涵閘現(xiàn)場參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、山東黃河共有引黃涵閘63座，大多為涵洞式結(jié)構(gòu)，設(shè)計引水能力2423m3/s，設(shè)計灌溉面積3493萬畝。黃河作為山東省的最大客水資源，已成為保障山東省國民經(jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展穩(wěn)定的重要支柱。但由于黃河水資源短缺，社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水量的急劇增加，加之缺乏有效的管理手段等因素，造成黃河下游河段斷流愈演愈烈。為了改變黃河水資源使用現(xiàn)狀，國家提出“數(shù)字黃河”工程，加強(qiáng)對黃河水資源的科學(xué)管理。而“引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”作為“數(shù)字黃河”的基礎(chǔ)工程，是黃

2、河水利調(diào)度和工程信息化管理系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分和核心技術(shù)手段?！昂l現(xiàn)場自動監(jiān)測系統(tǒng)硬件部分”是整個‘引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)’的底層核心，其作用是完成對引黃涵閘現(xiàn)場啟閉機(jī)的啟閉狀態(tài)及現(xiàn)場環(huán)境的實時監(jiān)測，使上級水調(diào)部門能夠及時掌握水情，做出快速合理的水調(diào)決策，實施遠(yuǎn)程水資源調(diào)度。因此，有必要對涵閘現(xiàn)場自動監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計及實現(xiàn)展開研究工作。 根據(jù)引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的需要，論文主要完成了以下研究工作： (1)闡述了引

3、黃涵閘的工作任務(wù)以及建設(shè)引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的重要意義，根據(jù)引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)以及引黃涵閘現(xiàn)場的現(xiàn)狀，分析指出了開展引黃涵閘現(xiàn)場自動監(jiān)測系統(tǒng)研究的必要性，提出了本課題的研究任務(wù)。 (2)介紹引黃涵閘整體結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場環(huán)境，對涵閘現(xiàn)場卷揚(yáng)式啟閉機(jī)和螺桿式啟閉機(jī)工作原理進(jìn)行深入分析，針對引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求以及涵閘啟閉機(jī)工作時可能出現(xiàn)的故障問題，提出現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)所必須采集的被檢參數(shù)。在此基礎(chǔ)上提出基于PLC的監(jiān)測系

4、統(tǒng)硬件實現(xiàn)總體設(shè)計方案，以實現(xiàn)對閘門開度，啟閉機(jī)荷載，閘前、閘后水位，現(xiàn)場溫濕度，電氣設(shè)備狀態(tài)等參數(shù)的采集、傳輸。 (3)針對各監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行傳感器選型設(shè)計，完成各傳感器安裝機(jī)構(gòu)的硬件設(shè)計及實現(xiàn)。主要工作包括：選擇絕對編碼器監(jiān)測閘門開度，并設(shè)計編碼器安裝機(jī)構(gòu)；分別使用荷重傳感器和拉力傳感器監(jiān)測啟閉機(jī)荷載情況，并設(shè)計拉力傳感器安裝機(jī)構(gòu)；選擇超聲波水位計實現(xiàn)閘前、閘后水位監(jiān)測。 (4)分析傳感器數(shù)據(jù)處理算法。 (5)通