[發明專利]一種水閘引流自控系統及方法

在審

• 申請號: 201510622079.6
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN105137951A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 錢福軍;張加雪;錢江;錢華清;趙林章;唐鴻儒;閭耀輝;樊錦川;李頻
• 申請（專利權）人: 江蘇省泰州引江河管理處
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 孫雪

技術領域

本發明涉及一種水閘引流自動調節控制系統及方法，尤其適用于上下游水位差頻繁變化且變幅較大的水閘，屬于水利工程與自動化控制的交叉技術領域。

背景技術

目前，水閘的引流控制方式為現場手動控制和控制中心遠方控制，確定閘門開高的依據是：根據上下游水位組合情況和上級調度流量要求，對照始流時“閘下安全水位—流量”關系曲線，確定始流時可泄放的最大流量，然后根據調度要求的流量，從“閘高—水位—流量”關系曲線中查得閘門開高，當調度流量大于始流值時，則必須分級開啟，引流流量必須與上、下游水位相適應，使水躍發生在消力池內。開閘時應由中間向兩邊依次對稱開啟，關閘時次序相反。

對于水閘工程，不管采取何種引流控制方式，閘門開高及啟閉順序主要靠人工來進行測算和控制。在水閘上下游水位變化不頻繁、且變幅不大時，上述控制方式基本滿足了水閘控制的使用要求，而當出現暴雨、洪水及海洋潮汐造成水閘上下游水位變化頻繁、且變幅較大的狀況時，上述控制方式無法動態跟隨水位變化，不能及時調節閘門開高滿足引水的流量要求，同時很可能造成超流量引水，破壞水閘穩定和河道安全。

對于上下游水位頻繁變化、變化幅值大的水閘工程，采用傳統的人工引流控制方式，會出現以下問題：一是運值人員須隨時根據水位變化情況，查圖表測算和及時調整閘門開高，以滿足調度流量的要求，造成運值人員勞動強度大、工作任務重，同時也很難做到及時調節；二是無法準確控制水閘引水流量，導致引流不足或者超標引水，引流不足造成無法最大限度發揮工程效益，超標引水導致河床和河道兩側護坡受到嚴重沖刷，給工程控制應用帶來安全隱患，容易造成安全事故。

在已公開的專利文獻中，公布號為CN102359088A、名稱為“一種放水閘門的遠程控制方法及系統”的發明專利提供了一種閘門的遠程控制技術，當系統中交流換相電路提供正向電流時，直流換相電路為直流發電機提供正向電流，并驅動交流接觸器閉合，為閥門控制電機提供正向電流；當交流換相電路提供反相電流時，直流換相電路為直流發電機提供反相電流，并驅動交流接觸器閉合，為閥門控制電機提供反相電流。該發明中，直流換相電路、直流發電機和交流接觸器位于水庫的啟閉機房內，并且直流換相電路、直流發電機和交流接觸器均與交流供電線路連接，在控制室和水庫的啟閉機房內不存在控制線路，可以減少控制線路出現故障時對遠程控制的安全性的影響。該發明提供的技術方案沒有試圖解決水閘引水流量的控制問題，并不能實現對上下游水位頻繁變化、變化幅值大的水閘工程進行精確有效的遠程控制。

發明內容

為了克服上述缺陷，實現依據上下游水位對水閘進行遠程調控的目的，本發明提供的技術方案具體如下：

一種水閘引流自控系統，包括現場采集控制單元、控制中心操作單元、水閘單位管理單元，其中，

現場采集控制單元負責控制程序的存儲和邏輯運算、控制指令的傳輸和執行、信息的交互以及水位、閘高、電機電流、設備狀態的模擬和數字信號的采集，現場采集控制單元設有數據采集模塊、數據傳輸模塊、設備控制模塊。

控制中心操作單元負責對現場采集控制單元采集到的信息進行組態、依據水閘單位管理單元的指令對設備進行遠方控制、網絡通訊監測；控制中心操作單元與現場采集控制單元之間采用雙網結構，確保監控網絡的安全可靠運行。

水閘單位管理單元負責管理控制中心操作單元，向上級部門匯報工程信息，接受上級調度指令、向控制中心操作單元發送調度指令(如引流流量、閘門孔數、開閘時間、安全事項)。

上述現場采集控制單元中，設備控制模塊分為自動調節控制子模塊以及閘高設定自控子模塊，其中：

自動調節控制子模塊負責根據上下游水位的變化對閘門的調節高度做邏輯運算，并根據運算結果啟動閘高設定自控子模塊；其邏輯運算的過程為：

判斷水位條件，若上游水位低于或者等于下游水位，則判斷結果為將閘門全部關到底；若下游水位低于下游始流水位(參考工程勘探設計資料及控制運用條件)，則控制下游始流水位，從中間向兩側分級提閘門到初次開閘高度，直至下游水位超過下游始流水位；