[发明专利]一种多渠段水利系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利领域，具体涉及一种多渠段水利系统及该提供的控制方法。

背景技术

随着经济社会的发展，水资源供需矛盾日益突出，许多地区修建了长距离大型明渠输水工程。这些渠道通常由多级节制闸分隔成相串连的多个渠段，为使多个渠段的水量合理有序调控，各渠段利用闸门的启闭来调节水位和流量。

现有多渠段水渠中，闸门自动控制方法分为上游控制方法和下游控制方法两类。前者为传统控制方法，通过人工或传感器监测闸前水位变化，调整闸门开度。由于水位监测点靠近闸前，时间滞后很小，因而控制规则简单，作用快。但是上游控制方法的水量调控会显著影响到下游，若上游水量不足，则下游水量相应不足，反之若上游水量较多，则下游水量过剩。下游控制方法是后发展的一类渠道控制方法，它以实现按需供水为目标。其控制所需的信息来自下游的传感器，控制作用向上游方向传递。不过受水流滞后影响，其水位调控速度较慢。现有多渠段水渠均采用单一控制方法，即要么采用上游控制方法，要么采用下游控制方法。显然，上游控制方法在水位调控方面有优势，但其水量调控的特点决定了长距离大型输水明渠不能完全由其控制。而下游控制方法在水量调控方面有优势，适用于长距离输水明渠，但其水位调控较慢，当上一渠段水量激增时，便会发生溢洪的危险。

同时，现有水渠的监控系统只局限于对闸门的控制，而对于每个渠段内的水文（如水位、流量或降雨等）信息和水质（浊度、酸碱度、溶解氧等）信息并未进行监测，故无法获得每个渠段的水环境质量状况，因而也就无法预测水环境质量状况对多渠段中的闸门和水质的影响。特别是遇到闸门发生故障无法正常启闭或者无法满足现场水流控制要求的情况下，无法采取有效的应急措施。

由上可知，有必要提供一种能够实现对水渠各渠段闸门及水环境质量状况进行控制与监测的多渠段水利系统。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种能够实现对水渠各渠段闸门及水环境质量状况进行控制与监测的多渠段水利系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种多渠段水利系统，包括将水渠分隔成多个渠段的若干闸门、设置于每个渠段的数据采集站和设置于远程集中控制中心的终端上位机，其中，

每个渠段的数据采集站包括采集控制器、分布于该渠段内的水位计、雨量计、用于水质监测的传感器、以及设置于该渠段上游最近闸门处的闸前水位传感器、闸门开度传感器和闸后水位传感器；所述采集控制器将从所述水位计、雨量计、用于水质监测的传感器、闸前水位传感器、闸门开度传感器和闸后水位传感器实时或定时采集的水文监控信息存储在所述数据采集站中，同时在每条水文监控信息的存储数据中添加该数据采集站的网络地址和标识号；所述数据采集站将采集到的水文监控信息分别向所述终端上位机和该渠段上游最近闸门的闸门控制机构发送；

每个闸门的闸门控制机构包括：控制闸门启闭程度的启闭机和现场控制器；所述现场控制器接收数据采集站发送的水文监控信息中的闸前水位信息，通过将接收到的闸前水位信息与设定的闸前水位阈值进行比较，计算出闸门实际操作开度值并发送给所述启闭机，所述启闭机根据接收到的所述闸门实际操作开度值控制所述闸门启闭；

所述终端上位机与所述每个数据采集站进行通信；其中，所述终端上位机包括：

数据收发模块，用于接收每个数据采集站发送的水文监控信息并根据每个数据采集站的网络地址和标识号进行分类存储，以及通过数据采集站的网络地址和标识号向该数据采集站发送信息；

数据处理模块，包括阈值比较单元、数值计算单元和远程指令发送单元，所述阈值比较单元用于将所述数据收发模块接收的水文监控信息与对应的水文监控信息阈值进行比较；所述数值计算单元根据所述阈值比较单元的比较结果以及每个渠段的上游最近闸门处的闸前水位信息、闸后水位信息及闸门开度信息计算出每个渠段上游最近闸门的实际操作开度值；所述远程指令发送单元将每个渠段上游最近闸门的实际操作开度值发送至相应渠段闸门控制机构中的启闭机；

控制模式切换模块，在正常模式和应急模式之间切换，在所述正常模式下，所述终端上位机控制所述闸门控制机构中的启闭机；所述控制模式切换模块在接收到外来应急指令的情况下，切换到所述应急模式，由一个或多个现场控制器控制对应的启闭机启闭；

操作控制台，包括显示模块，所述显示模块调用所述数据收发模块的水文监控信息并进行显示。

进一步地，所述多渠段水利监控系统，还包括：

报警器，与所述数据处理模块中的阈值比较单元进行通信，用于根据阈值比较单元的比较结果超出限定值后发出警报。