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水库闸门系统设计与实现

摘要:本文提出的智能破冰系统由破冰设备和智能防冻系统构成,破冰设备实现潜水泵自动升降并可全角度进行喷射,智能防冻系统准确设定系统的最佳工作时间,并能实现远程智能控制破冰系统的启停时间、监控潜水泵的运行工况等功能。

关键词:智能破冰;自动升降;万向喷头;物联网;远程监控

1引言

我国北方冬季寒冷而漫长,坝体和闸门等建筑物冬季破冰工作,是水库管理者冬季重要工作之一。国内外的专家学者对破冰系统进行深入研究,并发表了许多研究成果。在国外,JANG等人研发了可交换破冰工具破碎机的破冰船[1];BiaoSu等人通过冰模型试验模拟破冰模式[2];相较于国外来说,国内对于破冰系统的研究,尤其是水库破冰系统的研究成果更丰富。张雷等人对五种破冰方法分析比较,研发了“浮筒-索道”式自动升降防冻装置[3];刘登海设计出控制系统实现监控弧门破冰装置的运行情况和温度控制器自动控制加热[4]。相较于上述国内外传统破冰系统,本智能破冰系统的先进性在于设备重量较轻,安装方便,扰动水面区域大、范围广,防止结冰效果明显,运行成本低,运行中稳定可靠,自动化程度高,监测调整智能性强,降低管理人员的劳动强度,最大程度的保障工作人员的人身安全。

2智能破冰系统结构设计

水库闸门智能破冰系统由破冰设备和智能防冻系统两部分组成。破冰设备为智能破冰系统提供喷射深层水实现破冰的功能,智能防冻系统则是为系统提供智能化的监测、监控功能,两部分结合构成一套完整的智能破冰系统。2.1破冰设备结构组成。破冰设备是用小型潜水泵将水库深层水提升到水面表层,通过双喷头对水面表层喷水产生扰动与升温,达到破冰的目的。该设备由13部分组成,分别是1.喷射泵、2.电缆吊索、3.第一固定支撑件、4.水泵控制柜、5.第二固定支撑件、6.牵引钢丝绳、7.浮筒、8.套管、9.固定钢丝绳、10.万向喷头、11.T型喷射管、12.连接软管、13.配重锤,设备结构见图1。2.2智能防冻系统结构组成。智能防冻系统是通过采集数据,系统控制中心处理数据,自动发出工作指令控制系统的启停,可实现故障报警功能,同时管理人员可实时监控系统运行状况,达到智能化监测、控制的目的。智能防冻系统结构主要分为六个模块,分别为供电系统模块、数据采集模块、信号传输模块、控制中心平台模块、系统启停控制中心模块、客户监控中心模块,系统结构见图2。

3现实收益效果

在结构方面,该智能破冰系统喷射泵体积小重量轻,安装方便;可自动随着水位升降,防止外物撞击,无人值守,便于管理;此外,该智能破冰系统设置的T型喷射管延展了横向位移,两端的万向喷头可全角度的进行喷射,高效节能。在人机交互方面,该智能型破冰系统控制装置上位机软件进行数据拟合,计算出破冰系统的最佳工作时间,避免因破冰系统长期无效工作造成的能源浪费、使用寿命缩短等问题;便于管理者实时掌握系统的运行情况;不仅如此,管理人员还可随时通过手机或电脑,登录管理平台查询相关数据,非常方便快捷。在系统可靠性方面,该智能破冰系统一旦出现系统工作异常,上位机系统检测报警系统可自动在控制中心平台和管理人员手机发出报警信息,避免了因未及时发现破冰系统损坏,造成的结冰现象。

4结束语

本系统破冰效果明显,在保证该智能破冰系统投资成本、运行成本较低的条件下,能避免破冰系统受天气,水位等不利因素影响,运行稳定可靠,自动化程度高,具备良好的现实收益,为冬季闸门坝体等建筑物冰害问题提供了借鉴,具有良好的推广价值。

参考文献

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

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

[3]张雷,侯纪坤,王环东,罗兴锜.水库闸门防冻方法研究[J].可再生能源,2011,29(03):150-152.

[4]刘登海.电加热融冰法在新疆某水库闸门防冻中的应用[J].水利水电技术,2014,45(06):96-97.

作者:周金辉 康至娟 单位:1.秦皇岛市石河水库管理处 2.燕山大学经济管理学院

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