【摘要】：水庫是攔洪蓄水和調(diào)節(jié)水流的水利工程建筑物,可以利用來灌溉、發(fā)電、防洪,在上游河道適當(dāng)位置興建能調(diào)蓄洪水的水庫,利用庫容攔蓄洪水,削減進(jìn)入下游河道的洪峰流量,實現(xiàn)防洪功能同時在汛期多蓄水。水庫水情數(shù)據(jù)采集與閘門控制在大型、梯級水庫應(yīng)用廣泛,受限于資金和人員技術(shù)水平,中小水庫主要依靠人工觀測、記錄、報告水情信息和繼電器控制閘門的方式,受限于自動化程度低,不能設(shè)定動態(tài)汛限水位來避免汛期結(jié)束時水庫蓄水沒有達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的情況。動態(tài)汛限水位在水庫中的應(yīng)用除受到歷史數(shù)據(jù)資料、地理環(huán)境、可承受風(fēng)險能力和理論計算的制約之外,水情數(shù)據(jù)監(jiān)測的精準(zhǔn)性和閘門控制的可靠性也是影響其應(yīng)用的一個主要方面。 本文結(jié)合工程現(xiàn)場實際,提出了針對中小型水庫的水庫水情數(shù)據(jù)采集與閘門自動控制系統(tǒng),集成水情數(shù)據(jù)監(jiān)測子系統(tǒng)、閘門自動控制子系統(tǒng)與報警子系統(tǒng)。采用西門子可編程邏輯控制器S7-200PLC作為閘門控制核心,經(jīng)由以太網(wǎng)協(xié)議和上位機力控組態(tài)軟件建立通訊連接。S7-200PLC通過自身通訊端口PORT1與各從站智能儀表終端實現(xiàn)Modbus通信,來監(jiān)控閘門狀態(tài),使其運行安全可靠。水情信息遠(yuǎn)程監(jiān)測站通過GPRS協(xié)議和上位機建立通訊連接,數(shù)據(jù)采集電路將讀取水情傳感器的數(shù)據(jù)經(jīng)過GPRS DTU傳送至上位機力控組態(tài)軟件,方便工作人員準(zhǔn)確掌握水庫的各類水文數(shù)據(jù)；PLC通過外加以太網(wǎng)模塊CP243-1實現(xiàn)與力控組態(tài)軟件通訊,力控組態(tài)軟件把PLC傳遞過來反映閘門狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理,分析,在界面顯示重要參數(shù)并提示相關(guān)預(yù)警信息,對運行中參數(shù)信號異常時啟動保護功能以及故障自檢功能,遠(yuǎn)程對閘門進(jìn)行精準(zhǔn)控制；上位機監(jiān)測到水情數(shù)據(jù)異常,比如發(fā)生水庫水位超過警戒線的情況,通過以太網(wǎng)發(fā)送信號給S7-200PLC:PLC調(diào)用子程序通過Modbus寫命令發(fā)送一串事先定義好的數(shù)據(jù)給報警電路,報警電路進(jìn)行數(shù)據(jù)比較,驗證通過之后經(jīng)由GSM模塊發(fā)送報警短信給管理人員以便采取措施,這樣就可以使水庫在安全狀態(tài)下運行了,同時提供精確的數(shù)據(jù)信息給防洪決策者。在承擔(dān)一定風(fēng)險的同時決策者可以根據(jù)及時可靠的水情數(shù)據(jù)制定合適的動態(tài)汛限水位,充分發(fā)揮水庫防洪與興利的功能。 論文重點研究水庫水情數(shù)據(jù)的采集方法與閘門自動控制系統(tǒng)各子系統(tǒng)的獨立運行和子系統(tǒng)集成,實現(xiàn)其自動化和智能化的控制策略。上位機讀取自動上報的水情數(shù)據(jù)和反映閘門狀態(tài)的參數(shù),根據(jù)事先約定,對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理,實現(xiàn)對水情數(shù)據(jù)的監(jiān)測和閘門控制的自動化、智能化,到達(dá)約束條件報警提示并發(fā)送報警短信,實現(xiàn)對水庫的監(jiān)控,少人化運行創(chuàng)造了條件。
【圖文】：

GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊示意圖

于中等傳輸速率的應(yīng)用環(huán)境，實現(xiàn)多主站之間在單元級進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通訊體系結(jié)構(gòu)圖如圖2-4所示：T 應(yīng)m層 ——處湖網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用e 衣，—??數(shù)據(jù)農(nóng)示S 會——瓦跡主機通m?4 {(r?輸端到端連接 。3 網(wǎng)絡(luò)/i! ——^址和磁短路松2 數(shù)掘鏈路反 ——*?接入介質(zhì)1 物理——二進(jìn)制傳輸圖2-4通訊網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖DP.、PA以及FMS三種通訊方式的結(jié)合使得PROFIBUS現(xiàn)場總線在結(jié)構(gòu)、性能和可靠性上占有優(yōu)勢。但是PROFIBUS協(xié)議規(guī)則要復(fù)雜，如果進(jìn)行二次開發(fā)需要專用芯片才可實現(xiàn)，價格較高，不利于成本控制增加開發(fā)難度。6.工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)的出現(xiàn)是實現(xiàn)辦公自動化，提高辦公效率，但是其在工業(yè)控制領(lǐng)域并沒有廣泛應(yīng)用，這是由于它在設(shè)計之初就沒有考慮到工業(yè)環(huán)境的特殊性，比如潮濕、高溫、防塵等和實時監(jiān)控等要求，，不能將它直接應(yīng)用于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。17
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV697.11;TV663

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 藺杰;;水情自動測報系統(tǒng)衛(wèi)星通信應(yīng)用研究[J];水電廠自動化;2006年02期

2 屠明德,陳如良,田秋生;水情自動測報系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];水利水電技術(shù);1996年05期

3 林福順;;Excel計算表在中小型水庫防洪調(diào)度水量有關(guān)參數(shù)估算中的應(yīng)用[J];水利科技;2006年04期

4 于永海;水閘泄洪流量的測量[J];水利水文自動化;1995年04期

5 吳季松;水務(wù)管理體制改革的發(fā)展和深化[J];中國水利;2002年07期

6 陳曦;裴毅;姚幫松;湯佳浩;彭浩;;水位庫容曲線的衛(wèi)星影像測定方法研究[J];人民長江;2013年20期

7 王權(quán)平,王莉;ZigBee技術(shù)及其應(yīng)用[J];現(xiàn)代電信科技;2004年01期

8 周怡

本文編號：2549160