嚴(yán)學(xué)銓

關(guān)鍵詞：船閘閘室水位檢測(cè)工藝;工藝優(yōu)化;工藝應(yīng)用

引言：

水位計(jì)是船閘中確?？刂瞥?、水平開門、自動(dòng)關(guān)閥，以及是否需要補(bǔ)水的傳感設(shè)備，對(duì)于船閘的正常運(yùn)行十分關(guān)鍵。船閘閘室水位檢測(cè)結(jié)果的可靠性和精準(zhǔn)性，直接關(guān)乎船閘閘室的運(yùn)行安全，因此此項(xiàng)檢測(cè)工藝是船閘運(yùn)行過程中的重要環(huán)節(jié)。

1.基本條件概述

船閘其實(shí)就是建在通航河流上為克服水位落差的通航建筑物，其利用連通器原理克服大壩的上下游水位落差。某大壩船閘中水位計(jì)是確保水平開門、自動(dòng)關(guān)閥的關(guān)鍵設(shè)備。船閘閘室水位監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)與否對(duì)于船閘的正常運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。將壓阻式水位計(jì)分別設(shè)置在閘室的上游與下游，各設(shè)置1支。分別在1#閘首上游側(cè)、6#閘首下游側(cè)設(shè)置兩支水位計(jì)檢測(cè)布點(diǎn)。

2.奇數(shù)表決法

奇數(shù)表決法，猶如一件事物，被若干人進(jìn)行取舍表決，奇數(shù)是其表決對(duì)象。若干人中，多數(shù)意見相同，表示可取，否則應(yīng)該舍棄。通常情況下，諸多數(shù)據(jù)在被某個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行采集時(shí)，采集數(shù)量往往存在諸多限制，此時(shí)便可將某個(gè)奇數(shù)作為采集頻率，隨之在采集頻率不斷加大的情況下，對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)果，展開奇數(shù)表決，以表決結(jié)果作為數(shù)據(jù)置于系統(tǒng)中的最終取舍。此項(xiàng)方法對(duì)于系統(tǒng)而言，可以將硬件故障影響有效消除，最大程度體現(xiàn)系統(tǒng)抗干擾性能，同時(shí)也可使置于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)更加具備可信度、可靠性?；谟布哂嘟嵌龋隧?xiàng)方法還可掩蓋系統(tǒng)故障，同時(shí)判斷故障位置與類型，并且可使故障部分在相關(guān)軟件手段之下進(jìn)行替代和隔離，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正常運(yùn)行的有效維護(hù)目標(biāo)[1]。

3.硬件設(shè)計(jì)

3.1水位計(jì)布設(shè)

水位計(jì)選用PTX1830型產(chǎn)品，為使水位計(jì)在水下環(huán)境按照要求正常工作，確定水位計(jì)的不同量程時(shí)，主要根據(jù)水位計(jì)井高程，水位計(jì)防護(hù)等級(jí)為IP68，檢測(cè)精度為±0.06%。

本文優(yōu)化水位檢測(cè)系統(tǒng)的具體對(duì)象為某船閘1#、2#閘室，目前階段，共有兩支水位計(jì)增設(shè)于兩個(gè)閘室的四個(gè)水位計(jì)井中，相當(dāng)于共有三支水位計(jì)在每個(gè)水位計(jì)井中，并且給每個(gè)水位計(jì)進(jìn)行編號(hào)，分別為A、B、C，隨后為獲得單井水位，可采取奇數(shù)表決法有效計(jì)算，為保證單支水位計(jì)在水下環(huán)境中正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)無法校準(zhǔn)等現(xiàn)象，需要助于單支水位計(jì)在計(jì)算判斷過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)機(jī)制。

3.2信號(hào)采集與傳輸

為使新增水位計(jì)可以實(shí)現(xiàn)采集有效化，實(shí)施方案優(yōu)化中，主要將采集模塊6ES7337-7NF00-0AB0的工作，利用西門子S7-300系列模擬量加以完成。模塊信號(hào)接口，供電DC24V（輸出4～20mA），精度16位，通道8個(gè)。對(duì)屏總屏蔽信號(hào)電纜是此次連接電纜，用于水位計(jì)信號(hào)連接，這條電纜敷設(shè)過程中，經(jīng)由接線盒，至現(xiàn)地子站控制柜，接入可編程邏輯控制器，經(jīng)過中央處理器，上傳采集信號(hào)至集中控制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集與傳輸[2]。

4.軟件優(yōu)化

4.1程序算法及有效性判斷

單支水位計(jì)進(jìn)行零點(diǎn)校正算法和斜率換算法時(shí)，可以采用模擬量功率模塊，這一模塊存在于原程序中，通過多次采集處理后的水位數(shù)值，并且加以平均計(jì)算，可以有效獲知單支水位計(jì)數(shù)值。分別是HA、HB、HC。

將兩兩差值絕對(duì)值應(yīng)用于三支水位計(jì)的水位值計(jì)算中，可以有效得出三支水位計(jì)的精準(zhǔn)差值為：

σAB=|HA-HB|

σAC=|HA-HC|

σBC=|HB-HC|

同時(shí)，對(duì)于三支水位計(jì)在某個(gè)水位計(jì)井中的有效平均水位值取ΔH，其值為ΔH=HA+HB+HC/3，那么每支水位計(jì)的平均值和有效值的差方σ2A、σ2B、σ2C可以是：

σ2A=（ΔH-HA）2

σ2B=（ΔH-HB）2

σ2C=（ΔH-HC）2

4.2程序設(shè)計(jì)說明

水位采集控制程序的現(xiàn)有系統(tǒng)中，增加處理綜合功能、新水位計(jì)信號(hào)采集模塊，以及新水位計(jì)信號(hào)采集、零點(diǎn)計(jì)算、濾波處理功能模塊;三支水位計(jì)在每個(gè)水位計(jì)井中的異常判斷、差值計(jì)算、超限自動(dòng)切除功能模塊;三支水位計(jì)投切數(shù)據(jù)處理功能以及故障狀態(tài)模塊;并且還有三支水位計(jì)比選功能模塊[3]。

4.3人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

設(shè)置新增水位計(jì)于集控操作員站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)畫面，同屏顯示同閘室上游兩側(cè)水位計(jì)井和同閘室下游兩測(cè)水位計(jì)井，水位計(jì)共計(jì)六支的數(shù)據(jù)。并且，對(duì)比顯示單支水位計(jì)、單井水位、兩兩差值[4]。同時(shí)，該操作員站，還可設(shè)置單支水位計(jì)的斷開與投入，操作過程十分簡(jiǎn)便。同時(shí)，還可根據(jù)趨勢(shì)曲線畫面，查詢多支水位計(jì)或者單支水位計(jì)歷史數(shù)據(jù)曲線，完成后續(xù)分析、對(duì)比等功能，方便追溯水位計(jì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，可以分析水位計(jì)工作環(huán)境中的水位數(shù)據(jù)及狀態(tài)。

4.4檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

檢測(cè)設(shè)備是由運(yùn)行監(jiān)測(cè)與監(jiān)護(hù)檢測(cè)兩個(gè)部分組成，可以對(duì)上下游水位進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，同時(shí)也可以對(duì)承船廂水深、行程等進(jìn)行有效檢測(cè)。通過檢測(cè)設(shè)備的有效應(yīng)用，能確保船閘安全可靠運(yùn)行，防止設(shè)備損壞事件及礙航事件的出現(xiàn)。

結(jié)束語：

綜上所述，通過水位計(jì)檢測(cè)工藝優(yōu)化及應(yīng)用，集控操作員站可以對(duì)三支水位計(jì)的兩兩差值以及檢測(cè)實(shí)值進(jìn)行清晰顯示，并且可以根據(jù)畫面曲線判斷歷史數(shù)據(jù)，有效完成相關(guān)數(shù)據(jù)查詢工作。因此，通過此項(xiàng)工藝優(yōu)化及應(yīng)用，可以解決此前無法實(shí)現(xiàn)單支水位計(jì)自校準(zhǔn)判斷，同時(shí)也可自動(dòng)提示出現(xiàn)超限異常的水位計(jì)所在環(huán)境，并且完成斷開故障與自動(dòng)報(bào)警功能，有效維護(hù)船閘運(yùn)行中的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘誠， 熊錦玲， 胡志芳. 三峽船閘閘室水位檢測(cè)工藝的優(yōu)化與應(yīng)用[J]. 水運(yùn)工程， 2020， 000（002）：94-97.

[2]崔霖峰， 楊雪， 陳邦松，等. 武漢市區(qū)域地下水位監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化研究[J]. 地下水， 2019， 041（004）：33-36.

[3]江濤， 陳沖， 蒲浩清. 精確定位及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在三峽，葛洲壩船閘智能引泊上的應(yīng)用[J]. 水運(yùn)工程， 2020， 000（002）：52-56.

[4]陳濤， 彭翰林. 大藤峽船閘閘室浮式系船柱埋件安裝技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐[J]. 水利建設(shè)與管理， 2020， v.40;No.323（05）：7-10+14.