阀式远程自动控制闸在灌区量水计量中的应用

阀式远程自动控制闸在灌区量水计量中的应用

吴新金1 王亚立2

1江西省赣西土木工程勘测设计院 2宜春市锦北灌区工程管理局

摘要：A灌区历经60多年运行，水资源利用率低、灌溉面积萎缩、水费征收困难等问题突出。针对A灌区存在的问题，将应用一款阀式远程自动控制闸用于A灌区的量水计量，可以大幅提升管理水平，达到节水灌溉的目的。

关键词：阀式远程自动控制闸；量水计量；节水灌溉；灌区

前言

许多灌区在进行量水计量时，通常采用传统的小型水闸控制，存在管理不方便、计量误差极大等缺点。目前推广最多的现代化水闸以新型一体化测控槽闸为主导，具有集精准流量计算、高精度闸门控制、全太阳能驱动和无线通讯功能于一体的特点；但该闸造价较高，且一般裸露在野外，易被盗或破坏。

此次应用的阀式远程自动控制闸能很好地规避了传统的小型水闸及新型一体化测控槽闸的缺点，特别适用于流量小于0.20m³/s的数量众多的渠道取水口。阀式远程自动控制闸的控制盒内设有终端机和电机，终端机具有远程控制功能，能够通过服务器后台电脑终端或手机客户端对终端机进行控制，使得电机转动，从而带动闸门轴转动，实现远程控制该阀式远程自动控制闸的启闭。它通过远程指令对闸门流量进行控制，实现灌区内"按需供水"，“量水计量”的高效操作，从而达到节水灌溉的目的。

一、阀式远程自动控制闸量水运行系统组成

阀式远程自动控制闸设置在分水涵管进口，以便根据分水处农田灌溉用水需要，通过控制闸门开度，控制放水流量。还能自动将信号发送至监控中心，实现远程监控。

二、阀式远程自动控制闸在灌区量水计量中的作用

（一）解决人员不足、随时调配供、断的问题

阀式远程自动控制闸中集成自动量水、启闭并远程操作于一体，解决因管理人员不足，管理路线过长，不能及时调配供、断的问题；

（二）实现手动控制闸的启闭

阀式远程自动控制闸中设有手摇柄，控制盒上设有供手摇柄穿入的孔，且闸门轴的第二端端部设有与手摇柄进行连接的连接部。当缺乏电力供应时，将手摇柄插入到控制盒内，使手摇柄与闸门轴的第二端端部连接，通过手摇柄摇动闸门轴，从而实现手动控制该阀式远程自动控制闸的启闭。这样也能解决田间因人工无序放水、用水浪费大、控制不到位的问题。

（三）解决田间用水量不清楚、无记录、难计量的问题；

阀式远程自动控制闸占地面积比较小，闸门体可方便从与闸壳体连接的井筒内取出清洁，从而防止因时间长久造成的闸体淤塞；所有硬件均封装于井筒内的托板上，能够埋设于地下，不暴露于野外，从而防止了偷盗与破坏，解决田间人为破坏水闸设施的问题，而且该设施采用了比较简易化的装置，很方便后期的安装与维护、建设成本低、操作简洁。

三、A灌区量水计量中存在问题及原因

（一）分水口门管理不规范、取水情况掌握不及时

A灌区属于自流灌区，共有7座管理所，分水口门107处，灌溉季节口门起落频繁，因管理人员有限，灌区管理人员每日巡查时对口门取水情况进行记录上报，这样往往造成引水情况的记录不及时、水量控制不精确，这不仅影响到灌区日常管理，而且各级水利行业主管部门也难以做到及时、准确和全面掌握灌区引水及调水情况

（二）分水口门流量测量不规范

分水口门流量测量以传统的漂浮物流速、口门开启尺度为依据，受现场环境及操作人员技术水平影响较大，分水口门流量测量准确性较低，非常不利于流量总体控制，管理资料及数据记录以手工记录为主，不利于信息共享，不利于水利行业的统筹管理。

（三）原因分析及对策

造成A灌区目前管理落后的主要原因是基层水管单位管理人员任务繁琐、操

作方法落后，解决问题的关键是提高基层管理人员的工作能力。阀式远程自动控制闸能精确地闸门自动化启闭方式及量水计量测报方式，使闸门启闭及流量测报实现远程智能操作并自动上传闸门状态、数据，这样将极大的对照表减轻基层工作人员的负担，提高工作效率及工作质量，这样就可以使基层水管人员集中精力去干好巡查、养护工作。

四、阀式远程自动控制闸实施情况

针对管理中存在的现实问题，在A灌区某分水口安装了阀式远程自动控制闸，测试阀式远程自动控制闸在A灌区的适用性，为下一步信息化建设工程做好充分准备和先期实验。

（一）阀式远程自动控制闸构成

阀式远程自动控制闸主要由闸壳体、闸门体、井筒、数据测控、数据传输、动力驱动等部分组成，并与控制室安装了专用软件的计算机进行远程连接。

1）闸门门体由闸门门框、闸门门板组成。闸门门板使用不锈钢碾压复合材料。该材料和传统铁质闸门相比更适合野外使用、不易生锈耐腐蚀、使用寿命长。

2）数据测控部分主要由水位传感器、出水管、水位计等测控模块组成。实时测量闸门上下游的水位信息，并与计算机设定的水位信息进行分析比较用来控制开度，实现按需灌溉。

3）数据传输部分采取远程数据通信技术将数据测控部分与控制室的计算机实时在线连接在一起，能够实时进行数据的传输和处理。

4）动力驱动部分由太阳能板、蓄电池及驱动装置组成，能将太阳能转化为电能存储在蓄电池内为整个系统工作提供工作动力。

（二）阀式远程自动控制闸使用效果分析

试运行以来，阀式远程自动控制闸无论是在操作控制，还是在可靠性以及数据采集、传输等各方面都取得了比较好的使用体验，得到了基层管理人员的高度评价，与传统闸门相比更加适用于当前水利管理。该系统能够实时、精准、有效地完成对闸门监控，可以对所控制整个闸门的运行状态进行全过程实时监控。能可靠准确地完成闸门的启闭操作。

对灌区内水情、水量进行总体控制。通过采用无线数据传输设备实时进行传输数据，对闸门上下游水位、闸门开度及用水情况进行实时监控，能及时返回水情数据，并能根据需求按设定水量进行灌溉，实现了水情监测和水量总体控制。

系统功能完善，技术可靠，提高了灌区自动化控制程度。阀式远程自动控制闸集灌区水量计量、闸门控制和用水实时调度等功能为一体，对整个闸门运行中的相关信息的实时进行采集、分析处理、存储，同时还有数据查询、故障报警等辅助功能，有效地提高了灌区的自动化程度及管理水平。

（三）问题及建议在使用

阀式远程自动控制闸的过程中发现一些问题，针对这些问题提出了以下建议，以便更好地为灌区服务。1）对操作人员的专业技术要求较高。该系统虽然操作简单，但是仍需要一定的专业技术素养，才能更好地完成操作，建议安排专人并进行培训后再上岗。2）防冻任务较重，该系统的运行温度为－18℃~60℃，在高纬度或高海拔地区，冬季气温低于－20℃以下时，易发生冻结情况。由于该闸门构造精密，传统的融冻方式不适合使用。在高纬度或高海拔地区运用时，建议进入霜冻期时，提前做好防冻措施，减少对设备的损伤，延长使用寿命。

结语

综上，安装使用阀式远程自动控制闸后能利用现代化的手段对全灌区的用水情况进行精细监控，取得了明显的经济和社会效益，有效地提高了灌溉水利用系数，为传统的闸门控制提供了更好的解决方案，必能在未来水利发展中展现极高的使用价值。

参考文献

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