巡回检测、储存、比较、计算功能，能够根据现场传回的资料及时作出响应，显示现场资料，控制相应的机构动作，并可通过计算机通讯接口，通过电话线与远程调度中心的计算机进行通讯。其中水渠的水位，瞬时流量，累计水量和闸门开启高度。软件系统为PLC编程系统。

3.闸门控制系统

它是闸门开关的控制中心，可以实现手动和自动控制功能。

4.电源系统

为保证控制系统的可靠不间断运行，特别是灌溉期间的高标准需求，动力电源系统采用UPS，当外电路供电停电后，系统电源保证系统24小时不断电，传感器系统采用DC24V线性电源分别独立供电。

灯塔灌区闸门自动化监控系统是将计算机、无线电通讯、工业控制、农田水利、水工建筑、电机拖动、传感器、金属结构等多学科、多门类的科学技术紧密结合在一起而形成的综合性应用项目。以调度中心站为核心，将各分站的信息进行收集、分析处理、长期储存，控制命令，实现闸门的优化控制和调度，对灌区防汛、供水、闸门监控、水资源等各种数据进行采集、分析、存贮，并通过网络及时地向有关部门汇报，领导可直接在办公室的工作站上查询所需的各种信息，进行调度指挥。