一种闸门驾驶舱运行控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及水闸工程闸门自动化控制领域，尤其涉及一种闸门驾驶舱运行控制系统。


背景技术：

2.随着社会信息化程度的不断加深，水利工程也开始朝着自动化和信息化方向发展。通过开展信息化工作，能够帮助我们更好的应对各类水情工情，同时还能切实提高水闸工程内各类设施的工作能力从而提升水利工作者的工作效率。
3.现有水利工程闸门运行控制系统，大多通过传统的方式进行闸门控制，自动化程度低且远程操作风险大，不便于运行信息及闸门工作状态信息的获取。此外，在水闸运行的状态监测、闸门运行控制的故障警报及安全系统的保护措施等方面存在一定缺陷，传统的常规监测已经不能满足现在日益增长的高标准工程管理需求，必须要向精密监测转变。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种闸门驾驶舱运行控制系统，可以有效解决背景技术中提出的传统方式进行闸门控制时带来的低自动化、远程操作风险及信息获取不便等问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：包括闸门监控平台、plc系统、视频监视模块、启闭机动力控制模块、闸门开高及速度控制模块、上下游水位测控模块和异步电动机测量保护模块，
6.所述plc系统和视频监视模块分别连接闸门监控平台，
7.所述启闭机动力控制模块、闸门开高及速度控制模块、上下游水位测控模块和异步电动机测量保护模块分别连接所述plc系统；
8.所述启闭机动力控制模块用于控制闸门开启状态；
9.所述闸门开高及速度控制模块用于获取闸门开度及速度信息；
10.所述上下游水位测控模块用于获取水位信息；
11.所述异步电动机测量保护模块用于获取闸门电机的电流信息。
12.所述闸门监控平台包括hmi人机界面和上位机。
13.所述启闭机动力控制模块包括现场控制单元和远程控制单元。
14.所述闸门开高及速度控制模块包括绝对值型光电式编码器。
15.所述上下游水位测控模块包括浮子式水位计和水文流量计。
16.所述异步电动机测量保护模块包括电流互感器和a/d数据采集处理单元。
17.所述视频监视模块包括红外夜视高清摄像头和雷达预警系统。
18.所述闸门监控平台连接报警模块，所述报警模块用于在判断闸门电机的电流超出电流预设值后，发出警报。
19.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该闸门驾驶舱运行控制系统，便于观察闸门运行情况，通过监控平台和plc系统的设计解决了原自动化控制系统智能化可
视化不足等问题。
20.该闸门驾驶舱运行控制系统标准化、模块化设计，通用性强，各模组自适应配置，便于快速部署、快捷更换，实现了保护、测量、控制、实时视频、通讯、运维于一体，提升了夜间开闸的安全性。
21.本实用新型提高了闸门控制安全性以及数字化水平。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。其中：
23.图1为本实用新型的原理框图，
24.图2为视频监视模块的原理框图；
25.图中：1、hmi人机界面；2、上位机；3、plc系统；4、视频监视模块；5、启闭机动力控制模块；6、闸门开高及速度控制模块；7、上下游水位测控模块；8、异步电动机测量保护模块；9、现地控制单元；10、远程控制单元；11、绝对值型光电式编码器；12、浮子式水位计和水文流量计；13、电流互感器；14、a/d数据采集处理单元；15、红外夜视高清摄像头；16、雷达预警系统。
具体实施方式
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的保护的范围。
27.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
28.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
29.本实用新型如图1-2所示，包括闸门监控平台、plc系统3、视频监视模块4、启闭机动力控制模块5、闸门开高及速度控制模块6、上下游水位测控模块7和异步电动机测量保护模块8，
30.所述plc系统3和视频监视模块4分别连接闸门监控平台，
31.所述启闭机动力控制模块5、闸门开高及速度控制模块6、上下游水位测控模块7和异步电动机测量保护模块8分别连接所述plc系统3（即plc控制器）；
32.所述启闭机动力控制模块5用于控制闸门开启状态；
33.所述闸门开高及速度控制模块6用于获取闸门开度及速度信息；
34.所述上下游水位测控模块7用于获取水位信息；
35.所述异步电动机测量保护模块8用于获取闸门电机的电流信息。
36.所述闸门监控平台包括hmi人机界面1和上位机2。
37.所述启闭机动力控制模块5包括现场控制单元9和远程控制单元10。
38.所述启闭机动力控制模块负责对闸门高度进行控制，分为现场手动控制及远程控制，实现了对闸门的多元控制。
39.所述闸门开高及速度控制模块6包括绝对值型光电式编码器11。
40.这样，通过绝对值型光电式编码器实现数据的获取。
41.所述上下游水位测控模块7包括浮子式水位计和水文流量计12。
42.通过浮子式水位计利用浮子跟踪水位升降，以机械方式直接传动记录，对水位实时监测，与水文系统关联读取水闸流量数据。
43.所述异步电动机测量保护模块8包括电流互感器13和a/d数据采集处理单元14。
44.通过内置电流互感器在不同电流范围内向a/d数据采集处理单元提供闸门电机的电流信息。
45.所述视频监视模块4包括红外夜视高清摄像头15和雷达预警系统16。
46.实现全天候闸门上升／下降／停止操作过程中通过红外视频监控直观反应闸门当前的位置状态，以及上下游区域船舶入侵雷达预警。
47.所述闸门监控平台连接报警模块，所述报警模块用于在判断闸门电机的电流超出电流预设值后，发出警报。
48.一种闸门驾驶舱运行控制系统采用分层分布式开放结构，整个控制系统分为三层：远程上位机监控层、本地plc控制层、现场数据采集设备层。通过各自的通信网络进行连接，有机协调的完成对系统的实时测控。
49.具体如下：
50.现场数据采集；闸门开度、电力参数的采集都需应用传感器来实现数据采集功能，闸门实时开度的采集采用绝对型光电式编码器（11），通过4-20ma接口传输当前实际的开度值。系统电力参数的采集是通过acer系列多功能电机保护器实现，它能高精度测量三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数，长寿命led显示仪表测量参数和电网系统的运行信息，该设备带有rs-485通信接口，采用modbus_ rtu通信协议，可直接与plc通信端口相连实现对电力参数的采集。通过启闭机动力控制模块（5）获取闸门开启状态信息；通过浮子式水位计和水文流量计（12）获取水位等信息。
51.远程上位机监控；闸门监控平台包括hmi人机界面（1）及远程上位机（2）。远程上位机监控中心设在中央控制室，由计算机及wonderware ide 组成，远程监控中心从上述数据库中，实时调取系统的闸门实时开度、系统电力参数及闸门启闭状态等数据并实现监测显示，还可完成数据存储、处理、打印等功能，并具备安全监视及报警提示、参数设置、远程控制及自动化管理等功能。
52.具体应用中，
53.基于登陆者的权限，高权限者可以对预警阈值手动更改，同时将修改后的阈值实时反馈至数据库；
54.视频监视单元（4），实现全天候闸门上升／下降／停止操作过程中通过红外视频监控直观反应闸门当前的位置状态，并将监视画面在线同步至远程上位机（2）；
55.通过启闭机实时运行参数进行实时的监控信息的诊断分析。当监测值高于预警阈值时，对异常状态下的启闭机设备实现故障的初步定位，在界面输出报警报表，方便对异常状态的启闭机设备及时做出反应。
56.基于上述视频监控可以查看发生异常情况，首先通过驾驶舱系统远程控制处理异常，若在远程操作后异常仍未消失，则通知现地值班室，排查处理异常，并在异常处理后将数据上传至数据库。
57.本地plc控制；闸门控制层由以plc为控制中心的自动方式控制回路及以传统继电器、接触器为控制器件的手动方式控制回路构成，并兼有远程／就地方式选择的转换开关，控制柜面板上并具有控制闸门上升，下降、停止的按键，同时还有相关的显示指示灯，提示用户闸门当前的运行状态，此外配置15寸液晶触摸屏。该15寸昆仑通态触摸屏本地监控中心与本地触摸屏及控制柜面板上的指示灯实现现地监测及控制，其监测与控制功能与上位机类似。
58.使用的是ecostruxure machine expert
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basic软件实现对以plc为核心的数据采集程序编写。plc采用施耐德tm200ce24r型作为整个控制系统的核心，该plc具备14点输入，10点继电器输出(2a)，内置1个rs485端子式串口+1个以太网接口。
59.使用mcgspro组态软件对以触摸屏为核心的人机界面组态，实现实时视频控件的编写。该触摸屏按最大分块长度进行采集，最小采集周期为100ms，通讯等待时间为200ms。
60.控制保护；基于闸门控制主回路电流进行控制保护，主要是在闸门正常运行，发生电流警报异常，判断当前电流值是否超出电流预设值。报警模块，还基于闸门启门及运行速度的故障进行报警提示。经过万福闸在试运行使用，使用效果良好，达到了预期的效果。
61.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
62.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种闸门驾驶舱运行控制系统，包括闸门监控平台、plc系统（3）、视频监视模块（4）、启闭机动力控制模块（5）、闸门开高及速度控制模块（6）、上下游水位测控模块（7）和异步电动机测量保护模块（8），所述plc系统（3）和视频监视模块（4）分别连接闸门监控平台，所述启闭机动力控制模块（5）、闸门开高及速度控制模块（6）、上下游水位测控模块（7）和异步电动机测量保护模块（8）分别连接所述plc系统（3）；所述启闭机动力控制模块（5）用于控制闸门开启状态；所述闸门开高及速度控制模块（6）用于获取闸门开度及速度信息；所述上下游水位测控模块（7）用于获取水位信息；所述异步电动机测量保护模块（8）用于获取闸门电机的电流信息。2.根据权利要求1所述的一种闸门驾驶舱运行控制系统，其特征在于，所述闸门监控平台包括hmi人机界面（1）和上位机（2）。3.根据权利要求1所述的一种闸门驾驶舱运行控制系统，其特征在于，所述启闭机动力控制模块（5）包括现场控制单元（9）和远程控制单元（10）。4.根据权利要求1所述的一种闸门驾驶舱运行控制系统，其特征在于，所述闸门开高及速度控制模块（6）包括绝对值型光电式编码器（11）。5.根据权利要求1所述的一种闸门驾驶舱运行控制系统，其特征在于，所述上下游水位测控模块（7）包括浮子式水位计和水文流量计（12）。6.根据权利要求1所述的一种闸门驾驶舱运行控制系统，其特征在于，所述异步电动机测量保护模块（8）包括电流互感器（13）和a/d数据采集处理单元（14）。7.根据权利要求1所述的一种闸门驾驶舱运行控制系统，其特征在于，所述视频监视模块（4）包括红外夜视高清摄像头（15）和雷达预警系统（16）。8.根据权利要求1所述的一种闸门驾驶舱运行控制系统，其特征在于，所述闸门监控平台连接报警模块，所述报警模块用于在判断闸门电机的电流超出电流预设值后，发出警报。

技术总结
一种闸门驾驶舱运行控制系统。涉及水闸工程闸门自动化控制领域。包括闸门监控平台、PLC系统、视频监视模块、启闭机动力控制模块、闸门开高及速度控制模块、上下游水位测控模块和异步电动机测量保护模块，所述PLC系统和视频监视模块分别连接闸门监控平台，所述启闭机动力控制模块、闸门开高及速度控制模块、上下游水位测控模块和异步电动机测量保护模块分别连接所述PLC系统；所述启闭机动力控制模块用于控制闸门开启状态；所述闸门开高及速度控制模块用于获取闸门开度及速度信息；所述上下游水位测控模块用于获取水位信息；所述异步电动机测量保护模块用于获取闸门电机的电流信息。本实用新型提高了闸门控制安全性以及数字化水平。平。平。


技术研发人员：李扬 袁志波 徐凯 任杰 高兴 张剑鹏 马文韬
受保护的技术使用者：江苏省江都水利工程管理处
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/17