太陽能閘控系統(tǒng)--一體化閘控系統(tǒng)--一體化閘門流量計

為建立健全農(nóng)業(yè)水價形成機制，促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保障水利工程良好，根據(jù)《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價綜合改革的意見》精神，結(jié)合新疆智道信息科技有限公司項目的實際情況，和工程實施的地域環(huán)境等綜合因素，特制定本方案。

建設(shè)主導(dǎo)思想

充分利用灌區(qū)現(xiàn)有的主渠道閘門、節(jié)制閘和分水涵管，通過對個閘門、涵管的自動化控制建設(shè)，達(dá)到水資源合理分配、計量和落實節(jié)水方針，加強供給結(jié)構(gòu)*改革和農(nóng)業(yè)用水需求管理，堅持政府和市場協(xié)同發(fā)力，以完善農(nóng)田水利工程體系為基礎(chǔ)，以健全農(nóng)業(yè)水價形成機制為核心，以創(chuàng)新體制為動力，逐步建立農(nóng)業(yè)灌溉用水總量控制和耳釘管理制度，提高農(nóng)業(yè)用水效率。

1.2建設(shè)主要任務(wù)

1)具備市電供電閘門自動化改造：實現(xiàn)監(jiān)測水位、實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動化控制閘門、實現(xiàn)過閘流量的計量功能；

2)現(xiàn)有手動閘門自動化改造：對線有的閘門拆除從建，通過成熟的光伏產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換成電能，利用蓄電池蓄能，達(dá)到直流電機驅(qū)動閘門，監(jiān)測水位，計量流量功能；

3)灌區(qū)水資源水量計量：水量計量作為本工程建設(shè)重中之重，主要通過以下方式實現(xiàn)計量功能：

A.過閘流量監(jiān)測：根據(jù)《水力學(xué)》規(guī)范，通過監(jiān)測閘前水位、閘門開度和水勢流態(tài)，統(tǒng)計過閘流量；

B.管道流量：通過國內(nèi)成熟的流量監(jiān)測設(shè)備，對現(xiàn)有涵管渠道增設(shè)管道，在管道中安設(shè)流量儀，統(tǒng)計其流量；

C.閘堰流量：對分水口，不具備管道的明渠，采用分水口設(shè)置閘門，明渠設(shè)計量水堰形式，監(jiān)測與統(tǒng)計其流量。

4)水資源合理分配與調(diào)度：本方案，為了**達(dá)到灌區(qū)的智能化管理與節(jié)約用水原則，采用以總渠為水源頭，分渠道以農(nóng)田灌溉用水量為基礎(chǔ)原則，采取聯(lián)動*機制，即：水源頭總放水量是個分渠道累計總合，分渠道個閘門、涵管需依據(jù)各管轄地域為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，嚴(yán)格控制閘門開啟的高度，管道開啟的時間，做到水資源下放時，無過量、無外泄等情況的發(fā)生。

2系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本灌區(qū)主要設(shè)備構(gòu)成分為：具備市電的自動化控制部分、太陽能自動控制部分和遠(yuǎn)程調(diào)度中心。本方案主要介紹太陽能自動化控制部分，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下：

系統(tǒng)架構(gòu)主要有現(xiàn)地設(shè)備、通信鏈路和調(diào)度中心構(gòu)成。

2.2 現(xiàn)地設(shè)備

本系統(tǒng)方案中，現(xiàn)地設(shè)備有太陽能供電單元、鏈路通信單元、數(shù)據(jù)采集單元、智能控制單元和閘門機械機構(gòu)組成。

2.3太陽能供電單元

本方案中,為了從經(jīng)濟角度出發(fā)，避免大面積敷設(shè)電纜，采用采用太陽能轉(zhuǎn)電能模式供電，通過蓄電池蓄能，配合直流電機，驅(qū)動閘門運行。從閘門尺寸、電機公路、電池容量，易維護(hù)和穩(wěn)定可靠角度出發(fā)，配備不同功率的太陽能板和不同數(shù)量的天能蓄電池。

2.4通訊鏈路單元

為了能確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定*，在數(shù)據(jù)傳輸單元中，采用兩種模式：GPRS模式和短程無線模式。

2.5數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集單元主要是采集閘門開度，閘前水位，量水堰水位和管道流量等數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)匯集到智能控制單元，智能控制單元采取同步處理模式：數(shù)據(jù)上報和數(shù)據(jù)接收半雙工方式，根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)和中心站下發(fā)的運行指令，對閘門執(zhí)行相應(yīng)操作；

2.6智能控制單元

智能控制單元主要功能是分析采集單元所采集的數(shù)據(jù)，對其校驗后，同時執(zhí)行中心站下發(fā)的指令，對閘門執(zhí)行相應(yīng)的動作，在執(zhí)行過程中，做到自檢測，自診斷和故障分析等功能。

2.7閘門機械機構(gòu)

主要包括電氣控制柜、直流電機、啟閉機、閘門和野外機箱等。

1)電氣控制柜

閘門電氣控制柜

電氣作為閘門運行時基本部分，其穩(wěn)定*、可靠*和使用壽命直接決定了整套系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠，為了解決此類問題，在設(shè)計時，均采用法國施耐德公司出品的電氣部件，如：直流接觸器、繼電器、按鈕與指示燈等。控制柜具備遠(yuǎn)方控制和現(xiàn)地控制兩種模式：

現(xiàn)地模式：操作員可在閘門現(xiàn)場通過點擊按鈕開關(guān)，對閘門操作，同時指示燈顯示相應(yīng)的動作。

遠(yuǎn)方模式：調(diào)度中心通過計算機平臺控制閘門運行。

通過以上兩種方式可大大提高閘門運行的可靠*，避免了閘門無法開關(guān)情況的發(fā)生。

2)直流電機

直流串勵電機

單相串勵電動機屬于單相交流異步電動機，是交直流兩用的，所以又稱為交直流兩用串勵電動機。由于它轉(zhuǎn)速高、體積小、啟動轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速可調(diào)，既可在直流電源上使用，又可在單相交流電源上使用，因而在電動工具中得到廣泛的應(yīng)用。電機主要由定子轉(zhuǎn)子及支架三部分組，定子由凸極鐵心和勵*繞組組成，轉(zhuǎn)子由隱極鐵心、電樞繞組、換向器及轉(zhuǎn)軸等組成。勵*繞組與電樞繞組之間通過電刷和換向器形成串聯(lián)回路。

串勵電機因轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍廣，啟動力矩大的特點被廣泛的應(yīng)用于車輛牽引，太陽能閘門控制和電動工具等領(lǐng)域 。

3)啟閉機：啟閉機主要包括兩種類型，一種是螺桿上升型啟閉機，一類是螺母螺桿直升式啟閉機。

4)野外機箱

野外機箱主要是保護(hù)啟閉機和放置現(xiàn)地電氣控制柜，材質(zhì)選用國標(biāo)304不銹鋼。