船闸电力与控制系统设计应用

魏思雨

摘要 船闸是一种“通航建筑”。在天然河流中，由于水道流量、航道和航行、地形条件以及水道坡度的限制，必须形成阶梯状剖面，形成集中的水位下降。因此，必须使用特殊的通航结构，使船只可以直接通过水滴。船闸在现代通航建筑中应用最为广泛。本文分析了某船舶船闸电力及控制系统的设计与应用，以供参考。

关键词 船闸电力；控制系统，设计与应用

引言

江苏省交通船闸有完善的工作和生活配套设施，办公楼、宿舍、食堂、锁房、通道照明等日常运营耗电量大，为响应国家节能减排政策，创建节约型社会，减少不必要的船闸运维成本，分析船闸用电实际情况和节能要求，开发应用智能用电节能。用于集成计算机和无线设备的系统特定指令示例。林家坝船闸位于京杭大运河江苏段最北段，是按二级航道标准建造的双筒船，可通过2000-2000关，设计年吞吐量4000万吨。

一、电力系统原理及配置

近年来，新建船闸改造的部分船闸和江苏省运输船闸系统配电系统都配备了电力监控系统。配电室用电高低压配电柜电源回路数据采集，为智能用电节能系统的开发提供了真实的数据基础。电力监控系统是通过RS485总线的船锁配电室电力参数监控设备（电力测量控制装置、低压智能无功补偿控制器、ATS控制器、温度控制器、发电机控制板等）。通讯管理机连接后，通讯管理机将协议转换为以太网数据，光纤收发器通过光纤与出货监控调度中心的监控主机进行通讯。船舶监控航运中心监控主机采集配电室各监控设备的电力参数信息等数据，实时图形化显示各配电设备的运行状态，并对数据进行分析处理。将各种数据信息或控制指令传送给配电室的监控设备，保证和实现船闸配电室供配电系统的安全可靠运行。执行对配电室配电设施的遥测、遥信、遥控等功能，将监测到的数据和操作指令以数据库的形式存储在数据库服务器中，以供查询和调用。监测对象包括高压负荷开关、低压输入断路器、双电源开关、电容补偿柜、低压输出断路器、变压器（温控器）、发电机（控制屏）等。监控策略是根据配电室设置和不同负载供电要求，按照分布式原理集测控、远程控制和通信功能于一体，自动化硬件部分以电力测控单元为基础。实现配电室全分布式监控。

二、电力功耗统计分析

安装电力监控硬件设施后，应在电力监控主机上编写数据采集分析软件，主要包括高压系统、低压系统、网络拓扑、报警等功能。系统开发调试完成后，对林家坝船闸共计21个回路的功耗进行了数据采集和统计分析。耗电最多的设备是空调、电热水器和电炉，其中办公室和餐厅的落地式空调6台，壁挂式空调41台，大功率电动汽车炉灶3台，员工宿舍热水器25台，壁挂式空调25大。在日常工作中，员工经常因工作繁忙忘记关闭空调或热水器，办公楼的茶炉也经常24小时无电运行。统计数据显示，如果需要用电来节能，则应重点关注办公室、售货亭、宿舍等大功率设备。

三、智能节电措施

为真正节约能源，落实节能节电，经过相关技术人员的深入调查、分析和论证，研制了船闸智能节电系统。系统由硬件系统和软件系统组成，硬件系统包括计算机、智能无线控制电控箱、智能无线控制模块、温湿度传感器、红外激光传感器，软件系统包括：节能计算机控制系统和嵌入式终端控制系统。系统节能主要体现在三个用电方面：

（1）办公区

智能节能系统可自动采集各办公室（会议室）实时温度，自动控制空调供电回路。夏季，当室内温度高于设定值时，空调自动开启，由室内工作人员手动开启空调进行制冷，当冬季实时温度低于设定值时，空调电源自动开启，室内工作人员开启空调供暖。为达到省电的目的，非工作时间系统自动关闭办公区域的空调；系统考虑到工作的特殊情况，考虑到工作的特殊情况，例如办公室在非工作时间需要连续或间歇供电，系统也不限于温控逻辑远程支持手动开启或关闭电源，系统冬夏温度设置可在电脑上设置，操作简单。

（2）宿舍

船闸智能节电系统，通过红外传感器自动判断宿舍内是否有人以及有多少人，自动采集宿舍内的温度和湿度。系统自动切断空调和电热水器的供电线路，当宿舍内有人员活动时，宿舍空调电路的供电控制方式与办公室空调相同.热水器电源常开，当所有人离开宿舍时，系统自动关闭空调，为热水器供电，防止电热水器24小时重复运行。一天达到省电的目的。宿舍还有应急电源插座，可以给手机充电等。

（3）电茶炉

电茶炉的节能控制比较简单，系统会在员工上班前一小时自动开启茶炉，到达后一小时自动关闭茶炉，确保工作时间开水供应，同时能够确保水温不会过烫，有效节约能源。

四、智能中控在“船闸”建设中的应用

船闸集中操作应有效整合自动船闸控制、广播调度、照明系统和传感器组合等方面，实现船闸设备的智能化、自动化。在船闸自控系统中，可以查看交通灯、电机电压电流、水位等状态信息。以船闸正常运行为例，供水闸门自动开启完成后，系统根据水位传感器检测闸门两侧水闸的差异并进行比较。这是系统的预设值，只是两边水位差，到了时间才能进行下一步，船锁自动激活后，不仅可以保证安全的操作，也减少了一定的等待时间。减少和提高工作效率。在开门和关门过程中，信息按照预设时间自动引导给工作人员，减少工作人员的工作量，让工作人员有更多时间进行安全监管。一旦配置了船闸，照明系统集成到PLC控制中，并在使用时结合光传感器，可以根据节能和排放自动切换照明灯和改变现有开关的形状。通过一体化管控系统，托运人可以及时获取船舶信息，实现真正的实时监管。

五、 船闸式液压提升机同步控制系统硬件设计

作为闸门整体控制的重要组成部分，要实现闸门的同步控制，必须采用可编程逻辑控制器作为闸门的控制主机。可编程序控制器主要用于大型工业设备的控制，能适应高温、低温、高湿、强电磁干扰等复杂环境，集成度高，可靠性更高。可编程序控制器具有强大的逻辑控制功能，可以通过计算闸门开度、气缸行程等数据来控制闸门的开启和关闭，无需过多的设计，控制器包括主机、存储模块和输入模块。简单的硬件设计更不容易出现故障，更实用，有利于系统后期维护和检修。

六、船闸液压提升机同步控制系统软件设计

（1）液压启闭机闸门控制锁

本系统中船闸液压提升机的闸门控制功能主要是为船闸升起、停在预设位置、放水时船闸降下提供正常运行的保障。首先，排水时控制船闸闸门，初始化系统，初始化系统中各液压元件和继电器的信号。完成初始设置后，根据实际工况选择多种船舶锁定控制方式：遥控、手动和就地控制。启动控制前，先设置船闸开闭值，使船闸启动的预设开启值远大于船闸实际开启值，当船闸开启时检查预设开启值。船被锁了远小于船闸对于实际开度值，系统必须在船闸启动前检查系统硬件结构的液压泵和液压马达是否处于正常工作状态。

（2）船闸同步补偿控制

本系统的船闸同步校正控制功能主要是保证起升作业时船闸两侧的同步。也就是说，船闸门在运行过程中的开启偏差始终保持在规定的误差范围内。船闸同步校正控制主要是采集船闸门两侧的开启信号，并将开启信号发送给可编程序控制器。开度计算主要以闸门开度换算中计算出的10号闸门左右端开度的平均值为基础。如果计算结果小于最小补偿值，系统比例补偿阀不响应，如果计算结果大于最小补偿值，系统比例补偿阀开始补偿。

结语

本文对船闸的电力优化和智能控制进行了详细的分析，系统结构、控制过程和辅助操作的优化取决于实际需要和现场条件。不同的船闸所使用的设备不同，对于锁船阀设计的优化，还需要综合考虑操作人员的技术能力和使用习惯等综合条件，使其能够达到优化的条件。

参考文献

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