水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

1、水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)一、水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)水閘實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)控，是現(xiàn)代化水利工程管理科學(xué)化的必然趨勢(shì)。水閘的自動(dòng)化監(jiān)控是建立在現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制設(shè)備及現(xiàn)代量測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上的。被控制的閘門(mén)型式主要是平板門(mén)、弧型門(mén)與人字門(mén)，閘門(mén)的啟閉機(jī)械有卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)、液壓式啟閉機(jī)與螺桿式啟閉機(jī)。水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)作為我國(guó)水利信息化建設(shè)的基本內(nèi)容，正在逐步被推廣應(yīng)用，新建的水閘或現(xiàn)行閘門(mén)的除險(xiǎn)加固工程一般都要求包括水閘自動(dòng)化管理部分。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，水閘自動(dòng)化監(jiān)控也被注入新的內(nèi)容，主要表現(xiàn)在:采用GPS/GIS/RS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水利的“3S”化

2、，從C/S體系轉(zhuǎn)向B/S體系，實(shí)現(xiàn)多媒體化等。二、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要由中心監(jiān)控室與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站組成，見(jiàn)圖6-6所示。中心監(jiān)控室也稱(chēng)測(cè)控調(diào)度中心，一般設(shè)在水閘管理處(所)內(nèi)，由測(cè)控計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及其他計(jì)算機(jī)設(shè)備等組成；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站是水閘(或閘群、多孔水閘)監(jiān)控系統(tǒng)的主要信息源及命令執(zhí)行者，其主要任務(wù)是根據(jù)中心監(jiān)控室的遙測(cè)查詢(xún)指令，自動(dòng)采集本站點(diǎn)的水情或工情數(shù)據(jù)，并發(fā)送給控制中心，或根據(jù)控制中心調(diào)度指令控制閘門(mén)運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站一般設(shè)在啟閉機(jī)房?jī)?nèi)，由各類(lèi)傳感器、通信設(shè)備、主控設(shè)備(如PLC、人機(jī)界面HMI)、中間繼電器、電機(jī)保護(hù)及配電設(shè)備等構(gòu)成。圖6-6 閘門(mén)控制系統(tǒng)

3、硬件結(jié)構(gòu)圖從圖6-6中還可看出，水閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)中水位、閘位、閘門(mén)啟閉電流與電壓以及荷重的監(jiān)測(cè)大都采用各類(lèi)傳感器。傳感器的作用與功能主要是:測(cè)量與數(shù)據(jù)的采集、檢測(cè)與控制、診斷與監(jiān)測(cè)以及輔助觀(guān)測(cè)等，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制要求。下面對(duì)水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中采用的各類(lèi)傳感器與監(jiān)測(cè)設(shè)備分別進(jìn)行介紹。(一)現(xiàn)場(chǎng)水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介水閘的水位監(jiān)測(cè)主要是將上、下游水位，通過(guò)傳感器(壓力式傳感器或浮子碼盤(pán)式傳感計(jì))將探出的現(xiàn)地水位變化物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(壓力傳感器轉(zhuǎn)換為420MA，碼盤(pán)傳感計(jì)轉(zhuǎn)換為葛萊碼串行脈沖信號(hào))后，經(jīng)傳輸線(xiàn)將水位信號(hào)，送入水位測(cè)量?jī)x進(jìn)行電平隔離，A/D轉(zhuǎn)換，由微處理機(jī)進(jìn)行數(shù)

4、據(jù)處理后分別送至各顯示器顯示，并根據(jù)各預(yù)置數(shù)值輸出控制信號(hào)。從圖6-7中可以看出，由水位傳感器探出的水閘上、下游水位的變化量由現(xiàn)地水位變送器將測(cè)出的水位模擬信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送入微處理器，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后輸出的信號(hào)，可以在水位監(jiān)測(cè)儀上直觀(guān)地顯示出水位數(shù)值，也可將信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行管理，對(duì)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢(xún)、水位報(bào)表打印、人為設(shè)置水位報(bào)警信號(hào)等。圖6-7 水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理框圖水位傳感器的種類(lèi)比較多，目前常用的有浮子式水位傳感器和壓力式水位傳感器兩種。浮子式水位傳感器又有接觸編碼和光電編碼等多種形式。1.浮子式水位傳感器浮子式水位傳感器由浮子、平衡重錘、繩索、水位輪及編碼器等主

5、要部件組成，如圖6-8所示。浮子隨水位變化作上下運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)繩索帶動(dòng)水位輪產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)，即將直線(xiàn)位移量轉(zhuǎn)換為角位移量。水位輪帶動(dòng)同軸的角編碼器產(chǎn)生數(shù)字編碼輸出。機(jī)械編碼器由碼盤(pán)和開(kāi)關(guān)等部件組成，碼盤(pán)上按碼制規(guī)則形成導(dǎo)電和絕緣碼區(qū)，碼盤(pán)結(jié)構(gòu)也可多樣。編碼器碼輪位數(shù)決定其可測(cè)量的水位變幅(例如：10位碼輪相應(yīng)可測(cè)的水位變幅為1024cm)。圖6-8 浮子式水位傳感器安裝圖2.壓力式水位傳感器單晶硅片受力后電阻率發(fā)生顯著變化，即壓阻效應(yīng)。將單晶硅膜片和電阻條采用集成電路工藝制作成硅壓組芯片。由這種芯片構(gòu)成的傳感器一般稱(chēng)為固態(tài)壓阻式壓力傳感器它廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)科研領(lǐng)域。利用固態(tài)壓阻式壓力傳感器來(lái)測(cè)量靜

6、水壓力，實(shí)現(xiàn)測(cè)量水深的目的。傳感器零點(diǎn)高程加上被測(cè)水深就是該處的水位。壓力式水位傳感器的現(xiàn)場(chǎng)安裝參見(jiàn)圖6-9。圖6-9 壓力式水位傳感器現(xiàn)地安裝示意由于壓力式水位傳感器探頭存在零點(diǎn)漂移、密封漏水等可靠性問(wèn)題，目前使用沒(méi)有浮子式水位計(jì)使用廣泛。除此之外，水位檢測(cè)方式還有超聲波式，紅外、激光式，mm波，氣泡式等。（二）現(xiàn)場(chǎng)閘門(mén)測(cè)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)閘門(mén)測(cè)控系統(tǒng)由閘門(mén)位置傳感器、閘門(mén)啟閉荷重傳感器、電機(jī)電流傳感器、三相數(shù)字電流表和閘門(mén)電器控制等部分組成。另有一臺(tái)數(shù)字式電壓表來(lái)測(cè)量三相供電電壓。下面分別簡(jiǎn)要介紹一下閘位傳感器，荷重傳感器，電流、電壓傳感器與閘門(mén)電器控制部件的作用及工作原理。1.閘位傳感器閘位傳感

7、器又稱(chēng)閘門(mén)開(kāi)度傳感器(其原理很大程度上與水位傳感器相似)或閘位計(jì)，閘門(mén)開(kāi)度傳感器是將傳感器接收到的閘門(mén)開(kāi)、關(guān)行程信息，經(jīng)放大處理后能使水閘管理人員通過(guò)顯示屏，直觀(guān)地觀(guān)察到閘門(mén)的實(shí)時(shí)高度。閘門(mén)開(kāi)度傳感器可根據(jù)輸出信號(hào)的類(lèi)型不同，分為模擬式和數(shù)字式閘門(mén)開(kāi)度傳感器。幾種常用閘位傳感器如下：(1)模擬式閘門(mén)開(kāi)度傳感器早期的模擬式閘門(mén)開(kāi)度傳感器一般以精密線(xiàn)繞多圈電位器作為傳感器件，將閘門(mén)啟閉機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)裝置引至電位器的旋轉(zhuǎn)軸，在閘門(mén)啟閉的過(guò)程中，電位器旋轉(zhuǎn)軸跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，使得電位器的動(dòng)臂與某一固定臂之間的阻值隨著閘門(mén)的升降而變化。當(dāng)在電位器的兩固定臂施加一電壓時(shí)，即可從動(dòng)臂取走一電位值。這種傳感器的

8、優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。其不足是電信號(hào)有一定的溫度漂移，精度不高數(shù)字式閘門(mén)開(kāi)度傳感器又分為計(jì)數(shù)式和直接編碼式兩種。計(jì)數(shù)式傳感器的工作原理是對(duì)閘門(mén)啟閉機(jī)某一轉(zhuǎn)動(dòng)軸的角位移通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。記錄脈沖可由光電器件、干簧管或霍爾器件產(chǎn)生。霍爾式閘位、限位傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝詳見(jiàn)圖6-10中箭頭所示。這種傳感器數(shù)據(jù)的記錄過(guò)程和保存都需要有電源支持，一般備有可以浮充電的電池，其輸出的數(shù)據(jù)格式可以是二進(jìn)制、BCD碼或格雷碼。這種傳感器的使用可靠性主要取決于充電電池，一旦電池失效則該傳感器中的數(shù)據(jù)將全部丟失，故這種計(jì)數(shù)式閘門(mén)開(kāi)度傳感器應(yīng)用較少。圖6-10 霍爾式閘門(mén)開(kāi)度、限位傳感器安裝示意圖(2)直接編碼式閘門(mén)

9、開(kāi)度傳感器直接編碼式閘門(mén)開(kāi)度傳感器是將啟閉機(jī)某一轉(zhuǎn)動(dòng)軸的角位移通過(guò)碼盤(pán)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、光電器件或黑白條碼直接按某一碼制進(jìn)行編碼輸出，它的數(shù)據(jù)不需要借助于電源來(lái)記錄和保存，它的可靠性取決于碼盤(pán)及其觸針的可靠接觸壽命、微動(dòng)開(kāi)關(guān)的機(jī)械和電氣壽命、閱讀黑白條碼的光電器件的壽命。2.閘門(mén)啟閉荷重傳感器閘門(mén)啟閉荷重傳感器又稱(chēng)電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器，常用的有壓阻式傳感器與壓電式傳感器，參見(jiàn)圖6-11。圖6-11 閘門(mén)荷重傳感器安裝示意圖這里，重點(diǎn)介紹一下壓阻式傳感器(其原理與壓力式水位傳感器相似)。壓阻式傳感器是采用半導(dǎo)體材料制作的，當(dāng)半導(dǎo)體材料在某一方向上受到應(yīng)力作用時(shí)，它的電阻率會(huì)發(fā)生顯著的變化這種現(xiàn)象被稱(chēng)為

10、半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制作的器件，壓阻式傳感器的靈敏度要比金屬應(yīng)變片的靈敏度大50100倍，有時(shí)壓阻式傳感器的輸出不需要放大就可以直接用于測(cè)量。此外，它還具備分辨率高、尺寸小、橫向效應(yīng)小、響應(yīng)頻率高，適合于動(dòng)態(tài)測(cè)量等特點(diǎn)。壓阻式傳感器是在硅片上制造出四個(gè)等值電阻，組成電橋電路。沒(méi)有壓力作用時(shí)，輸出電壓為零；當(dāng)有壓力時(shí)，則有電壓輸出，且輸出的電壓與所受的壓力成正比，因而根據(jù)輸出電壓的大小就可以得出壓力的大小。3.電動(dòng)機(jī)電流、電壓傳感器電動(dòng)機(jī)電流、電壓的測(cè)量是電量測(cè)量中最基本的參數(shù)之一，電參數(shù)的測(cè)量，由于顯示環(huán)節(jié)不同，而分成模擬式和數(shù)

11、字式兩種方式。首先由電量傳感器將被測(cè)電流與電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，得到量程適當(dāng)并與被測(cè)電路隔離的電流信號(hào)。水閘啟閉電動(dòng)機(jī)大都采用三相交流電，產(chǎn)生的是三相正弦交流信號(hào)。傳感器采集到的信號(hào)，經(jīng)AC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后直接顯示，下面以電流傳感器為例進(jìn)行介紹。（1）工作原理電流傳感器常用的是霍爾式電流傳感器，又稱(chēng)電流一磁場(chǎng)式，其原理基于霍爾效應(yīng)。它具有精度高、線(xiàn)性好、頻寬、響應(yīng)快、過(guò)載能力強(qiáng)、非接觸測(cè)量和不損耗被測(cè)電路能量等優(yōu)點(diǎn)?；魻栃?yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受磁場(chǎng)中洛倫茲力作用的結(jié)果。霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小與控制電流和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積成線(xiàn)性函數(shù)關(guān)系，它表征了單位磁感應(yīng)強(qiáng)度

12、和單位控制電流時(shí)輸出霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小。因此，霍爾元件靈敏度與元件材料的性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)。在實(shí)際使用中，一般都采用N型半導(dǎo)體材料制作成霍爾元件。在電流測(cè)量中，將控制電流固定，被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)為霍爾元件所感受，霍爾元件輸出電動(dòng)勢(shì)隨被測(cè)電流而變化。（2）常用的工作方式霍爾式電流傳感器一般有兩種工作方式，即霍爾直測(cè)式電流傳感器與霍爾磁平衡式電流傳感器。如圖6-12所示，電流信號(hào)經(jīng)傳感器測(cè)量及放大，通過(guò)AC/DC轉(zhuǎn)換后送入顯示環(huán)節(jié)。電流、電壓傳感器放大器AC/DC轉(zhuǎn)換模擬顯示器A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字顯示器圖6-12 交流電流、電壓測(cè)量框圖4.閘門(mén)電器控制部分閘門(mén)電器控制設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備是

13、指生產(chǎn)和分配電能的設(shè)備，二次設(shè)備是指對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、控制、監(jiān)視和保護(hù)用的設(shè)備。常用的二次設(shè)備有互感器、測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、直流設(shè)備等。水閘現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站的主控設(shè)備以往均采用繼電器，由于使用繼電器較多，回路線(xiàn)路復(fù)雜，有些質(zhì)量不能保證，運(yùn)行中不斷出現(xiàn)一些故障，同時(shí)使用繼電器有些功能賣(mài)現(xiàn)起來(lái)比較困難。目前一般可選用單片機(jī)、工控機(jī)、可編程控制器(PLC)等，由于可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在絕大多數(shù)主控設(shè)備都選用PLC。（1）可編程控制器可編程控制器(Programable Logic Controller)簡(jiǎn)稱(chēng)PLC或PC，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，它不斷吸收微計(jì)算機(jī)技

14、術(shù)，使之功能不斷增強(qiáng)，從最初的邏輯控制、順序控制發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù)。PLC具有高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡(jiǎn)便、性?xún)r(jià)比高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。（2）閘門(mén)啟閉常規(guī)典型控制電路閘門(mén)啟閉電動(dòng)機(jī)控制電路原理如圖6-9所示。從圖中可看出在電機(jī)控制一次回路中接有兩只交流接觸器，1FC與1ZC，通過(guò)改變相位來(lái)達(dá)到電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的目的，再將控制按鈕遠(yuǎn)距離外接，就可以很方便地實(shí)現(xiàn)閘門(mén)遠(yuǎn)程集中控制的功能。一般來(lái)說(shuō)，閘門(mén)升、降、停操作信號(hào)的生成有兩種途徑:一種是利用二次回路的控制按鈕，此時(shí)，閘門(mén)操作

15、信號(hào)直接并串于二次回路中，如圖6-9所示。另一種是利用弱電按鈕、鍵盤(pán)或鼠標(biāo)，由主控單元(或終端)的繼電器形成閘門(mén)升、降、停信號(hào)，并將相應(yīng)繼電器的接點(diǎn)并串于二次控制回路中。為保證閘門(mén)的安全運(yùn)行，在二次控制回路中接有上下限位開(kāi)關(guān)XK1, XK2，通過(guò)人為調(diào)整XK1與XK2的位置來(lái)控制閘門(mén)的啟閉高度。圖6-13是利用單片機(jī)來(lái)控制多孔閘的系統(tǒng)原理圖，各種傳感器均安裝在現(xiàn)地，單片機(jī)系統(tǒng)裝于測(cè)控調(diào)度中心的操作臺(tái)內(nèi)，其中，開(kāi)度傳感器檢測(cè)閘門(mén)開(kāi)度的狀態(tài)編碼，水位傳感器檢測(cè)水位變幅的狀態(tài)編碼，荷重傳感器測(cè)得閘門(mén)荷重的電壓或電流信號(hào)，而單片機(jī)系統(tǒng)則完成對(duì)各種信號(hào)的數(shù)據(jù)采集處理和對(duì)閘門(mén)的控制功能。另外，閘門(mén)終端通過(guò)

16、RS-485總線(xiàn)向上位機(jī)(調(diào)度中心的主控單元鄉(xiāng)傳送閘門(mén)開(kāi)度和預(yù)置數(shù)值，同時(shí)接收上位機(jī)發(fā)送的開(kāi)度預(yù)置值。(3)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)(簡(jiǎn)稱(chēng)自動(dòng)開(kāi)關(guān))自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于500 V以下的交、直流裝置中。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)一般由自動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)和滅弧裝置組成。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)負(fù)荷、短路、電壓降低或失壓時(shí)，自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)能自動(dòng)切斷電路。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)分裝置式(除操作手柄和板前接頭露出外，其余部分安裝在殼內(nèi))和框架式(敞開(kāi)式結(jié)構(gòu))。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)主要技術(shù)參數(shù)：型號(hào):DZ表示裝置式空氣開(kāi)關(guān)；DW表示框架式空氣開(kāi)關(guān)；允許切斷極限電流值:允許切斷極限電流值指自動(dòng)開(kāi)關(guān)在額定電壓下能切斷的最大短路電流值。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的觸

17、頭系統(tǒng)包括接在電路內(nèi)的主要觸頭及接在控制電路內(nèi)的輔助觸頭。主要贏(yíng)頭通常又由工作觸頭及滅弧觸頭組成。工作電流主要系指通過(guò)工作觸頭的電流值。接觸處往往焊有銀片，并施加足夠的觸頭壓力。滅弧觸頭是用來(lái)專(zhuān)門(mén)保護(hù)工作觸頭免受電弧燒壞的。當(dāng)接通電路時(shí)，滅弧觸頭先接通，然后工作觸頭再接通。切斷電源時(shí)，工作觸頭先斷開(kāi)，滅弧觸頭后斷開(kāi)。因此，接通和斷開(kāi)電流時(shí)，電弧都發(fā)生在滅弧觸頭上，而不會(huì)發(fā)生在工作觸頭上。滅弧觸頭具有可更換的碳或黃銅滅弧端。(4)低壓閘刀開(kāi)關(guān)低壓閘刀開(kāi)關(guān)是一種最簡(jiǎn)單的低壓開(kāi)關(guān)，用于交流500 V電壓，直流440 V電壓下，額定電流不大于1 500 A的電路中，閘刀開(kāi)關(guān)必須與熔斷器串聯(lián)使用，以便在

18、短路或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷時(shí)能自動(dòng)切斷電路。(5)交流接觸器交流接觸器適用于交流電壓500 V以下、電流1 500 A以下的電路中，供控制和頻繁啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)用，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離操縱和自動(dòng)控制，使電路接通或斷開(kāi)。由于它不能切斷短路電流和過(guò)負(fù)荷電流，故不能用來(lái)保護(hù)電器設(shè)備。(5)按鈕按鈕是一種手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，用橋式觸點(diǎn)代替刀片。在電路中按動(dòng)它發(fā)出“指令”去控制接觸器線(xiàn)圈的電源，再由他們?nèi)タ刂浦麟娐方油ɑ驍嚅_(kāi)。按鈕可分為啟動(dòng)按鈕(開(kāi)閘或關(guān)閘)和停止按鈕(閘門(mén)停止啟動(dòng)或關(guān)閉)兩種。啟動(dòng)按鈕具有常開(kāi)觸點(diǎn)，停止按鈕具有常閉觸點(diǎn)。(6)限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)的作用與按鈕開(kāi)關(guān)相同，只是其觸點(diǎn)的動(dòng)作不是靠手按動(dòng)，而是利用生產(chǎn)機(jī)

19、械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞促使觸點(diǎn)動(dòng)作，使之接通或斷開(kāi)某些電路而達(dá)到一定的控制要求。水閘中閘門(mén)的電動(dòng)啟閉、行車(chē)的控制等電路中，都利用了限位開(kāi)關(guān)，以達(dá)到后備保護(hù)作用。(7)熔斷器熔斷器是最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，它用來(lái)保護(hù)電器設(shè)備免受過(guò)載和短路電流的損害。熔斷器除在低壓裝置中被廣泛應(yīng)用外，在335 kV的高壓系統(tǒng)中，亦被用來(lái)保護(hù)電壓互感器和小容量的配電變壓器，與負(fù)荷開(kāi)關(guān)配合使用，在短路容量較小的網(wǎng)絡(luò)中替代高壓斷路器。熔斷器中裝熔體，通過(guò)熔斷器的電流越大，則熔體熔化得越快，因而斷路的時(shí)間越短，熔體熔斷后，可以更換。熔斷器和熔體的額定電流是兩個(gè)不同的數(shù)值。熔斷器的額定電流是指它的載流部分和接觸部分所允許的長(zhǎng)期工作

20、電流；熔體的額定電流是指長(zhǎng)期通過(guò)熔體，而熔體不會(huì)熔斷的最大電流。在同一個(gè)熔斷器內(nèi)，可裝入不同額定電流的熔體，但熔體的額定電流不能超過(guò)熔斷器的額定電流。低壓熔斷器的選擇。低壓熔斷器的選擇主要依據(jù)三條:一是熔斷器的額定電壓不得小于電網(wǎng)的額定電壓；二是熔斷器的額定電流不得小于熔體的額定電流；三是根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇各種型式的熔斷器。高壓熔斷器的選擇。高壓熔斷器的選擇主要依據(jù)四條:一是熔斷器的額定電壓不得小于電網(wǎng)的額定電壓；二是高壓熔斷器作為用電負(fù)載的短路保護(hù)時(shí)，其熔體額定電流大于或等于回路的計(jì)算電流；三是如果高壓熔斷器作為儀用互感器的短路保護(hù)，可選擇專(zhuān)用的高壓熔斷器；四是在熔體電流選擇后，熔斷器的額定電流不

21、能小于熔體的額定電流。(8)互感器互感器包括電壓互感器和電流互感器，用以分別向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電壓線(xiàn)圈供電，正確反映電器設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況?；ジ衅鞯闹饕饔茫阂皇菍⒁淮位芈返母唠妷汉痛箅娏髯?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧，價(jià)格便宜，便于室內(nèi)安裝；二是使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次設(shè)備接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。電壓互感器。電壓互感器的工作原理和變壓器相同，它容量很小，類(lèi)似一臺(tái)小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上要求有較高的安全系數(shù)；它的二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線(xiàn)圈阻抗很大，互感器在近于空載的狀態(tài)下運(yùn)行。閘門(mén)中所使用電壓互感器的

22、準(zhǔn)確級(jí)一般為0.5級(jí)及1級(jí)(電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指，在規(guī)定一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差為最大值)。電流互感器。電流互感器同樣是根據(jù)變壓器原理工作的，水閘中廣泛采用的是電磁式電流互感器。電流互感器主要特點(diǎn)是:一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)荷電流，與二次電流無(wú)關(guān)；電流互感器二次繞組所接儀表的電流線(xiàn)圈阻抗很小，正常情況下，電流互感器相當(dāng)于短路狀態(tài)；電流互感器在運(yùn)行中不允許二次側(cè)開(kāi)路，為防止電流互感器二次側(cè)開(kāi)路，對(duì)運(yùn)行中的電流互感器，需拆開(kāi)連接的儀表時(shí)，其副線(xiàn)圈必須短接。電流互感器二次測(cè)額定電流大都為5A。電流互感器按用途

23、可分為測(cè)量用和保護(hù)用兩種，其準(zhǔn)確級(jí)有0.2、0.5、1、3和10等5級(jí)(準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值的最大誤差)。對(duì)測(cè)量級(jí)電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確度，而當(dāng)通過(guò)故障電流時(shí)，則希望電流互感器較早飽和，以保護(hù)儀表不受短路電流的損害；保護(hù)級(jí)電流互感器主要在系統(tǒng)短路時(shí)工作，因此，在額定一次電流范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度要求不如測(cè)量級(jí)高，一般只相當(dāng)干3級(jí)或10級(jí)。（三）計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控與視頻系統(tǒng)1.計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)配置一個(gè)總線(xiàn)接口模塊和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可實(shí)行計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。閘管所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)工控計(jì)算機(jī)(上位機(jī))、一個(gè)總線(xiàn)接口模塊、一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊和一臺(tái)打印機(jī)組成。它通

24、過(guò)RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)送控制指令。圖6-14示意了水閘自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖6-14 水閘自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖除此之外，計(jì)算機(jī)還可與內(nèi)部局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)水閘的遠(yuǎn)程監(jiān)控。水閘實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，被控制的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與機(jī)房設(shè)備的實(shí)時(shí)圖像傳輸顯得十分重要，當(dāng)用戶(hù)通過(guò)中心站的監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作時(shí)，一套運(yùn)行良好的視頻監(jiān)視系統(tǒng)是必不可少的，它可以在閘門(mén)啟閉過(guò)程中隨時(shí)觀(guān)察閘門(mén)運(yùn)行的狀況、水流的變化，以保障系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。下面簡(jiǎn)要介紹一下水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的視頻部分。2.視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理及其用途（1）視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件

25、結(jié)構(gòu)如圖6-15所示，它由現(xiàn)場(chǎng)和閘管處(所)中心監(jiān)控室兩大塊構(gòu)成。圖6-15視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖在水閘現(xiàn)場(chǎng)通常共安裝四臺(tái)彩色攝像機(jī)，其中室外配備兩臺(tái)全方位云臺(tái)和變焦鏡頭，用作觀(guān)察上、下游河道，岸邊及水閘周?chē)膱D像。其余兩臺(tái)是室內(nèi)攝像機(jī)，用于監(jiān)視啟閉機(jī)房的啟閉機(jī)工作狀況(如閘孔較多，啟閉機(jī)房較長(zhǎng)時(shí)可多配1 2臺(tái)攝像機(jī))。為了能在陰天或夜晚看清機(jī)房設(shè)備，配置了兩盞遙控照明燈?，F(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)云臺(tái)控制器和一個(gè)照明控制器，它們能夠通過(guò)RS-485總線(xiàn)接收來(lái)自閘管所視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)的控制指令，執(zhí)行指令可完成以下操作：控制上、下游全景攝像機(jī)云臺(tái)作水平或豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，控制變焦鏡頭變焦，改變光圈，清掃前窗等；控制啟

26、閉機(jī)房?jī)蓚?cè)兩盞照明燈的開(kāi)關(guān)。現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)分四路送到閘管所監(jiān)控室，一路是上游全景攝像機(jī)信號(hào)，一路是下游全景攝像機(jī)信號(hào)，另外兩路是啟閉機(jī)房攝像機(jī)信號(hào)。在閘管所監(jiān)控室，有一臺(tái)視頻矩陣，其中輸入端接現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)信號(hào)、另一個(gè)輸入端接電視信號(hào)(或錄像機(jī)、VCD信號(hào))。該視頻矩陣的輸出，分別接電視機(jī)、大屏幕投影機(jī)和計(jì)算機(jī)視頻采集卡。視頻矩陣具有RS-485接口，可接收計(jì)算機(jī)指令，控制任一個(gè)輸入到任一個(gè)輸出。也就是說(shuō)，在電視機(jī)、投影機(jī)和計(jì)算機(jī)上可同時(shí)顯示某一路輸入圖像(上、下游全景攝像機(jī)，啟閉機(jī)房攝像機(jī)電視信號(hào))，也可分別顯示不同輸入圖像。（2）視頻系統(tǒng)工作原理視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀(guān)、方便、信息內(nèi)容詳實(shí)被廣泛應(yīng)用

27、于生產(chǎn)管理、保安等諸多場(chǎng)合，成為金融、交通、商業(yè)、電力、水利、公安、海關(guān)、國(guó)防，乃至住宅社區(qū)等領(lǐng)域安全防范監(jiān)控的重要手段。所有視頻信號(hào)經(jīng)中心站的畫(huà)面分割器輸入監(jiān)控計(jì)算機(jī)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-485總線(xiàn)操作解碼器，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)以及攝像頭聚焦、變倍的變化。閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)是采用先進(jìn)的電子科技手段，對(duì)遠(yuǎn)端場(chǎng)景進(jìn)行傳感成像、信號(hào)傳輸、集中監(jiān)視、圖像記錄以及聯(lián)動(dòng)控制的安全技術(shù)防范和管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)字監(jiān)視系統(tǒng)采用視頻圖像數(shù)字化壓縮記錄的形式，采用高檔的工業(yè)控制微機(jī)、PC工作站機(jī)或者PC服務(wù)器，增加攝像機(jī)圖像輸入路數(shù)，提高多畫(huà)面圖像的顯示速率、增加對(duì)云臺(tái)和鏡頭的控制等功能，配之以良好的人機(jī)交互界

28、面，便構(gòu)成了以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字式監(jiān)控系統(tǒng)，參見(jiàn)圖6-16所示。圖6-16水閘自控及視頻系統(tǒng)流程圖視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一，過(guò)去多數(shù)以模擬圖像監(jiān)控為主，由于對(duì)圖像的處理和傳送均采用模擬技術(shù)，不僅圖像質(zhì)量低，而且系統(tǒng)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，不易組成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展性差。隨著數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，圖像信息的數(shù)字編碼處理模式的不斷增加，使新一代數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)日益顯示出其獨(dú)特的魅力。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一般過(guò)程是:在水閘需要遠(yuǎn)程監(jiān)視的設(shè)備或場(chǎng)所安放一個(gè)或若干個(gè)攝像機(jī)拍攝監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，然后將視頻信號(hào)通過(guò)一定的傳輸網(wǎng)絡(luò)(線(xiàn)纜、無(wú)線(xiàn)、光纖或以太網(wǎng))傳到指定的監(jiān)控中心。沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓縮的數(shù)字圖

29、像信號(hào)有二百多兆的帶寬，模擬信號(hào)數(shù)字化以后，再經(jīng)過(guò)壓縮，甚至可以將其帶寬壓縮到幾十至幾百kbps的范圍內(nèi)。雖然它們不能提供象電視那樣的高幀率圖像，但可以在接受的情況下，占用較小的傳輸帶寬，提供實(shí)時(shí)清晰的圖像，足以滿(mǎn)足一般監(jiān)控場(chǎng)合的要求。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)根據(jù)傳輸方式可以分為模擬傳輸和網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸。在網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸方式中又分為電話(huà)線(xiàn)、DDN, ISDN、光纖、無(wú)線(xiàn)傳輸、VSAT衛(wèi)星線(xiàn)路等，在各種網(wǎng)絡(luò)中可能采用不同的連接方式，有的在同一網(wǎng)中也可能存在幾種不同的傳輸方式。視頻信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)、電視機(jī)或大屏幕投影機(jī)，可多途徑觀(guān)察不同位置的視頻圖像。在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊操作，可隨意改變監(jiān)視的位置、范圍和顯

30、示方式等。（3）視頻系統(tǒng)主要用途閘門(mén)狀態(tài)監(jiān)視:監(jiān)視閘門(mén)運(yùn)行狀態(tài)、門(mén)體止水、漏水情況，結(jié)構(gòu)異常振動(dòng)和閘門(mén)內(nèi)雜物堆積情況等。上、下游水面監(jiān)視:監(jiān)視上、下游水面上的公共設(shè)施、船只、漂浮物、水流和水位等情況。兩岸觀(guān)察:觀(guān)察岸邊的公共設(shè)施(如水位測(cè)量設(shè)備等)、堤壩情況、車(chē)輛以及行人等。水閘周?chē)^(guān)察:觀(guān)察閘上設(shè)備運(yùn)行情況、照明、公共設(shè)施和過(guò)閘車(chē)輛與行人等。監(jiān)視啟閉機(jī)房:觀(guān)察啟閉卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)行情況和啟閉機(jī)房的其他情況。收看電視節(jié)目:通過(guò)本系統(tǒng)可收看電視新聞、天氣預(yù)報(bào)和水文信息等，以利于了解、分析汛情，幫助決策。圖像拍照:在視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)上顯示的任何圖像，都可通過(guò)點(diǎn)擊“拍照”按鈕，得到一幅靜止圖像，保存在計(jì)算機(jī)硬

31、盤(pán)中。這種可保存重要圖像的功能，為今后檢查某些事件提供了方便。（四）閘門(mén)啟閉荷載監(jiān)測(cè)安裝在啟閉機(jī)轉(zhuǎn)筒軸承支座一端的荷重傳感器，在起吊閘門(mén)時(shí)，傳感器受力，將測(cè)得的電壓或電流信號(hào)，經(jīng)雙絞電纜線(xiàn)引至單片機(jī)測(cè)控調(diào)度中心系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)此信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和線(xiàn)性變化后，形成閘門(mén)荷重值。然后，一方面把此值送入調(diào)度中心操作臺(tái)上的面板進(jìn)行集中顯示，另一方面把此值與由面板上輸入的荷重預(yù)報(bào)警和荷重超載值進(jìn)行比較，當(dāng)閘門(mén)大于或等于預(yù)報(bào)警時(shí)，荷重預(yù)報(bào)警燈亮，蜂嗚器響，及時(shí)告知操作人員此時(shí)閘門(mén)已經(jīng)超負(fù)荷運(yùn)行，需排除故障，參見(jiàn)圖6-17。圖6-17數(shù)字式閘門(mén)荷重測(cè)量原理圖（五）閘門(mén)啟閉電動(dòng)機(jī)的電流、電壓監(jiān)測(cè)閘門(mén)啟閉電動(dòng)機(jī)的

32、工作電流與工作電壓的數(shù)值大小，是反映電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)行在正常范圍內(nèi)的重要依據(jù)。以往對(duì)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的電流、電壓監(jiān)測(cè)大都是采用模擬式測(cè)量?jī)x表，往往是將一個(gè)模擬量轉(zhuǎn)換為另一個(gè)模擬量。其測(cè)量結(jié)果需要根據(jù)指針在刻度盤(pán)上所指示的位置來(lái)讀出，因此模擬測(cè)量?jī)x表又稱(chēng)指示儀表。在測(cè)量的過(guò)程中，采集、變換、傳輸、處理與輸出的各種量均是模擬量。目前在水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)電動(dòng)機(jī)電流與電壓的測(cè)量，通常是采用數(shù)字式測(cè)量?jī)x表，數(shù)字式電流、電壓儀表是基于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換原理來(lái)完成測(cè)量任務(wù)的，其測(cè)量結(jié)果用數(shù)字形式直接顯示出來(lái)。數(shù)字式儀表的基本工作原理框圖，如圖6-18所示。圖6-18數(shù)字測(cè)量?jī)x表的基本原理框圖從圖6-14中可以看出，它

33、主要包括輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)器、顯示器和邏輯控制電路等部件。輸入電路把被測(cè)量對(duì)象變換成時(shí)間(頻率)、電流或電壓；A/D轉(zhuǎn)換器將變換后的時(shí)間(頻率)、電流或電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；計(jì)數(shù)器對(duì)數(shù)字量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果送往顯示器進(jìn)行數(shù)字顯示；邏輯控制電路完成整機(jī)的控制，使各部件協(xié)調(diào)工作，并自動(dòng)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。現(xiàn)行采用的數(shù)字式電流、電壓儀表是自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。它很容易與計(jì)算機(jī)結(jié)合，不但操作簡(jiǎn)便，而且測(cè)量速度快。（六）其他監(jiān)測(cè)設(shè)施這里簡(jiǎn)要介紹一下水閘測(cè)壓管水位監(jiān)測(cè)、雨量監(jiān)測(cè)與水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。下面首先介紹一下水閘測(cè)壓管水位監(jiān)測(cè)，通過(guò)觀(guān)察測(cè)壓管內(nèi)水位的變化來(lái)了解水閘基礎(chǔ)揚(yáng)壓力的變化情況，據(jù)以判斷水閘基礎(chǔ)是否存

34、在穩(wěn)定方面的問(wèn)題，同時(shí)可以校驗(yàn)水閘防滲設(shè)施的狀況。1.水閘測(cè)壓系統(tǒng)水閘測(cè)壓系統(tǒng)由預(yù)埋在閘墩、岸墻、翼墻及鋪蓋里的測(cè)壓管(見(jiàn)圖6-15)、液位壓力變送器、管口護(hù)罩(見(jiàn)圖6-19)、信號(hào)傳輸電纜、接口裝置、計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)軟件等組成。在各個(gè)測(cè)壓管中，安裝投入式液位傳感器，如振弦式孔隙水壓力計(jì)。當(dāng)外界水位發(fā)生變化時(shí)，水壓力作用在液位傳感器探頭上，引起傳感器探頭內(nèi)壓力敏感元件上的電橋輸出電壓產(chǎn)生變化，該變化量經(jīng)信號(hào)處理后，將壓力的變化量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)420 mA，該電流信號(hào)的變化正比于水位的變化。測(cè)出的電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)電纜傳輸給接口裝置進(jìn)行調(diào)理，最后送入計(jì)算機(jī)管理。圖6-19測(cè)壓管現(xiàn)場(chǎng)布置圖計(jì)算機(jī)可以保

35、存檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、編輯、存儲(chǔ)、打印、顯示測(cè)壓管水位值、數(shù)據(jù)查詢(xún)，生成測(cè)壓管內(nèi)水位變化過(guò)程線(xiàn)，用于對(duì)水閘滲水進(jìn)行安全數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，見(jiàn)圖6-20。圖6-20水閘測(cè)壓系統(tǒng)原理方框圖測(cè)壓系統(tǒng)功能包括：資料查詢(xún)、水位測(cè)量、水位變化過(guò)程線(xiàn)繪制、參數(shù)設(shè)置等。2.雨量的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)我國(guó)以往傳統(tǒng)的報(bào)汛手段是，首先由人工在漏斗式雨量計(jì)上采集降雨量參數(shù)，然后將采集到的參數(shù)通過(guò)電報(bào)或電話(huà)等形式傳遞出去?，F(xiàn)在發(fā)展為利用高科技手段將降雨量的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，進(jìn)行遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)管理，從而可以完成對(duì)降水量數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)與打印等項(xiàng)工作，并在無(wú)人值守的情況下快速準(zhǔn)確地掌握

36、所需區(qū)域的雨情水文資料，快速傳遞至決策機(jī)構(gòu)，進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)和優(yōu)化調(diào)度，最大限度地減少洪澇災(zāi)害造成的損失。下面以超短波水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)為例，來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下降雨量的監(jiān)測(cè)與傳輸過(guò)程。降雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中，使用的雨量傳感器普遍都是翻斗式雨量計(jì)。它由集水漏斗、翻斗和軸承等機(jī)械部分及磁鋼和舌簧管等電器部分組成。雨水首先經(jīng)過(guò)進(jìn)水漏斗流入翻斗，當(dāng)水量達(dá)到一定數(shù)值后引起盛水一端翻斗翻轉(zhuǎn)，并由磁鋼吸合(或釋放)舌簧管產(chǎn)生一個(gè)通斷電信號(hào)，此電信號(hào)作為計(jì)數(shù)脈沖，接著由翻斗另一邊盛水作下一次計(jì)量翻轉(zhuǎn)。這種水位傳感器的盛水口徑一般為20 cm或30 cm，翻斗每翻轉(zhuǎn)一次代表1 mm的降水量，即雨量分辨力為1mm。雨量傳感器

37、將自動(dòng)采集到的降雨量信息進(jìn)行信道編碼和載波調(diào)制，形成適合于信道電路傳輸要求的數(shù)據(jù)信息碼，然后按一定的通信格式將處理過(guò)的雨情數(shù)據(jù)向監(jiān)控中心發(fā)送。在數(shù)據(jù)信息發(fā)送過(guò)程中，如在遠(yuǎn)距離和山區(qū)超短波數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)電傳輸中，需要在途中設(shè)置中繼站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接力傳送。中繼站只負(fù)責(zé)接收實(shí)時(shí)的雨量信息或由下一級(jí)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，信息發(fā)送一般宜采用數(shù)字再生中繼(存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā))形式，如需要話(huà)音通信時(shí)才轉(zhuǎn)換為模擬中繼方式。所有采集到的雨情信息最終傳送到雨情監(jiān)控中心，在此進(jìn)行最后的處理、存儲(chǔ)，從而作出洪水預(yù)報(bào)和防洪調(diào)度決策等。降雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通訊方式，除以上介紹的超短波外，還有采用短波、衛(wèi)星、有線(xiàn)遙測(cè)等傳輸方式。

38、3.水質(zhì)的監(jiān)測(cè)水是人類(lèi)生存的重要組成部分，是生活和生產(chǎn)必不可少的重要資源?，F(xiàn)在大部分水閘都在承擔(dān)雙重任務(wù)，一是防汛期間拒江水倒灌；二是枯水期引江水抗旱。所以說(shuō)，對(duì)水質(zhì)的要求顯得非常重要，水質(zhì)監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目比較多，包括酸堿度(pH值)、濁度、溶解氧、有毒害化合物、有毒害金屬離子、有機(jī)物、硝酸鹽、農(nóng)藥等40余種。除少數(shù)通過(guò)采樣一保存一實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的工藝過(guò)程取得結(jié)論外，大部分都可以用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。下面以水體有機(jī)物濃度的監(jiān)測(cè)為例予以說(shuō)明。隨著環(huán)境污染的日益加重，我們迫切需要對(duì)開(kāi)閘引水用于灌溉的水質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)水中有機(jī)物濃度的監(jiān)測(cè)分析。水體有機(jī)物濃度的要素總量包括:總有機(jī)

39、碳(TOC)、可吸附的鹵代有機(jī)物(AOX)、可凈化的鹵代有機(jī)物(POX)以及可粹取的鹵代有機(jī)物(EOX)等。以往傳統(tǒng)的分析方法都是根據(jù)不連續(xù)的采樣在化驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行分析的，取樣不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且由于許多有機(jī)污染物具有易揮發(fā)性，在采樣過(guò)程與樣品分析中，一些組分濃度會(huì)產(chǎn)生變化，從而引起污染物的濃度也隨之改變，產(chǎn)生分析數(shù)據(jù)的誤差。水體有機(jī)物濃度的監(jiān)測(cè)，一般采用光纖化學(xué)傳感器，它的工作原理是，在一根長(zhǎng)光纖的輸出端連接一個(gè)專(zhuān)用的換能器(光極)，當(dāng)光束從光纖的輸入端照射進(jìn)去以后，便與光極相互作用，然后又經(jīng)過(guò)光纖返回到輸入端進(jìn)入檢測(cè)裝置。將光纖化學(xué)傳感器放在遠(yuǎn)端水體中，從而可獲得水體中有關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)

40、監(jiān)測(cè)，光纖化學(xué)傳感器材料采用銀(Ag)鹵素纖維為宜。傳感器置入待測(cè)水體中，某些特定波長(zhǎng)的光強(qiáng)度會(huì)因光與被測(cè)物之間的相互作用而發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量這種變化便可獲得水中相關(guān)分析物濃度的信息。從圖6-21中可看出，傳感器將輸出的光量經(jīng)變換器變換成電量信號(hào)輸出，由于輸出的信號(hào)一般都比較微弱，有時(shí)輸出的微弱信號(hào)與傳感器自身產(chǎn)生的噪聲混合在一起，且再受到外界環(huán)境的影響，故傳感器輸出的信號(hào)一般都不能直接用于儀表顯示或作為控制信號(hào)用，往往需要對(duì)微弱的信號(hào)進(jìn)行放大，用濾波器將噪聲信號(hào)濾清，再將非線(xiàn)性的特性曲線(xiàn)線(xiàn)性化以后方可送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理。圖6-21水質(zhì)監(jiān)測(cè)原理框圖三、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的功能及應(yīng)用為了實(shí)現(xiàn)工程管理

41、自動(dòng)化、信息化的目標(biāo)，從實(shí)際出發(fā)，充分依靠科學(xué)技術(shù)。水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)必須具有先進(jìn)性、穩(wěn)定性、實(shí)用性、可靠性、時(shí)效性、高效性、擴(kuò)展性和抗干擾性。具體來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)設(shè)備要先進(jìn)；自動(dòng)監(jiān)控和自動(dòng)化控制要可靠、穩(wěn)定；數(shù)據(jù)采集、傳輸要準(zhǔn)確、即時(shí)；軟件開(kāi)發(fā)要科學(xué)、合理；系統(tǒng)運(yùn)作要體現(xiàn)效益。為了使閘門(mén)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)能可靠、高效、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)對(duì)其設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)控、保護(hù)、管理是十分必要的。水閘的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)準(zhǔn)確檢測(cè)到閘門(mén)上、下游水位，閘門(mén)荷重，閘門(mén)啟閉狀態(tài)與閘門(mén)開(kāi)度，圖像信息自動(dòng)化采集與傳輸，達(dá)到能夠在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制閘門(mén)啟閉以及閘門(mén)自動(dòng)控制和系

42、統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。通過(guò)實(shí)時(shí)圖像可以直觀(guān)了解到閘門(mén)的運(yùn)行工況以及周邊環(huán)境。（一）數(shù)據(jù)采集、處理及遠(yuǎn)程傳輸這部分功能包括對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)預(yù)處理并以一定的格式存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。通常按照信號(hào)性質(zhì)的不同把它分為模擬量、開(kāi)關(guān)量及脈沖數(shù)字量等，其采集及處理方法也各不相同。1.模擬最的采集與處理這一類(lèi)實(shí)時(shí)量包括電氣模擬量、非電氣模擬量及溫度量，對(duì)它們的采集范圍、處理方式以及各量的變化規(guī)律各不相同，所要求的采集周期也各不相同。電氣模擬量系指電壓、電流、頻率及功率、功率因素等電氣信號(hào)量。非電氣模擬量主要指壓力、流量、水位、位移等信號(hào)量。溫度量也屬于非電氣模擬量，出于其采集的信號(hào)是測(cè)溫電阻，且其變化速度一般也比

43、較緩慢，因此將其單列出來(lái)。其處理包括預(yù)防回路斷線(xiàn)及斷線(xiàn)檢測(cè)功能、信號(hào)抗干擾、數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、標(biāo)度換算、梯度計(jì)算、越限判斷、越限報(bào)警，最后經(jīng)格式化處理后形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。2.開(kāi)關(guān)量的采集開(kāi)關(guān)量采集包括中斷型開(kāi)關(guān)量和非中斷型開(kāi)關(guān)量?jī)煞N。中斷型開(kāi)關(guān)量信號(hào)指計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能以中斷方式迅速響應(yīng)事故信號(hào)、斷路器分合及重要繼電保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)，采集這些信號(hào)要做出一系列必要的反應(yīng)及自動(dòng)操作。中斷型開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入為無(wú)源接點(diǎn)輸入，中斷方式接收。非中斷型開(kāi)關(guān)量信號(hào)，包括各類(lèi)故障信號(hào)、斷路器及隔離開(kāi)關(guān)位置信號(hào)、啟閉機(jī)、機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、手動(dòng)自動(dòng)方式選擇的位置信號(hào)等。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系

44、統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)的采集方式為定期掃描，對(duì)信號(hào)的處理包括光電隔離、接點(diǎn)防抖動(dòng)處理、硬件及軟件濾波、基準(zhǔn)時(shí)間補(bǔ)償、數(shù)據(jù)有效性合理判斷、啟動(dòng)相關(guān)量處理功能(如啟動(dòng)事故順序記錄、發(fā)事故報(bào)警音(三)通信信道在閘門(mén)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，通信信道是一個(gè)極其重要的部分，這不僅由于通信信道的可靠性、穩(wěn)定性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作，而且有時(shí)是系統(tǒng)里價(jià)格最為昂貴的一部分。這里簡(jiǎn)要要介紹一下閘門(mén)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的工作方式。系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)主要用于中心控制室與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站的通信，也包括測(cè)控站之間或與水位站之間的通信。通信鏈路種類(lèi)可以是有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的，常用的有超短波、微波、光纖和電纜等。通信方式一般采用全雙工應(yīng)答方式，即可由中心控制室

45、觸發(fā)通信和測(cè)控站觸發(fā)通信。中心控制室觸發(fā)通信方式，包括巡檢輪詢(xún)方式、廣播方式和控制命令下發(fā)方式。測(cè)控站觸發(fā)的通信方式包括事件觸發(fā)方式和突發(fā)傳輸方式等。（二）運(yùn)行、控制和監(jiān)視在需要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的水閘控制系統(tǒng)中，由于樞紐的閘門(mén)布置比較分散，且距離較遠(yuǎn)，為了能夠減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，水閘控制系統(tǒng)要求運(yùn)行人員能夠在中心控制室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)閘門(mén)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)還能監(jiān)視各閘門(mén)的位置以及運(yùn)行情況，當(dāng)出現(xiàn)閘門(mén)故障時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警。系統(tǒng)除了能在遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)控外，還能在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)閘門(mén)進(jìn)行控制，以便于現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試、維護(hù)和緊急情況處理?，F(xiàn)地控制單元上設(shè)有切換開(kāi)關(guān)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制欲現(xiàn)地控制之間的相互閉鎖。一般可以通過(guò)三種方式來(lái)

46、開(kāi)關(guān)閘門(mén)：一是現(xiàn)地測(cè)控站每個(gè)閘門(mén)都有一個(gè)小機(jī)柜，操作上升、停止、下降按鈕手動(dòng)開(kāi)關(guān)閘門(mén)；二是現(xiàn)地端有主控設(shè)備，操作相關(guān)按鈕可以實(shí)現(xiàn)單孔閘門(mén)或多空閘門(mén)的手動(dòng)操作；三是通過(guò)中心控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)給現(xiàn)地端設(shè)備發(fā)送控制指令，由現(xiàn)地主控制設(shè)備執(zhí)行控制指令以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以根據(jù)需要設(shè)置閘門(mén)啟閉方案，達(dá)到智能控制多孔閘門(mén)的目的。水閘自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)通常采用由上位機(jī)系統(tǒng)(主控級(jí))及現(xiàn)地控制單元組成的分層分布式控制系統(tǒng)，當(dāng)其中某處設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，并不影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行，在硬件上確保整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、安全、可靠。閘門(mén)現(xiàn)地控制單元一般安裝在閘門(mén)啟閉機(jī)房或者系統(tǒng)配電中心操作柜中，由可編程控制器、智能閘門(mén)測(cè)控儀

47、、控制電器、邏輯保護(hù)電路、操作按鈕、狀態(tài)指示燈、電流電壓顯示表等組成，成套于一臺(tái)機(jī)柜內(nèi)，通過(guò)接線(xiàn)端子與閘位傳感器、荷重傳感器、機(jī)械限位、閉鎖保護(hù)、啟閉機(jī)電動(dòng)機(jī)、三相交流電源進(jìn)線(xiàn)等連接，同時(shí)具有以下功能：1.顯示功能。數(shù)字顯示閘位、荷重、行程設(shè)定值、荷重兩極報(bào)警設(shè)定值、電網(wǎng)電壓、運(yùn)行電流等參數(shù)；提升，降落等各種運(yùn)行狀態(tài)指示。2.操作閘門(mén)。通過(guò)按鍵可提升、降落閘門(mén)到指定位置。3.安全保護(hù)。具有數(shù)字電子限位、機(jī)械限位、負(fù)載過(guò)荷、工作超時(shí)、閘門(mén)啟閉機(jī)過(guò)電流、方式閉鎖等多重保護(hù)功能，確保閘門(mén)運(yùn)行安全可靠。4.通訊功能。接收并執(zhí)行遠(yuǎn)程遙控控制命令，精確提升、降落閘門(mén)到指定位置。（三）記錄、報(bào)告、統(tǒng)計(jì)報(bào)表所

48、有監(jiān)控對(duì)象的操作、報(bào)警事件及實(shí)時(shí)參數(shù)報(bào)表等可記錄下來(lái)，并能以中文格式在CRT上顯示，在打印機(jī)上打印。打印記錄分為定時(shí)打印記錄、事故故障打印記錄、操作打印記錄及召喚打印記錄等工作方式。能在打印機(jī)和繪圖儀上打印各種現(xiàn)場(chǎng)水情報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史水情報(bào)表和曲線(xiàn)、歷史圖片、報(bào)警曲線(xiàn)等信息。記錄、報(bào)表的主要內(nèi)容:(1)操作事件記錄；(2)報(bào)警事件記錄；(3)定值變更記錄；(4)報(bào)告；(5)各種統(tǒng)計(jì)表；(6)趨勢(shì)記錄；(7)事故追憶和相關(guān)量記錄。對(duì)從實(shí)地采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、統(tǒng)計(jì)，生成報(bào)表并打印輸出。輸出內(nèi)容包括:(1)各閘門(mén)上、下游日水位過(guò)程線(xiàn)，水位報(bào)表。(2)各閘門(mén)引、排歷時(shí)及對(duì)應(yīng)流量報(bào)表。(

49、3)閘門(mén)開(kāi)度(閘位)和有關(guān)配電開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電壓、電流、壓力等工況參數(shù)。(4)閘門(mén)運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及記錄表達(dá)式?？砂丛O(shè)定的條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果以報(bào)表或過(guò)程線(xiàn)的形式顯示出來(lái)。（四）運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算閘門(mén)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行期間應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算、檢測(cè)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警，以便于操作人員及時(shí)做出準(zhǔn)確地判斷，確保閘門(mén)運(yùn)行的安全可靠。(1)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以使運(yùn)行值班人員通過(guò)CRT對(duì)系統(tǒng)各主要設(shè)備及輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視控制及在線(xiàn)修改參數(shù)。(2)監(jiān)控系統(tǒng)將對(duì)某些參數(shù)以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行范圍監(jiān)視，進(jìn)行趨勢(shì)分析，可預(yù)先設(shè)定其限制范圍，當(dāng)它們?cè)较藁蛟綇?fù)限時(shí)要作相應(yīng)的處理。這些處理包括越限

50、報(bào)警、越復(fù)限時(shí)的自動(dòng)顯示、記錄和打??；啟動(dòng)相關(guān)量分析功能，作故障原因提示。(3)當(dāng)閘門(mén)發(fā)生事故時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將立即以中斷方式響應(yīng)并自動(dòng)顯示、記錄和打印事故名稱(chēng)及時(shí)間；記錄、顯示和打印相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作情況；自動(dòng)推出相關(guān)畫(huà)面；對(duì)事故原因進(jìn)行分析并提示處理方法；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能將發(fā)生的事故及設(shè)備的動(dòng)作情況按其發(fā)生的先后順序記錄下來(lái)。(4)對(duì)閘門(mén)啟閉機(jī)電動(dòng)機(jī)定子溫度、軸承溫度，電動(dòng)機(jī)工作電流、電壓、功率，主變壓器油溫等進(jìn)行趨勢(shì)分析；對(duì)閘門(mén)上、下游水位，水閘開(kāi)啟高度，過(guò)閘流量，閘門(mén)實(shí)時(shí)荷重，排澇即時(shí)流量等參數(shù)的變化趨勢(shì)曲線(xiàn)進(jìn)行分析，趨勢(shì)變化速率超過(guò)上、下限值時(shí)向各工作站值守人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（五）通訊

51、控制水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的通訊控制選擇應(yīng)秉承“安全可靠、先進(jìn)實(shí)用”的原則，選擇具有成熟和先進(jìn)的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在信息集中管理和科學(xué)操作的前提下，使控制危險(xiǎn)分散，提高系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)通過(guò)PLC采集，并通過(guò)高速總線(xiàn)傳送到中央控制室集中監(jiān)控和管理；同樣，中央控制室主機(jī)的控制命令也通過(guò)上述高速總線(xiàn)傳送到PLC的測(cè)控終端，實(shí)施對(duì)各單元的分散監(jiān)測(cè)和控制。一般通訊控制的方式有三種。1.集中控制方式早期的閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)多采用集中控制方式，即由中央控制室統(tǒng)一直接監(jiān)測(cè)與調(diào)度控制。這種工作體制由于功能過(guò)于集中，命令信息傳輸量大等而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行可靠性降低，已逐步被淘汰。2.分布式數(shù)據(jù)采集和測(cè)控系統(tǒng)(S

52、CADA系統(tǒng))SCADA系統(tǒng)屬中小規(guī)模的測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程控制單元RTU、通信網(wǎng)絡(luò)及控制中心三部分組成。它既具有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控功能強(qiáng)的特點(diǎn)，又具有信息資源系統(tǒng)共享的組網(wǎng)通信能力。其中一些系統(tǒng)既可配有線(xiàn)通信系統(tǒng)，又可配無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，而無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)尤為適合地域廣闊的應(yīng)用環(huán)境。SCADA系統(tǒng)主要應(yīng)用于水利、石油、供電等行業(yè)中，用于地理環(huán)境惡劣或無(wú)人值守的情況進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，該系統(tǒng)性能價(jià)格比高，在中小規(guī)模閘群自動(dòng)控制和水利樞紐自動(dòng)控制中，已有許多的應(yīng)用及廣泛應(yīng)用的推廣前景。3.集散型分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)框架，標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，具體可應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、PLC技術(shù)等

53、。系統(tǒng)分為兩個(gè)層次，上層為中心管理級(jí)(稱(chēng)中心站)，下層為現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(稱(chēng)閘控站或現(xiàn)地控制單元)，上層與下層通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或以太網(wǎng)通信。全系統(tǒng)由中心站主計(jì)算機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行管理，主要是對(duì)閘控站(包括水位站)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄保存、狀態(tài)報(bào)告、下達(dá)調(diào)控指令以及人機(jī)界面操作等。而閘控站則采用分布式控制結(jié)構(gòu)，各站之間相互獨(dú)立，在中心主計(jì)算機(jī)管理下，分別由各自的PLC管理，獨(dú)立完成本閘門(mén)的監(jiān)視、控制以及與主機(jī)的通信等。由于采用分散控制，因此系統(tǒng)可靠性高。一般地，分布式遠(yuǎn)程閘群控制系統(tǒng)，對(duì)閘門(mén)開(kāi)啟實(shí)施實(shí)時(shí)控制，對(duì)監(jiān)控閘門(mén)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像傳輸和狀態(tài)數(shù)據(jù)(包括現(xiàn)象數(shù)據(jù)和控制命令)傳輸?；谏鲜鲆螅ＷC數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩?/p>

54、、一致性，圖像傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性及控制策略實(shí)施的可靠性，必須采用可靠的傳輸構(gòu)架。對(duì)于有遠(yuǎn)程的，分散的監(jiān)控系統(tǒng)通常采用總站分站構(gòu)架，有的大型系統(tǒng)還要采用多級(jí)分站。光纖通訊憑借著它本身特有的可靠性高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)在系統(tǒng)中有較大的市場(chǎng)。1.基于光纖網(wǎng)絡(luò)的通訊在各個(gè)終端與中心站(管理中心)之間建立局域網(wǎng)完成數(shù)據(jù)通訊。光纖具有可靠性高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用低的特點(diǎn)，是實(shí)施遠(yuǎn)程可靠數(shù)據(jù)傳輸較為合理的方案。2.點(diǎn)對(duì)多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中心站與各個(gè)分站或終端之間采用點(diǎn)對(duì)多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即中心主機(jī)可監(jiān)控任一分站或終端的主機(jī)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)信息共享，形成統(tǒng)一的集散式構(gòu)架。3.高集成度，高效率終端技術(shù)采用具有較

55、強(qiáng)通訊功能與通訊速率的芯片作為分站或終端的信息采集與控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證控制功能的可靠實(shí)現(xiàn)與信號(hào)傳輸?shù)目焖傩?。水閘自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)包含三部分:一是現(xiàn)地測(cè)控站的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)；二是現(xiàn)地測(cè)控站與中央控制室的通訊；三是如果水閘自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)需要通過(guò)Internet發(fā)布信息，則還要包括遠(yuǎn)程用戶(hù)與中央控制室的通訊。(1)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)地測(cè)控站主要是有線(xiàn)鏈路，常用到的有:RS-232, RS-485, RS-422, Modbus, CAN, Lon-Works等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的通訊方式層出不窮，如HART, WIFI，藍(lán)牙等。(2)現(xiàn)地測(cè)控站與中央控制室的通訊它的通信鏈路種類(lèi)可以是有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的，

56、無(wú)線(xiàn)常用的有超短波、短波、微波、紅外線(xiàn)，有線(xiàn)的包括CAN總線(xiàn)、RS-485、光纖等。(3)遠(yuǎn)程接入遠(yuǎn)程用戶(hù)接入中央控制室的物理鏈路有多種方式。PSTN:普通電話(huà)調(diào)制解調(diào)器ISDN:一線(xiàn)通ADSL:模擬非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)DDN:x.25專(zhuān)線(xiàn)LAN:光纖、雙絞線(xiàn)GPRS:通用無(wú)線(xiàn)分組系統(tǒng)CDMA:碼分多址專(zhuān)線(xiàn)（六）系統(tǒng)自檢與故障處理為保證水閘自動(dòng)化監(jiān)控制系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，故要求系統(tǒng)必須具備自檢與故障報(bào)警功能。1.對(duì)系統(tǒng)每一功能和操作提供檢查和校核，發(fā)現(xiàn)有誤時(shí)能報(bào)普、撤銷(xiāo)(1)當(dāng)操作者有誤時(shí)，能自動(dòng)被禁止并報(bào)警。(2)對(duì)任何自動(dòng)或手動(dòng)操作提示指導(dǎo)并有存貯記錄。(3)在人機(jī)通信中設(shè)操作員控制權(quán)口令。

57、(4)現(xiàn)地操作與遠(yuǎn)方操作通過(guò)現(xiàn)地控制屏上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，控制優(yōu)先級(jí)為現(xiàn)地操作優(yōu)于遠(yuǎn)方操作。2.通信安全(1)系統(tǒng)要保證信息傳送中的錯(cuò)誤碼率不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)鍵性故障。(2)主控級(jí)與現(xiàn)地控制單元的通信包括控制信息時(shí)，對(duì)有否響應(yīng)能作明確的提示。3.安全措施(1)有電源故障保護(hù)和自動(dòng)重新啟動(dòng)。(2)能預(yù)置初始狀態(tài)和重新預(yù)置。(3)有自檢能力，檢出故障時(shí)能自動(dòng)報(bào)警。(4)自身設(shè)備故障能自動(dòng)切除并能報(bào)警。(5)任何硬件和軟件的故障都不危及電力系統(tǒng)的完善和人身安全。(6)系統(tǒng)中任何地方單個(gè)元件的故障都不會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備錯(cuò)誤動(dòng)作。4.系統(tǒng)具有故障檢測(cè)、提示、報(bào)苦功能及相應(yīng)的保護(hù)措施閘門(mén)啟閉時(shí)，現(xiàn)地測(cè)控站自動(dòng)采集閘

58、門(mén)開(kāi)度(閘位)和有關(guān)配電開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、壓力等工況參數(shù)，并將參數(shù)數(shù)據(jù)上傳給中心監(jiān)控室計(jì)算機(jī)，在控制相應(yīng)閘門(mén)的升、降、停運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)反饋控制終端所監(jiān)測(cè)閘門(mén)的各項(xiàng)參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)工況。具有故障(如過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、斷相、過(guò)行程、越限等)檢測(cè)、提示、報(bào)警功能及相應(yīng)的保護(hù)措施，并向中心站發(fā)送有關(guān)故障信息，標(biāo)識(shí)出可能的故障類(lèi)別。中心站監(jiān)控計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)閘門(mén)上、下游水位，并進(jìn)行過(guò)閘流量估算，當(dāng)水位越限或達(dá)到設(shè)定的報(bào)警條件時(shí)報(bào)警。如水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自檢功能。當(dāng)采用壓力傳感器時(shí)，開(kāi)機(jī)首先對(duì)機(jī)器本身進(jìn)行零位自檢，零位偏差較大時(shí)，儀器顯示報(bào)警信息，循環(huán)檢測(cè)直至正常為止；當(dāng)其中有一個(gè)傳感器未接上或有故障時(shí)，也會(huì)顯示錯(cuò)碼代號(hào)，提醒管理人員排除故障。當(dāng)采用碼盤(pán)傳感器(浮子式)時(shí)，開(kāi)機(jī)時(shí)