灌区闸门远程自动化控制系统.doc

灌区闸门远程自动化控制系统.doc灌区闸门远程自动化控制系统
摘要:本文以国内某大型灌区为例,在灌区远程测报系统的基础上进行了闸门自动控制研究,通过无线调制解调器连接上位机(PC机)与下位机(单片机),将下位机采集到的数据传输到上位机,根据用户要求的流量控制闸门的开度和时间,为灌区的运行和管理提供保证,为提高系统的可靠性,采用了一些可供类似工程借鉴的可行技术。
关键词:远程自动化控制闸门单片机
闸门调节是灌区工程中经常采用的手段,闸门控制的研究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测,并把数据传输到管理部门,但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外特别是欧美等先进,如美国的SRP灌区自动化灌溉系统,可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息,通过计算机处理后,控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例,对闸门的自动监控进行了研究。
1、系统的总体设计本系统采用无线数据传输技术,分一个主站和若干个子站,通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络,对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器,编码器对水位及闸门开度信号进行编码,在通过避雷器将编码信号传给数采仪,数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机,上位机即系统主站,可分别与不同的子站建立联系,查询各测点的数据,并按照用户的要求对各闸门进行控制,下位机中的控制箱接收到此信息,经过计算,发出控制信号自动控制闸门到一定的开度,达到自动控制的目的。

图1 闸门远程自动监测与控制结构图
2、下位机系统设计设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计,本文提出闸门的运行控制模式,并进行可靠性处理,然后利用无线传输设备与上位机进行通讯,传输数据。
下位机硬件电路设计
本系统采用AT89系列单片机,采用矩阵式键盘进行输入数据,键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键,通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换,时间设置键用于修改日期和时间,控制键用于对电机启停进行控制。
闸门控制系统设计
本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值(或水位值),当要求的流量值(或水位值)与系统所测的流量值(或水位值)不一致时,单片机启键闭合,闸门电动装置控制箱自动启动电机,提升或下降闸门,当所要求的流量值(或水位值)与当前所测流量值(或水位值)相等时,单片机闭键闭合,电机自动停止,达到自动控制的目的。
闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种,在实时型控制模式中,上位机根据用户要求的流量,利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位,然后和下位机联系,下位机接到信号后,由电动装置控制箱控制电机的正反转,达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间,下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门,进行控制。
无线通讯设备SRM6100调制解调器
SRM6100无线调制解调器原是美国Data-Linc Group公司生产的军用产品,现应