CN110805734A - 一种小型水电站闸门控制系统 - Google Patents

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尹显宏
任勇
任汝祥
赵君伟
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Abstract

本发明公开了一种小型水电站闸门控制系统，包括：采集单元，用于采集水电站的实时监测数据；传输单元，用于将采集的实时监测数据传输至后台处理器；后台处理器，用于将实时监测数据与历史同期监测数据进行比较，判断实时监测数据与历史同期监测数据的差值是否超出预设范围，若未超出，则判断水电站处于安全状态，若超出，则判断水电站处于危险状态，并开启水电站闸门；其中，所述后台处理器还用于基于实时监测数据计算出水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，并基于计算出的水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，开启相应的阀门至相应的开度，解决了现有人工开闭水电站阀门存在的耗费人力、效率低、存在安全隐患的技术问题。

Description

一种小型水电站闸门控制系统
技术领域
本发明涉及水电站智能控制领域，具体地，涉及一种小型水电站闸门控制系统。
背景技术
我国南方水力资源丰富，具有较多的水电站，水电站的安全是尤为重要的，现有技术中水电站的安全主要是采用监测上游的水流信息，然后人工操作水电站的阀门进行，人工操作需要较多的人力，且效率低，容易出错。
发明内容
本发明提供了一种小型水电站闸门控制系统，目的是解决现有人工开闭水电站阀门存在的耗费人力、效率低、存在安全隐患的技术问题。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种小型水电站闸门控制系统，所述系统包括：
采集单元，用于采集水电站的实时监测数据；
传输单元，用于将采集的实时监测数据传输至后台处理器；
后台处理器，用于将实时监测数据与历史同期监测数据进行比较，判断实时监测数据与历史同期监测数据的差值是否超出预设范围，若未超出，则判断水电站处于安全状态，若超出，则判断水电站处于危险状态，并开启水电站闸门；其中，所述后台处理器还用于基于实时监测数据计算出水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，并基于计算出的水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，开启相应的阀门至相应的开度。
其中，本发明的系统能够利用采集单元采集水电站的实时监测数据，然后利用传输单元，将采集的实时监测数据传输至后台处理器；然后利用后台处理器将实时监测数据与历史同期监测数据进行比较，判断实时监测数据与历史同期监测数据的差值是否超出预设范围，若未超出，则判断水电站处于安全状态，若超出，则判断水电站处于危险状态，并开启水电站闸门；其中，所述后台处理器还用于基于实时监测数据计算出水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，并基于计算出的水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，开启相应的阀门至相应的开度，即能够自动的采集水电站实时数据，并判断水电站是否需要开启阀门，并自动开启或关闭相应的阀门，避免了传统的人工进行判断以及操作阀门，实现了闸门能够自动开启、关闭任意开度，能够基于闸门段及危险段渠道内流量、流速、水位等关键参数的测量、传输、汇总、同比、环比等计算、并结合当地水文气象条件得出渠道的运行状态并按照预案给出应急处理办法并执行、同时通过视频图像反馈执行结果，解决了小水电集控后、水工渠道自动化不足的问题。
优选的，所述水电站的实时监测数据包括：水电站上游实时流量、水电站上游实时流速、水电站实时水位和水电站上游闸门开闭信息。
优选的，传输单元采用光纤传输或采用4G或采用5G进行传输。
优选的，所述采集单元还用于采集水电站的实时监测视频数据，并传输至后台监控系统中进行实时显示，且当后台处理器判断出水电站处于危险状态时，后台处理器触发报警器进行报警。
优选的，所述系统还包括存储器，用于存储采集单元采集的监测数据和历史监测数据。
优选的，所述系统还包括通信单元，用于在水电站开启阀门时，向下游预设通信终端发送泄洪警报。
优选的，所述系统还包括预警单元，用于对历史监测数据进行分析，生成每年水电站预测水位高峰期时段，在水电站预测水位高峰期时段开始前开启水电站阀门。
优选的，所述采集单元还用于采集水电站的上游预设区域的降雨量数据，并将降雨量数据传递给后台处理器，当降雨量数据大于阈值时，后台处理器基于降雨量数据计算出未来时段水电站上游的流量和流速数据，基于计算出的未来时段水电站上游的流量和流速数据，生成未来时段水电站自动泄洪方案。
优选的，所述系统还包括控制单元，用于自动控制水电站阀门和开启与关闭，以及每个阀门的开度大小。
优选的，所述系统还包括分析单元，用于对视频监测数据进行分析，识别出视频监测数据中的阀门开启状态和发明的开度大小，并将识别出的信息在后台监控系统的显示屏上进行显示。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本系统能够减轻劳动强度，减少次生灾害损失，弥补基层电站人员不足、规避了一定的人员巡视安全风险。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本申请中型水电站闸门控制系统的组成示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
请参考图1，本申请实施例提供了一种小型水电站闸门控制系统，所述系统包括：
采集单元，用于采集水电站的实时监测数据；
传输单元，用于将采集的实时监测数据传输至后台处理器；
后台处理器，用于将实时监测数据与历史同期监测数据进行比较，判断实时监测数据与历史同期监测数据的差值是否超出预设范围，若未超出，则判断水电站处于安全状态，若超出，则判断水电站处于危险状态，并开启水电站闸门；其中，所述后台处理器还用于基于实时监测数据计算出水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，并基于计算出的水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，开启相应的阀门至相应的开度。
本系统的执行流程为：现场测量数据-传输-后台存储-(同比参数、环比参数、逻辑对比重要天气预警、逻辑对比符合)-判断水电站实时状态-基于判断结果执行阀门操作-视频反馈阀门操作结果-参数反馈阀门操作结果-系统对事件进行记录和上报。
其中，现场测量：测量流量、流速、水位、闸门高度、渠高并附带视频；
传输：光纤或4G信号；
后台存储：光刻存储器+Server数据库；
同比参数：同比测量的流量、流速、水位、渠高、负荷与历史流量、流速、水位、渠高、负荷的关系并设置报警阙值，越限触发报警；
环比参数：环比测量的流量、流速、水位、渠高、负荷与历史流量、流速、水位、渠高、负荷的关系并设置报警阙值，越限触发报警；
判断：报警触发后，可转自动执行预定预案、或手动由值班人员结合视频图像等综合因数判断执行；
执行：闸门开启、关闭任意开度；
视频反馈：通过视频信号显示执行结果；
参数反馈：执行后测量流量、流速、水位、、闸门高度、渠高并附带视频的变化、评估本次动作成功品质及可靠率；
事件记录、上报：存入数据库、作为今后判据使用。
现场测量环节：由多功能超声波流量计测量水位、流量、流速。由快速球机实现视频监控，由编码器实现闸门开度测量。
传输环节：主要由RTU与光纤收发器组成有线传输网络，主要由DTU与GPRS组成无线线传输网络，具体采用什么组网根据现场条件决定。
后台存储：存储阵列。
软件：KingSCAD软件。
执行：永磁电机+储能装置。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述系统包括：
采集单元，用于采集水电站的实时监测数据；
传输单元，用于将采集的实时监测数据传输至后台处理器；
后台处理器，用于将实时监测数据与历史同期监测数据进行比较，判断实时监测数据与历史同期监测数据的差值是否超出预设范围，若未超出，则判断水电站处于安全状态，若超出，则判断水电站处于危险状态，并开启水电站闸门；其中，所述后台处理器还用于基于实时监测数据计算出水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，并基于计算出的水电站需要开启的阀门的数量和相应的阀门开度，开启相应的阀门至相应的开度。
2.根据权利要求1所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述水电站的实时监测数据包括：水电站上游实时流量、水电站上游实时流速、水电站实时水位和水电站上游闸门开闭信息。
3.根据权利要求1所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，传输单元采用光纤传输或采用4G或采用5G进行传输。
4.根据权利要求1所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述采集单元还用于采集水电站的实时监测视频数据，并传输至后台监控系统中进行实时显示，且当后台处理器判断出水电站处于危险状态时，后台处理器触发报警器进行报警。
5.根据权利要求1所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述系统还包括存储器，用于存储采集单元采集的监测数据和历史监测数据。
6.根据权利要求1所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述系统还包括通信单元，用于在水电站开启阀门时，向下游预设通信终端发送泄洪警报。
7.根据权利要求1所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述系统还包括预警单元，用于对历史监测数据进行分析，生成每年水电站预测水位高峰期时段，在水电站预测水位高峰期时段开始前开启水电站阀门。
8.根据权利要求1所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述采集单元还用于采集水电站的上游预设区域的降雨量数据，并将降雨量数据传递给后台处理器，当降雨量数据大于阈值时，后台处理器基于降雨量数据计算出未来时段水电站上游的流量和流速数据，基于计算出的未来时段水电站上游的流量和流速数据，生成未来时段水电站自动泄洪方案。
9.根据权利要求8所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述系统还包括控制单元，用于自动控制水电站阀门和开启与关闭，以及每个阀门的开度大小。
10.根据权利要求4所述的小型水电站闸门控制系统，其特征在于，所述系统还包括分析单元，用于对视频监测数据进行分析，识别出视频监测数据中的阀门开启状态和发明的开度大小，并将识别出的信息在后台监控系统的显示屏上进行显示。
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