水庫閘門系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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摘要：本文提出的智能破冰系統(tǒng)由破冰設(shè)備和智能防凍系統(tǒng)構(gòu)成，破冰設(shè)備實現(xiàn)潛水泵自動升降并可全角度進行噴射，智能防凍系統(tǒng)準(zhǔn)確設(shè)定系統(tǒng)的最佳工作時間，并能實現(xiàn)遠程智能控制破冰系統(tǒng)的啟停時間、監(jiān)控潛水泵的運行工況等功能。

關(guān)鍵詞：智能破冰；自動升降；萬向噴頭；物聯(lián)網(wǎng)；遠程監(jiān)控

1引言

我國北方冬季寒冷而漫長，壩體和閘門等建筑物冬季破冰工作，是水庫管理者冬季重要工作之一。國內(nèi)外的專家學(xué)者對破冰系統(tǒng)進行深入研究，并發(fā)表了許多研究成果。在國外，JANG等人研發(fā)了可交換破冰工具破碎機的破冰船[1]；BiaoSu等人通過冰模型試驗?zāi)M破冰模式[2]；相較于國外來說，國內(nèi)對于破冰系統(tǒng)的研究，尤其是水庫破冰系統(tǒng)的研究成果更豐富。張雷等人對五種破冰方法分析比較，研發(fā)了“浮筒-索道”式自動升降防凍裝置[3]；劉登海設(shè)計出控制系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控弧門破冰裝置的運行情況和溫度控制器自動控制加熱[4]。相較于上述國內(nèi)外傳統(tǒng)破冰系統(tǒng)，本智能破冰系統(tǒng)的先進性在于設(shè)備重量較輕，安裝方便，擾動水面區(qū)域大、范圍廣，防止結(jié)冰效果明顯，運行成本低，運行中穩(wěn)定可靠，自動化程度高，監(jiān)測調(diào)整智能性強，降低管理人員的勞動強度，最大程度的保障工作人員的人身安全。

2智能破冰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

水庫閘門智能破冰系統(tǒng)由破冰設(shè)備和智能防凍系統(tǒng)兩部分組成。破冰設(shè)備為智能破冰系統(tǒng)提供噴射深層水實現(xiàn)破冰的功能，智能防凍系統(tǒng)則是為系統(tǒng)提供智能化的監(jiān)測、監(jiān)控功能，兩部分結(jié)合構(gòu)成一套完整的智能破冰系統(tǒng)。2.1破冰設(shè)備結(jié)構(gòu)組成。破冰設(shè)備是用小型潛水泵將水庫深層水提升到水面表層，通過雙噴頭對水面表層噴水產(chǎn)生擾動與升溫，達到破冰的目的。該設(shè)備由13部分組成，分別是1.噴射泵、2.電纜吊索、3.第一固定支撐件、4.水泵控制柜、5.第二固定支撐件、6.牽引鋼絲繩、7.浮筒、8.套管、9.固定鋼絲繩、10.萬向噴頭、11.T型噴射管、12.連接軟管、13.配重錘，設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖1。2.2智能防凍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成。智能防凍系統(tǒng)是通過采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制中心處理數(shù)據(jù)，自動發(fā)出工作指令控制系統(tǒng)的啟停，可實現(xiàn)故障報警功能，同時管理人員可實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況，達到智能化監(jiān)測、控制的目的。智能防凍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為六個模塊，分別為供電系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號傳輸模塊、控制中心平臺模塊、系統(tǒng)啟?？刂浦行哪K、客戶監(jiān)控中心模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

3現(xiàn)實收益效果

在結(jié)構(gòu)方面，該智能破冰系統(tǒng)噴射泵體積小重量輕，安裝方便；可自動隨著水位升降，防止外物撞擊，無人值守，便于管理；此外，該智能破冰系統(tǒng)設(shè)置的T型噴射管延展了橫向位移，兩端的萬向噴頭可全角度的進行噴射，高效節(jié)能。在人機交互方面，該智能型破冰系統(tǒng)控制裝置上位機軟件進行數(shù)據(jù)擬合，計算出破冰系統(tǒng)的最佳工作時間，避免因破冰系統(tǒng)長期無效工作造成的能源浪費、使用壽命縮短等問題；便于管理者實時掌握系統(tǒng)的運行情況；不僅如此，管理人員還可隨時通過手機或電腦，登錄管理平臺查詢相關(guān)數(shù)據(jù)，非常方便快捷。在系統(tǒng)可靠性方面，該智能破冰系統(tǒng)一旦出現(xiàn)系統(tǒng)工作異常，上位機系統(tǒng)檢測報警系統(tǒng)可自動在控制中心平臺和管理人員手機發(fā)出報警信息，避免了因未及時發(fā)現(xiàn)破冰系統(tǒng)損壞，造成的結(jié)冰現(xiàn)象。

4結(jié)束語

本系統(tǒng)破冰效果明顯，在保證該智能破冰系統(tǒng)投資成本、運行成本較低的條件下，能避免破冰系統(tǒng)受天氣，水位等不利因素影響，運行穩(wěn)定可靠，自動化程度高，具備良好的現(xiàn)實收益，為冬季閘門壩體等建筑物冰害問題提供了借鑒，具有良好的推廣價值。

參考文獻

[1]JANG,YOUNGSIK,JEON,BYUNGYOUNG.Icebreakingshiphavingicebreakingsystemusinginterchangeableicebreakingtool[P].：KR20120056062,2012-06-01.

[2]BiaoSu,RogerSkjetne,TorEinarBerg.Numericalassessmentofadouble-actingoffshorevessel'sperformanceinlevelicewithexperimentalcomparison[J].ColdRegionsScienceandTechnology,2014,106-107.

[3]張雷,侯紀坤,王環(huán)東,羅興锜.水庫閘門防凍方法研究[J].可再生能源,2011,29(03):150-152.

[4]劉登海.電加熱融冰法在新疆某水庫閘門防凍中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù),2014,45(06):96-97.

作者:周金輝 康至娟 單位:1.秦皇島市石河水庫管理處 2.燕山大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院