CN102023629A - 水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统 - Google Patents

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管纳英
吕聿
崔伟静
吕晓明
吴奇一
缪春晖
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Abstract

本发明涉及自动化控制领域，特别是一种用于水利水电行业的水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统。其包括中央控制中心、闸门现地监控系统、网络传输系统和供电系统，闸门现地监控系统通过网络传输系统与中央控制中心连接。该水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，它使工作人员能够在闸门中央控制室内，根据视频系统传输液压系统及闸门实时运行工况图像，仿佛身临其境地对现场各个闸门进行远方监控，实现了无人值班或少人值守的自动化控制，减轻了运行人员的劳动强度，提高了闸门控制的可靠性、安全性，减少了洪涝灾害的损失。

Description

水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，特别是一种用于水利水电行业的水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统。
背景技术
我国水库水渠等水利水电工程众多，闸门控制系统得以广泛应用，可以在防洪抗旱、水运调度以及水力发电中发挥重要作用。闸门控制的自动化是合理调配水资源、提高利用率的有效手段，也直接与经济效益密切相关。
目前，水利系统中的闸门地理位置往往比较分散而且环境也往往比较恶劣。传统的闸门液压启闭机启闭的远程监控系统，主要依靠远程硬件接口或PLC通讯传输来判断现地闸门及液压系统的运行状况，此方法不够直观，控制不可靠，系统运行的安全性和调度指令的准确性得不到保证，尤其在汛期时，各种问题更为突。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：解决现有的闸门液压启闭机的远程控制系统运行的安全性和调度指令的准确性得不到保证、其控制不可靠、观察不直接的技术问题。本发明提供一种水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，它使工作人员能够在闸门中央控制室内，根据视频系统传输液压系统及闸门实时运行工况图像，仿佛身临其境地对现场各个闸门进行远方监控，实现了无人值班或少人值守的自动化控制，减轻了运行人员的劳动强度，提高了闸门控制的可靠性、安全性，减少了洪涝灾害的损失。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，包括中央控制中心、闸门现地监控系统、网络传输系统和供电系统，闸门现地监控系统通过网络传输系统与中央控制中心连接，中央控制中心由视频控制主机、显示屏和运行闸门远程监控软件的上位控制主机组成；闸门现地监控系统由启闭机现地PLC控制柜、闸门开度检测装置、水位监测单元、液压系统状态检测单元和视频监视单元组成；网络传输系统采用以太网方式，网络拓扑结构采用星型拓扑结构。
视频控制主机端还连接有报警装置。监控系统定时扫瞄查询各种故障信号，一旦发生故障，故障报警信号将在显示屏上以最醒目的方式及时地显示出来，以供值班工作人员查看。
启闭机现地PLC控制柜包括PLC控制器、总线接口、通讯接口、电源模块、I/O模块，所述的闸门开度检测装置和水位监测单元的输出端通过PROFIBUS专用电缆把检测到的生产现场的数据传送给PLC控制器，液压系统状态检测单元检测到的液压系统运行状态信号，通过电缆传给PLC控制器，经过PLC控制器处理后再输送给中央控制中心。
视频监视单元包括安装在启闭机室底部正对闸门处和启闭机室外闸墩上的摄像机，摄像机通过网络与中央控制中心通讯，这样值班人员就能更加直观的观察到现地闸门的工作情况，对现地闸门作出更好的控制。
本发明的有益效果是：该水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，利用先进的网络技术和自动化检测技术对闸门运行情况进行准确可靠的信息的采集、监控和管理，把位置分散的闸门集中于远方控制中心进行远程控制，提高了闸门控制的可靠性、安全性，而且能就地对闸门进行控制，以便于现场的调试、维护和紧急情况的处理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统的控制系统结构图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的本发明的水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，包括中央控制中心、闸门现地监控系统、网络传输系统和供电系统，闸门现地监控系统通过网络传输系统与中央控制中心连接，中央控制中心由视频控制主机、显示屏和运行闸门远程监控软件的上位控制主机组成；闸门现地监控系统由启闭机现地PLC控制柜、闸门开度检测装置、水位监测单元、液压系统状态检测单元和视频监视单元组成；网络传输系统采用以太网方式，网络拓扑结构采用星型拓扑结构，其优点是任一条线路发生故障均不会影响其他线路的的工作，因而具有很强的可靠性，并且连接简单、安装方便。网络传输介质为光缆，传输速率为10Mbps，抗干扰能力强。
视频控制主机端还连接有报警装置。当闸门在启闭过程中发生故障时，监控系统将立即以中断方式响应并自动显示、记录事故名称、部位及时间；显示、记录相关设备的动作情况；自动推出相关画面；对事故原因进行分析并提示处理方法。监控系统能将发生的事故及设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来。计算机监控系统可对闸门液压启闭机的电机电流、电源电压、油箱油温、油位、系统压力等进行趋势分析；对闸门上下游水位、闸门开启高度、闸门下滑、过阀流量等参数的变化趋势进行分析，趋势变化率超过上、下限值时向工作站值班人员发出报警信号。
启闭机现地PLC控制柜包括PLC控制器、总线接口、通讯接口、电源模块、I/O模块，所述的闸门开度检测装置和水位监测单元的输出端通过PROFIBUS专用电缆把检测到的生产现场的数据传送给PLC控制器，液压系统状态检测单元检测到的液压系统运行状态信号，通过电缆传给PLC控制器，经过PLC控制器处理后再输送给中央控制中心。闸门开度检测装置安装于闸门液压启闭机油缸的顶部，通过与活塞杆相连的钢丝绳的收拉运动带动编码器旋转，输出数据信号，来实现测量液压缸行程并转化为闸门的开度，编码器将输出的闸门开度信号输入到PLC，实时确定闸门运行状况。水位监测单元中的浮子式水位计通过一根Ф250mm的钢管安装于闸门一侧，采集水位，并以数据形式与PLC通讯。液压系统状态检测单元主要由安装于液压泵站的系统压力传感器、压力继电器、液位控制器、液位液温计、回油滤油器组成，用于采集液压泵站工作压力信号、油位信号、油温信号，并通过电缆输入到PLC。
视频监视单元包括安装在启闭机室底部正对闸门处和启闭机室外闸墩上的摄像机，摄像机通过网络与中央控制中心通讯。闸门的运行情况通过摄像机实时传回中央控制中心，在控制中心的视频监控主机上通过控制球型云台实现全方位多视角的监视，能获得闸门全景，也能获得闸门的细部图像，对闸门控制仿佛“身临其境”，而且还能看到在现场无法看到的细部特征。当在闸门远程控制主机上发出闸门升降动作的命令后，也可以在视频主机上看到闸门的整个动作过程，控制非常直观。
在整个控制过程中，上下水位计，开度传感器和液压泵站的压力传感器把测得的数据输送给PLC控制柜，PLC控制柜经过处理后把所得到的信息传输给中央控制中心，上位控制主机对所得到的信息进行分析，在把分析后的信息和指令反馈给PLC控制柜，从而控制闸门的开度。而网络摄像机拍摄的现地闸门的各种图像信息也通过网络传输到视频控制主机上，并且还在显示屏上直观的反应出来，这样，值班人员可以通过观测到的信息作具体的应对，而后通过上位控制主机把所要执行的命令发送给启闭机现地PLC控制柜，再把最后信息反馈给闸门开度检测装置，让其执行相应的命令，对现地闸门的开度进行控制。
该水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，利用先进的网络技术和自动化检测技术对闸门运行情况进行准确可靠的信息的采集、监控和管理，把位置分散的闸门集中于远方控制中心进行远程控制，使工作人员能够在闸门中央控制室内就观察到视频系统传输来的液压系统及闸门实时运行的工况图像，仿佛身临其境地对现场各个闸门进行远方监控，实现了无人值班或少人值守的自动化控制，提高了闸门控制的可靠性、安全性，减少了洪涝灾害的损失。此外，系统除了能在远方进行监控外，还能就地对闸门进行控制，以便于现场的调试、维护和紧急情况的处理。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，其特征在于：包括中央控制中心、闸门现地监控系统、网络传输系统和供电系统，闸门现地监控系统通过网络传输系统与中央控制中心连接，所述的中央控制中心由视频控制主机、显示屏和运行闸门远程监控软件的上位控制主机组成；所述的闸门现地监控系统由启闭机现地PLC控制柜、闸门开度检测装置、水位监测单元、液压系统状态检测单元和视频监视单元组成；所述的网络传输系统采用以太网方式，网络拓扑结构采用星型拓扑结构。
2.根据权利要求1所述的水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，其特征在于：所述的视频控制主机端还连接有报警装置。
3.根据权利要求1所述的水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，其特征在于：所述的启闭机现地PLC控制柜包括PLC控制器、总线接口、通讯接口、电源模块和I/O模块，所述的闸门开度检测装置和水位监测单元的输出端通过PROFIBUS专用电缆把检测到的生产现场的数据传送给PLC控制器，液压系统状态检测单元检测到的液压系统运行状态信号，通过电缆传给PLC控制器，经过PLC控制器处理后再输送给中央控制中心。
4.根据权利要求1所述的水利水电枢纽闸门计算机和视频远程监控系统，其特征在于：所述的视频监视单元包括安装在启闭机室底部正对闸门处和启闭机室外闸墩上的摄像机，摄像机通过网络与中央控制中心通讯。
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