闸门自动化控制系统现状浅析与智能化系统研究建议

闸门自动化控制系统现状浅析与智能化

系统研究建议

摘要：闸门自动化控制系统经过了长时间的运行，出现了各种各样的问题，

必须要对自动化控制系统进行优化设计，将智能技术应用在闸门控制系统中，构

建智能化系统，对智能化系统进行整体规划，对闸门智能控制系统的软硬件部分

进行设计，使闸门智能控制系统满足实际的控制需求，更高效和精准地控制闸门。

关键词：闸门；自动控制系统；智能系统

前言：闸门自动化控制系统的建设日期比较久远，很多系统都存在功能不够

完善和性能较差的问题，要想改变这种情况，更好地控制闸门，可以对闸门智能

化系统进行应用，闸门智能化系统弥补了自动化控制系统的不足，不仅能够更全面、更及时地进行监测，还能够以更加智能、更加便捷的方式进行控制，运行调

度的过程将会更加高效和精准。

1闸门自动化控制系统的现状

通常，闸门存在非常多的闸孔，经常由工作人员进行开启和关闭，这会耗费

较多的时间，无法及时进行控制和调整，无法满足准确性和时效性的要求，闸门

自动控制系统的使用年限较长，不少部件都出现了老化和磨损等问题，自动化控

制系统的软件系统也不够稳定，很难进行精细化管理和控制，闸门的控制效果较差，实际进行调度的时候，根本不能满足实际的调度需求。如果遇到了特大洪水，需要及时进行调度，而自动控制系统的反应速度较慢，控制和管理不够精准，将

会失去最佳的控制时机，还有可能带来巨大的损失。必须要对闸门自动化控制系

统的运行情况进行分析，对闸门自动控制系统进行优化设计，实现精准控制和及

时控制，增强系统的可靠性和稳定性，将智能技术应用在闸门自动控制系统中，

对自动化控制系统进行全方位改造，形成智能化的控制系统。

2闸门智能化系统的设计

2.1系统结构设计

闸门智能化控制系统综合运用了多种先进的技术，如物联网技术，物联网同

实现了全面感知，能够对数据进行处理和传输，闸门智能化系统还运用了云计算

技术，能够将数据存储在云端，提高了数据计算的效率。智能化系统能够对闸门

进行实时监控，还能够对闸门进行远程控制，通过计算和分析实现智能调度。闸

门智能化系统主要包含四个层：（1）感知层：感知层的感应装置能够收集水位

信息和流速信息，监测闸门当前的状态，还能够分析出系统中电压和电流的情况。（2）传输层：可以将感知层的数据传输到特定的IP地址，还能够传输上一层级

的指令。（3）支撑层：数据传输到支撑层中，可以对数据进行云存储，根据监

控数据建立云数据库，数据库中主要包含基础数据、监测数据和控制数据，提供

各种类型的云服务。（4）应用层：包含不同的应用系统，根据具体的使用需求

进行研发，用户可以在手机或电脑上查看数据，通过云服务器了解闸门的情况，

对闸门进行远程控制。

2.2系统硬件设计

（1）机械结构：智能系统硬件中的机械结构主要为旋转式闸门，电动机转

动的情况下，可以更精准地进行控制，根据具体的参数调整闸门流量。定位装置

还能够对阀芯进行控制，避免阀芯的耐用性受到影响。旋转式阀芯结构降低了驱

动能耗，能够让闸门智能化系统在低功耗的状态下运行。

（2）光伏供电模块：闸门自动控制系统往往会耗费较多的电能，传感装置

和控制装置的耗电量较大，闸门智能化系统应当解决耗电量较大的问题，可以使

用太阳能电池板，也可以在智能控制系统中使用小容量的蓄电池，在智能化系统

中加入光伏电源系统，利用光伏控制器监测电量，对电压进行控制。

（3）嵌入式控制模块：闸门智能化系统中最重要的功能就是实时监测与远

程控制，模块中包含感应装置和控制装置，能够以更加智能的方式进行监控。摄

像头的选择非常关键，要根据闸门处实时图像传输的需求选择合适的摄像头，在

嵌入式控制模块的作用下，对数据进行远程传输。

（4）闸门安装部署：将各个模块、电源和主体结构放到一起，对这些硬件

进行集成处理，大多数的调试工作需要在还没有出厂的时候完成，安装时使用整

体吊装的方式，减少工作量。系统采用了无线通信的方式，布线的难度和成本相

对较低。

2.3系统软件设计

（1）系统软件构成：闸门智能控制系统包含三个部分，第一个部分是本地

控制软件，可以对数据采集进行控制，也可以在软件中控制闸门的开关，调整闸

门的运行模式。第二个部分是远程终端访问系统，用户可以在手机APP上进行访问，也可以在电脑网站上进行访问，不同的人员有不同的访问权限，工作人员可

以根据自己的权限查看相应的数据，或者进行控制和管理。第三个部分是云端中

间件，用户可以根据自己的需求发布指令，系统会自动按照指令进行控制，云端

中间件还能接收闸门的相关数据，对数据进行更新[1]。

（2）数据通讯设计：可以在系统中设置定时中断功能，当闸门处于不同的

状态时，可以对数据进行采集和传输。当闸门分别处于静止和运动的状态时，轮

询周期分别为1000ms和100ms，缩短了数据采集的时间，系统还能对数据进行校验，确保数据真实、可靠，当数据不正确时，就会显示错误代码。系统使用了Socket通讯程序，能够将数据传输到云端，云端成功接收和解码后，会将回应数

据发送到闸门端。

（3）智能调度：在不同的地区、时间和需求中，需要制定不同的调度方案，下达不同的指令，在智能技术的分析中，闸门智能控制系统能够自动分析最佳的

闸门运行模式，自主设置参数，如闸门开启和关闭的具体时间，根据实际需求和

数据分析进行远程控制，控制和调整之后，系统还会将调整后的实时数据发送到

用户端，及时掌握调度的情况[2]。

（4）异常报警：在供电量较低的情况下，或者闸门没有根据命令进行操作时，系统可以利用光伏控制器了解电量情况，还可以根据闸门的状态进判断，根

据数据监测和分析的结果判定异常情况，在第一时间进行报警，工作人员要根据

异常数据判断故障的部位，对相应的部位进行检查和维修。