1.政策

国家大力推进智慧水利与现代化水网建设，明确提出运用物联网、大数据等新一代信息技术提升水工程调度与管理的智能化水平。水闸自动化控制系统作为实现精准调控、保障水安全及优化水资源配置的核心环节，是积极响应国家政策、推动水利高质量发展的关键举措。

此方案是一个集成了感知层、控制层、传输层、平台层和应用层的综合性自动化系统。它通过传感器网络实时采集水闸工况及水文数据，通过可靠的通信网络传输至中央监控中心，结合智能控制策略，实现对水闸启闭的远程控制、自动控制和智能联动。系统最终为用户提供一个“无人值守、少人值班、集中管控、智能决策”的现代化水闸管理平台。

2.目标

本系统安全可靠、精准控制，支持远程集控与现地手动操作，基于水文数据实现智能调度，并具备标准接口便于与上级平台无缝对接。模块化设计兼顾先进性与经济性，易于维护扩展。

3.系统架构

3.1感知与执行层（现场设备层）

闸门启闭机控制单元：高性能PLC/RTU，作为现地控制核心。

检测仪表：

闸门开度仪：精确测量闸门的实时高度/开度。

荷重/扭矩传感器：监测启闭机负载，防止超载损坏。

上下游水位计：（雷达、超声波、压力式）实时监测水位。

雨量计：监测现场降雨量。

视频监控：球机与枪机结合，实现对水闸全景及关键设备（如闸门、配电柜）的实时视频监控。

执行机构：电机、制动器、接触器等，接收控制信号执行启闭动作。

3.2网络传输层

有线方式：光纤工业以太网，适用于距离近、环境稳定的站点，带宽高，可靠性强。

无线方式：

4G/5G：灵活方便，适用于分布分散、不易布线的水闸。

专网/物联网卡：安全性高，数据定向传输。

微波/卫星通信：作为特殊环境下的备用通信手段。

工业交换机/无线路由器：组建稳定可靠的工业级通信网络。

3.3数据与控制层（监控中心）

中央服务器：部署SCADA（数据采集与监控系统）软件、数据库和智能分析应用。

操作员工作站：为管理人员提供图形化的人机交互界面，进行远程监视与控制。

网络设备：防火墙、路由器、核心交换机，保障网络安全。

大屏显示系统：动态展示全线水闸的运行状态、视频画面和关键数据。

3.4应用层（业务平台）

水闸集中监控平台：核心应用，实现“一张图”总览所有水闸。

智能调度与预警系统：基于规则或模型进行自动化运行和风险预警。

移动APP：支持管理人员通过手机进行关键信息查看、报警接收和应急处理。

数据报表系统：自动生成运行日志、统计报表和历史数据分析。

4.核心功能

4.1远程实时监控

以电子地图和动态流程图形式，全景展示所有水闸的分布与实时状态。

实时监测数据：闸门开度、上下游水位、启闭机电流/电压、负载、门限状态、供电状态等。

实时视频监控，支持远程云台控制和视频录像回溯。

4.2多模式控制

远程控制：在监控中心一键远程控制单座或多座水闸的启停、升降。

自动控制：

定开度控制：按预设开度值自动运行。

定流量控制：根据上下游水位自动调节开度，维持恒定流量。

水位联动控制：根据上游或下游水位，按预设曲线自动调节闸门。

现地手动控制：在现场控制柜通过按钮进行手动操作，作为最终后备控制方式。

联动/群控：对多座水闸编组，执行联合调度指令。

4.3智能报警与安全联锁

多级报警：对设备故障、数据越限、通信中断等情况，通过声光、短信、APP推送等方式即时报警。

安全联锁保护：

双重限位保护（上限、下限）。

电机过载、过流、缺相保护。

负载超限保护。

逻辑互锁（如：上下游水位差过大时禁止开启等）。

4.4视频联动与安防

发生报警或执行控制操作时，自动调用预设点位的摄像机进行抓拍或录像，并弹出实时画面。

具备电子围栏、移动侦测等周界安防功能。

4.5数据管理与分析

海量历史数据存储，支持秒级查询。

自动生成运行报表、统计报表、报警记录等。

提供趋势曲线、数据对比等分析工具，辅助管理决策。

5.关键技术与设备选型

PLC：选用工业级产品，可靠性高。

传感器：选择精度高、稳定性好、适合水利野外环境的品牌，如四川合睿达。

通信协议：支持ModbusTCP/RTU、OPCUA、MQTT等工业标准协议，确保互相联通。

本水闸自动化控制系统解决方案是一个成熟、可靠且面向未来的综合体系。它不仅解决了基础的控制问题，更通过数据集成和智能分析，为水利管理的数字化转型提供了强有力的支撑。