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QualityControlofSluiceGatesRemoteMonitoringSystemonYellowRiverWeiKaisong1HuangBo2DuanmuLingyun2(1JinanTianqiaoYellowRiverBureau2DesignandReconnaissanceInstituteofShanddongYellowRiver)Abstract:“ThreeYellowRivers”asanewconceptofrivermanagementisputupinrecentyears,viz.“PhysicalRiver,DigitalRiverandModelingRiver”.Theremotemonitoringsystemofsluicegatessystemisoneimportantpartof“DigitalRiver”,whichcanremotelymonitorallthesluicegatesontheYellowriverandrealizecentralizeddispatchofwatervolumeandoptimalallocationofwaterresources.Keywords:Yellowriver,sluicegates,remotemonitoring,qualitycontrol1.PrefaceThesluicegatesofYellowriveraredistributedalongthewholedownstreambanks,andthemanagementisinconvenientduetotheirwidedistributingspace,badfieldconditionandcomplicatedsystemconstitution.Thetechnicaltransformationtothesesluicegatesbyusingmodernsensortechnology,electronictechnology,andnetworkandcommunicationtechnologywouldrealizeremotemonitoringforthesesluicegates,viz.fieldmeasuringandvideomonitoring.Fieldmeasureandcontrolsystemisthecoreandfoundationforthesluicegatesremotemonitoringsystemandallthemessagecollection,transmissionandresponseisonthebasisofit.Byvideoaccessterminalandcontroldecoder,thevideocameracanbecontrolledtorotate,zoomandlensself-cleaning.Alltheimagesarecompressedandtransmittedtothesluicegatemanagementdepartmentbyvideoinputterminalandcommunicationnetwork,thencouldrealizefieldmanagementandcontrol.Meanwhile,theseimagesarealsotransmittedtowatervolumeallocationsystemofYellowriverbyinternetswitchandwirelesscommunicationandusedbywaterallocationcentersatalllevels.Inordertoguaranteethe3Dimage’scontinuityandreal-timedemandonmonitorterminalatalllevels,theequipmentshasadaptationfunctionandcanautomaticallyadjustimagetransmittooptimalstate.Thesluicegatesmonitoringsystemhasfollowingfunctions:(1)Videoinformationofwaterconditionbeforeandafterthesluice,environmentcondition,sluicechamberconditionarecollectedbyvideocameraanddigitalizedandcompressed.(2)Thecompresseddataaretransmittedtogatemanagementdepartmentbyinternet,andthenpracticefieldmanagementandcontrol;atthesametimethedataaretransmittedtomonitoringcenterofalllevelsbywirelesscommunication,andreceiveremotecontrolcommand,thenautomaticallyswitchvideosourceandvideocamera.(3)Realizereal-timevideomonitoringofthegatesbyremotecontrolcamera’srotatingandzooming.2.SystemfunctionThesystemconclude:fieldmeasuresystem,videomonitoringsystem,gatemanagementmonitoringstation,systempower,internettelephonesystem,internetcommunicationequipments,etc.Thestructuregraphofthewholesystemisasfollows.Themainfunctionsofthesystemareasfollows:(1)Itcanrealizethereal-timecontrolofthesluicehoistandthestatemonitoring.(2)Itcanrealizethereal-timemonitoringofthewaterlevelbeforeandafterthesluiceandtheenvironmentinthesluicechamber.(3)Itcanrealizethefieldandremotesurveillanceoftheenvironmentbeforeandafterthesluiceandthesurrounding.(4)Itcanrealizetheprotectionwhenthesluicehoistisexcessoroverload.(5)Itcanrealizethevoicecommunicationamongthesluicegatesplace,theProvincialBureau,andtheYellowRiverConservancyCommission.3.QualityControloftheSystemThequalitycontrolsofremotemonitoringsystemmainlyincludethequalitycontrolofthesystemreal-timeperformances,thereliability,theavailability,theCPUloadrate,thesecurity,theexpansivecapacity,andthequalitycontrolofthesystemsoftware.3.1real-timeperformancesMonitoringsystemcansatisfytheneedoftimeinthedatacollection,human-computercommunication,controlandsystemcommunication.(1)Thedigitalcollectioncycle:<1s;(2)Theanalogacquisitioncycle:electricity<2s,non-electricity<10s;(3)Theresolutionofthesequenceofeventsrecord:≤5ms;(4)Theupdatecycleofreal-timedatabase:<2s;(5)Theresponsetimeofcontrolcommand:Commandanswerresponsetime<1s;commandimplementationresponsetime<1s;(6)Human-computercommunicationresponsetime:theresponsetimeofanewcommandforcallinganewimagetodisplayonthemonitor<2s;3.2ReliabilityThecontrolsystemandtheequipmentcanadapttheworkingenvironment,hashighanti-interferenceabilityandsteadilyruninalongterm.TheMTBFparametersoftheequipmentareasfollows:Themonitorcomputerofthegatemanagementdepartment>16000h;ThefieldmonitoringequipmentPLC>30000h;3.3MaintainabilityThesystemhardwareandthesoftwareiseasytomaintain,measureandrepair.(1)Theequipmenthasself-diagnosisfunction;(2)Thesystemhasbreakpointforexperimentandfailureisolation;(3)Equippedwithspecialin(un)stalltools;(4)Pre-maintenanceminimizethewearingfailure;(5)Exchangeorun-exchangecomponentscanbeacknowledged;(6)Improvethesubstitutionability;(7)Thesoftwarecanbechangedandcomplementedeasily;(8)Theaveragemaintenancetimeofafailureisin30ms.3.4AvailablerateThesystemdesignshouldadopthighreliabilitycomponents,thereal-timeoperatingsystemshouldhaspracticalrunningexperience,thesoftwareshouldbepractical,thenthesystemcanobtainhighavailability.Thetotalfailuretimeofthesystemshouldnotexceed1%oftherunningtimeduringtheone-yearguaranteetimeofafteroneyeartrialoperationandequipmentacceptancecheck.3.5CPUloadingrateTheprocessingabilityofthemonitoringcomputerhassufficientadequacyandabilitystorageover50%,theCPUabilitystorageofPLCover20%.3.6SystemsafetyThespecificmeasuresforthesystemsafetyonoperation,communication,hardware,softwareandfixedwareareasfollows.3.6.1Guaranteemeasuresforoperationsafety(1)Everyfunctionandoperationofthesystemhascheckandverification,warningandcancelwouldbetookplacewhenerrorisfounded;(2)whenmeetingwrongoperationitwouldbeforbidtooperateautomatically;(3)Acontrolrightcommandisusedonman-computercommunication;3.6.2Guaranteemeasuresforcommunicationsafety(1)Thesystemdesigncanensurenotleadtokeysystemfailureundermessageerrorintransmit;(2)Whenthehighlevelofwaterallocationcenterandthefieldmonitoringsystemhascontrolmessage,itshouldhasclearandconfirmcommand;(3)Theequipmentofinformationpipefixedcheckingtools,thenensureitisformal;3.6.3Guaranteemeasuresforhardwareandsoftware(1)Powerfailureprotection;(2)Self-checkabilityandauto-warningwhenfailureisfound;(3)Anyhardwareandsoftwarefailuredoesn’taffectthesafetyonpeopleandsystem;(4)Anycomponentfailurecannotleadtoerrorrunningoftheequipments.3.7ExtendibilityInordertoguaranteethemonitorextendibilityonaddinggatesnumberorgateextensionconstruction,thesystemhasextendibilityonfollowingaspects:(1)Backuppointsnumberisnotless20%oftherunningequipments;(2)Theadequacyofthecomputerstorageisover40%;(3)Prepareinterfaceatfieldcontrolunitandsystemcommunication;(4)Thepassageusingratehasover50%adequacy.(5)Adequatespaceispreparedinequipmentcabinet.3.8ThePerformanceofSoftwareTheremotemonitoringsystemincludesthesoftwareinoperatingsystems,supportprogramandpracticalprogram,databases,human-computerinterfaces,communications,applications,videosystemsandsoon.Theperformancesofthatsoftwareareasfollows:3.8.1TheOperatingSystemSoftware(1)Itcanmanagethesystemresources.(2)Ithastheabilitytocontroltheimportandexportequipmentdirectly.(3)Itcanimplementthehigh-levellanguageprogrameffectively.(4)Ithasinteractivelanguagecommandwhichcansupportthesystemactivitiesofthestart-up,termination,monitoring,configuration,andotheron-lineactivities.(5)Itcanrealizetheconnectionofthosesoftwarethoughthetaskname,thedatanameandoperatesymbols.(6)Itcanprovideservicesforsystemgeneration.3.8.2SupportProgramandPracticalProgram(1)Ithaseffectiveprogrammingsoftwarewhichcanbeusedtodevelopapplicationsoftware.Thoseprogrammingsoftwareincludethestandardassemblylanguage,high-levellanguagecompiler,interactivegraphicscompiler,interactivereportcompiler,andladderusingforthePLCprogramming,andsoon.(2)Ithasconnectandassemblyprocesswhichusedcodecompilationandcanbeeasilyused.(3)Ithaspracticalprocesswhichcantestandrevisetheapplicationsoftwarewiththeterminalequipment.(4)Ithasthepracticalprogramforthememoryredeposit.3.8.3DatabaseSoftware(1)Thestructureandorganizationofthedatabasecansupporttheapplicationtohaveadirectaccesstodataandrealizetheinquiry,revisionandexpansionofdata.(2)Itcanmaintainthehighindependencebetweenapplicationsanddata.(3)Itcanmaintainthereliabilityofthedatainthedatabaseandprovidedataprotectiontopreventimpropermodificationwhetheriscausedbyman-madeorprocedure.(4)Thedatabasesoftwarecandisposethemeasurementswhileexcessthelimits,anditistimingandregulartoarchiveandretrievedata.(5)Theemendationofdatabaseisseparatelyusedtwoformsofstaticdataanddynamicwhichisachievedbyrelevanteditingprocessandotherprocedures.3.8.4Human-computerInterfaceSoftwareHuman-computerinterfacesoftwarecanmeettherequirementsofsystemandoperation.Theinterfacesincludereal-timescreendisplayandrefresh,briefwindow,analysisandprocessingoftheoperationscommand,thesetandmodificationoftheparameters,voicealarm,theimagecopy,andsoon.Ithastheeffectivesoftwaretodevelopthepracticalprogram,suchasavarietyofprogrammingandcompiler.3.8.5CommunicationSoftwareCommunicationsoftware,whichisbasedonTCP/IPEthernetinterface,canprovidetransparentnetworkcommunicationsservicesfortheprocessofthesystem,andcanprovidenecessaryconditionsandeffectiveprotectionfortheresourcesandinformationshareofthesystem.Communicationssoftwarecanmonitorthefaultinthecommunicationschannel,carryoutfaultremovalandgiveanalarm.Theamountandfrequencyoftheexchangedatainthenetworkcommunicationsshouldmeettherequirementsoffunctionandsystemperformance.3.8.6ApplicationSoftware(1)Thesystemcontainsvariousapplicationsandsourcecodewhichareusedtorealizethemonitoringsystemfeaturesofthesluicegates,andtheequipmentfordevelopmentandmaintenance.(2)Theapplicationsoftwarewhichhashighefficiency,highreliabilityandmaintainability,adoptthemodulardesignforeasyexpansionandmodification.(3)Thefunctionalsoftwaremodulesorthemissionmodulehastheintegrityandindependence,andthedesignofthesoftwareenvironmentenablesthestafftosafelyrealizethecomplementaritiesandmodificationoftheapplicationsoftware.3.8.7VideoSystemSoftwareThefront-endsoftwareofthevideosurveillancesystemisinstalledinthesluicegates,includingcompressionsoftwareforimagedataacquisition,systemcontrolsoftwareandtransmissionsoftwareofnetworkdata.Itnotonlycontrolthevidiconandcloudplatformatthescene,butalsoimplementtheorderofvideofrequencycontrolformthesuperiorwaterdispatchingcenter.Thevideosurveillancesoftwareisinsta

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