运河控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制运河系统(2)中的水位或水流量的运河控制系统，该运河控制系统包括：(a)集中式主控制器(20)，(b)本地从控制器(30)，(c)集中式主控制器与本地从控制器之间的无线通信系统，(d)与运河系统中的水位有关的(固定)参考点(8)或者(活动)标记(11)，以及(e)运河系统中的可调节致动器(9)，例如闸或泵，其中本地从控制器包括移动设备(13)，该移动设备能够显示操作者可以按照其行事以便设置可调节致动器的人类可读指令。操作者拍摄水位和/或可调节致动器的设置的图片。该图片的数据用于更新运河系统的预测控制数学模型，并且用于计算当前致动器的设置并且用于确定操作者接下来要访问哪个致动器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】运河控制系统
本专利技术涉及运河控制系统。本专利技术尤其涉及包括集中式主控制器和本地从控制器的运河控制系统。
技术介绍
本文中使用的术语运河系统应当广泛地进行解释。运河系统可以是灌溉运河系统、排水运河系统或者在其路线中具有可调节控制结构(例如水闸)的河流。全世界的运河和开放式水网用来运水。为了灌溉，需要将水从其源头运送到用户，而为了排水，需要从区域中排泄大量的(雨)水。为了管理水的流量，在运河中建造了诸如下冲闸、上冲闸和泵之类的结构。通过调节这些结构的设置，可以引导流量通过运河、去往旁支运河以及进入和离开水库。改变结构的设置由人手工地进行。这个人或者操作者基于本地(可视)信息以及与中央运河运营管理机构的低频口头通信执行控制动作。缺点在于，水输送的灵活性和性能是低的。供应计划表的变化只能每隔这么多天进行一次，相反地，对于水的需求在一天的过程期间是可变的。为了尽可能良好地匹配供应和需求，习惯上供过于求。通常，只要为了在水网中在所有地点始终有水可用，就要供应超过需求至少10%的水。手工操作的运河的另一个缺点在于，操作者可能被收买而给予某些用户更多的水。再者，水经常从运河系统或者水网被盗。过去十年来，在运河自动化中寻求手工操作的运河和开放式水网的上述缺点的答案。专利公开GB-2187573中描述了这种现有技术的一个示例。水位传感器、通信线、用于测量结果的存储和分析的数据库、中央控制装置、本地PLC和电动马达的提供允许按需输水。这允许在一天的过程期间实现水输送的完全的灵活性，消除供过于求的损失并且对降雨量或者需水量的变化直接反应。由于不再需要操作人员，因而大大降低了贿赂和随之发生的水损失的机会。另一个优点在于，可以根据对于存储在中央控制装置的数据库中的测量结果的分析追踪水定期被盗所在的任何地点。然而，对于许多小的运河和开放式水网而言，尤其是对于发展中国家的那些运河和开放式水网而言，安装运动自动化所需的技术装备实在是太昂贵了。对于较大的运河而言，安装所需的技术装备可能非常值得投资，但是由于这样的系统非常开放，维护安装设施几乎是不可能的，所述系统是脆弱的且暴露于各种不同的因素，例如磨损、暴雨事件、闪电、氧化、人为破坏等等。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种可替换的运河控制系统。本专利技术的另一个目的是提供一种运河控制系统，利用该系统可以容易地检测到与正常操作条件的偏差。本专利技术的另一目的是提供一种运河控制系统，利用该系统可以容易地纠正细小的操作问题。本专利技术的另一目的是提供一种运河控制系统，该系统提供精确且灵活的水控制。本专利技术的又一个目的是提供一种运河控制系统，该系统提供运河控制装备中的经济且高效的资本投资量。本专利技术的又一个目的是提供一种运河控制系统，该系统可以容易安装并且容易投入且保持运行。上述目的中的一个或多个利用依照本专利技术的运河控制系统实现。依照本专利技术的一个方面，一种用于控制运河系统(2)中的水位或水流量的运河控制系统包括:(a)集中式主控制器(20)，(b)本地从控制器(30)，(c)集中式主控制器与本地从控制器之间的无线通信系统，(d)(固定)参考点(8)或者(活动)标记(11)，其与运河系统中的水位或水流量有关，以及(e)运河系统中的可调节致动器(9)，例如可调节闸或泵， 其中本地从控制器包括移动无线设备(13)，该移动无线设备进而包括:(i)用于查看或记录相对于运河系统中的(固定)参考点(8)或(活动)标记(11)的水位或水流量的测量结果的技术装置，(?)用于将水位或水流量的测量结果作为输入信号发送至集中式主控制器的技术装置，(iii)用于从集中式主控制器接收输出控制信号的技术装置，以及(iv)用于基于接收自集中式主控制器的输出信号显示人类可读指令的用户接口。技术优点在于，因为无需在控制点安装脆弱的技术装备并且需要操作人员检查、操作和维护运河系统中的测量点处和周围的本地运河基础设施，包括可调节致动器，该运河控制系统由于其技术自动化程度连同其操作模式中的一定的冗余度而提供了精确且灵活的水流量控制。优选地，本地从控制器中包括的移动无线设备进而进一步包括:(V)用于查看或记录运河系统中诸如闸或泵之类的可调节致动器的状态或设置的测量结果的技术装置，以及(Vi)用于将可调节致动器的状态或设置的测量结果作为输入信号发送至集中式主控制器的技术装置。其优点在于，任何规则的发生事件都可以通过集中式主控制器进行处理，同时，任何违规行为(例如卡在闸中的动物残骸)也可以由操作人员酌情决定进行处理，该操作人员以其就规则发生事件通知集中式主控制器的同样快速而容易的方式就所述违规行为通知集中式主控制器。依照本专利技术的运河控制系统的主要目标是调控运河系统中的水流量。实现该目标的一种方式是通过推导的方式，例如借助于测量和控制运河系统中的水位。水位对照运河结构的固定点进行测量，该固定点例如运河结构上或附近漆上的测量线。实现所述目标的另一种方式是通过较少推导的方式，其中运河系统中的相对水流量可以通过测量和控制诸如闸或泵之类的可调节致动器的设置而进行调控。实现所述目标的又一种方式是直接的方式，其中运河系统中的水流量可以通过例如借助于流量计测量和控制绝对水流量而进行调控，所述流量计可以按绝对值指示水流量。由于测量和控制设备(例如闸或泵或者流量计)可能在某些操作条件下部分地浸没，因而使用水线上方可见的活动标记以指示测量和控制设备的设置，即闸或泵或者流量计的设置。优选地，集中式主控制器和本地从控制器被配置成在执行使用运河系统的数学模型的预测控制算法中相互作用。相关的优点在于，特定参考点或标记处用于可调节致动器的下一个设置可以由集中式控制器计算。另一个优点在于，在依照预测控制算法的计算中也可以考虑关于是否和如何纠正特定参考点或可调节致动器处的任何违规行为的决定。在另一实施例中，代替对于所有可调节运河致动器同时以及在恒定时间间隔下计算控制动作的是，预测控制算法被配置成在本地操作者可以实际达到(reach)特定可调节运河致动器时的时间实例下对于所有可调节运河致动器计算控制动作。优点在于，可以进行基于使用预测控制模型的算法的计算，而没有关于任何可调节致动器的设置的精度方面的任何大的性能损失。优选地，集中式主控制器和本地从控制器在单独的设备中实现。相关的优点在于，对于整个运河系统可以集中地进行所有的数据处理，这允许在集中式主控制器处使用高性能处理装备(硬件和软件)，而本地从控制器可以限于轻量(例如手持式)设备。可替换地，将集中式主控制器和本地从控制器集成到单个移动设备中。相关的优点在于，高性能计算可以针对不太高性能的计算折衷，并且运河控制系统对于无故障通信线的依赖性减小，这在偏远且仅仅被移动通信系统稀疏地覆盖的区域中很可能是更好的选择。依照本专利技术的另一个方面，集中式主控制器和本地从控制器附加地被配置成相互作用以便实时地更新运河的数学模型。相关的优点在于，增强了计算的估计精度。另一个优点在于，对于运河系统中的一个或多个特定参考点或致动器，也可以考虑运河系统的任何点处的任何违规行为。优选地，所述运河控制系统附加地包括用于验证运河系统中的任何给定参考点或标记的地点的装置。相关的优点在于，可以独立于本地操作者注意到参考点或标记处的任何欺诈行为。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运河控制系统，用于控制运河系统(2)中的水位或水流量，包括：(a)集中式主控制器(20)，(b)本地从控制器(30)，(c)集中式主控制器与本地从控制器之间的无线通信系统，(d)(固定)参考点(8)或者(活动)标记(11)，其与运河系统中的水位或水流量有关，以及(e)运河系统中的可调节致动器(9)，例如可调节闸或泵，其中本地从控制器包括移动无线设备(13)，该移动无线设备进而包括：(i)用于查看或记录相对于运河系统中的(固定)参考点(8)或(活动)标记(11)的水位或水流量的测量结果的技术装置，(ii)用于将水位或水流量的测量结果作为输入信号发送至集中式主控制器的技术装置，(iii)用于从集中式主控制器接收输出控制信号的技术装置，以及(iv)用于基于接收自集中式主控制器的输出信号显示人类可读指令的用户接口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.27 NL 20080461.一种运河控制系统，用于控制运河系统(2)中的水位或水流量,包括: (a)集中式主控制器(20)， (b)本地从控制器(30)， (C)集中式主控制器与本地从控制器之间的无线通信系统， (d)(固定)参考点(8)或者(活动)标记(11)，其与运河系统中的水位或水流量有关，以及 (e)运河系统中的可调节致动器(9)，例如可调节闸或泵， 其中本地从控制器包括移动无线设备(13)，该移动无线设备进而包括:(i)用于查看或记录相对于运河系统中的(固定)参考点(8)或(活动)标记(11)的水位或水流量的测量结果的技术装置，(?)用于将水位或水流量的测量结果作为输入信号发送至集中式主控制器的技术装置，(iii)用于从集中式主控制器接收输出控制信号的技术装置，以及(iv)用于基于接收自集中式主控制器的输出信号显示人类可读指令的用户接口。2.依照条款I的运河控制系统，特征在于，本地从控制器中包括的移动无线设备进而包括:(v)用于查看或记录运河系统中诸如闸或泵之类的可调节致动器的状态或设置的测量结果的技术装置，以及(vi)用于将可调节致动器的状态或设置的测量结果作为输入信号发送至集中式主控制器的技术装置。3.依照条款1-2中任何一项的运河系统，特征在于，集中式主控制器和本地从控制器被配置成在执行使用运河系统的数学模型的预测控制算法中相互作用。4.依照条款1-3中任何一项的运河控制系统，特征在于，集中式主控制器和本地从控制器在单独的设备中实现。5.依照条款1-3中任何一项的运河控制系统，特征在于，将集中式主控制器和本地从控制器集成到单个移动设备中。6.依照条款1-4中任何一项的运河控制系统，特征在于，集中式主控制器和本地从控制器附加地被配置成相互作用以便实时地更新运河系统的数学模型。7.依照条款1-6中任何一项的运河控制系统，特征在于，它附加地包括用于验证运河系统中的任何给定参考点或标记的地点的装置。8.依照条款7的运河控制系统，特征在于，用于验证的装置包括置于运河系统中的参考点(8)或者标记(11)处或附近的数字可读标识器(5)，例如条形码或QR码。9.依照条款1-8中任何一项的运河控制系统，特征在于，它包括用于控制对于运河系统(2)中的可调节致动器的访问的附加装置。10.依照条款9的运河控制系统，特征在于，所述附加装置包括基于安全码的装置，例如数字锁。11.依照条款1-10中任何一项的运河控制系统，特征在于，集中式主控制器和本地从控制器被配置成在使用软件执行使用运河系统的数学模型的预测控制算法中相互作用，该软件包括适于移动设备使用的用于水位识别的代码。12.依照条款1-10中任何一项的运河控制系统，特征在于，集中式主控制器和本地从控制器被配置成在使用软件执行使用运河系统的数学模型的预测控制算法中相互作用，该软件包括适于移动设备使用的用于预测控制模型的代码。13.依照条款11-12中任何一项的运河控制系统，特征在于，用于预测控制模型的代码包括用于在操作本地从控制器的操作者可以实际达到要调节的下一个可调节致动器时的时间实例下计算用于运河系统中的可调节致动器的控制动作的代码。14.依照条款12-13中任何一项的运河控制系统，特征在于，所述软件附加地包括适于移动设备使用的用于更新预测控制模型的代码。15.依照条...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮特·朱尔斯·范·欧文鲁普，
申请(专利权)人：皮特·朱尔斯·范·欧文鲁普，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL