阜寧船閘智能無線便捷控制系統研究及應用

摘 要：船閘運營管理中，如何提高船閘操作的便捷性和操作人員的工作效率，是一個關鍵性問題。文章結合阜寧船閘工程，研究船閘特點，提出一種無線船閘便捷控制系統，通過手機APP的應用，為船閘提供了一種新型的控制方案。使船閘管理水平得到進一步的提升。

關鍵詞：船閘；控制；無線；APP

阜寧船閘位于鹽城阜寧縣陳集鎮境內，蘇北灌溉總渠距通榆河約23公里處，與阜寧水電站、阜寧腰閘并列橫跨蘇北灌溉總渠。阜寧船閘和阜寧水電站于1975年建成投入使用。2016年左右進行改造重建。阜寧船閘承擔著蘇北灌溉總渠、射陽河及通榆河的交匯貫通、水位調節、航運保障等任務。

現階段我國大部分船閘，包括阜寧船閘機電控制系統普遍采用集散控制系統，以人工現地控制為主，操作人員平日既要船閘控制操作，又要兼顧船閘安全巡視，十分不便。隨著無線技術的發展，本文針對船閘機電控制系統現狀，構造了一種智能無線船閘便捷控制的新型控制方式，并對系統結構、功能及關鍵問題等方面進行了分析和探討。

1 總體思路

目前，國內大部分船閘控制方式為集散控制系統。其主要方式是在閘首機房或監控中心內設置操作按鈕或控制計算機。船閘操作人員能在閘首機房或監控中心內實現對船閘的操作、視頻查看、調度管理等。

傳統機電控制方式決定了操作人員只能在固定區域內實現對船閘的控制。船閘控制操作的同時需兼顧船閘安全巡視，十分不便，特別是在緊急情況，操作人員必須從現場趕回操作室進行船閘閘/閥門的急停操作，延誤應急反應時間，容易造成重大損失。同時，對于船閘管理人員，不能隨時隨地查看船閘的重要參數、視頻圖像等重要信息，不利于對船閘進行實時監管。

為打破傳統控制系統中對船閘控制、管理的局限性，基于“移動互聯網+”船閘的發展理念的智能無線船閘便捷控制系統。考慮將移動互聯網、物聯網、船閘電氣控制、GIS等信息化技術、自動化技術與船閘運營過程有效的結合，開發基于移動端的船閘運行監管平臺，實現移動終端對于船閘運行狀態的無線圖形化監管。

2 系統架構

智能無線船閘便捷控制系統主要由室外無線AP、PLC、手持終端（含軟件）、流媒體服務器、手機APP等組成。

在船閘上、下游閘首機房分別設置一套室外無線AP，在船閘閘區范圍內組成閘區全覆蓋的無線網，定制的手持終端通過無線網絡與機房內的監控主機進行通信，通過監控主機的上位機軟件實現對船閘的控制等功能。

同時，在監控中心內設置流媒體服務器，實現船閘對外的信息發布功能。管理人員在手機端安裝APP并通過Internet網絡對遠程船閘運行數據、視頻監控等查看功能。

3 系統功能

智能無線船閘便捷控制系統主要通過手持終端實現對船閘的無線控制，其功能通過在手持終端/手機安裝APP的方式來實現。結合阜寧船閘的實際使用需求，智能無線便捷控制系統目前考慮了以下功能。

3.1 閘閥門控制功能

智能無線船閘便捷控制系統在閘區內任何無線網覆蓋的區域均可通過手持終端/手機軟件。實時了解船閘閘閥們的開關狀態、水位情況及紅綠燈的狀態，對閘、閥門進行相應的開關動作。并可在緊急情況下實現急停功能。使操作人員的操作不僅局限于閘首機房或集控室內。在日常巡查等情況下均可實現船閘的控制。使控制方式更加靈活、方便。操作時對船閘的狀態了解更為直觀。

3.2 監控視頻查看功能

目前視頻監控圖像可在集控中心及帶操作室的閘首機房內實現監控。為滿足智能無線船閘便捷控制系統在室外操作時對視頻的查看功能要求，系統考慮設置視頻監控模塊。通過手持終端/手機軟件實現對船閘重要工作區域的視頻查看。同時視頻監控數據可通過流媒體服務器傳輸至互聯網。當船閘管理人員外出辦公等情況下，僅需連接互聯網便可通過手機APP對船閘視頻進行查看，直觀了解船閘的運行情況。

3.3 綜合語音通信功能

目前船閘設置了無線對講系統及有線廣播系統。本工程將通過無線船閘便捷控制系統軟件對以上系統進行集成。操作人員通過手持終端可實現手持終端間對講，通過現有網絡廣播主機（通信接口）對上下閘首廣播實現分區廣播功能。通過甚高頻電臺與附近船舶實現雙向語音對講功能。

3.4 決策分析功能

無線船閘便捷控制系統軟件讀取船閘控制系統監控相關數據的統計及趨勢分析、運行操作記錄及統計、運行及故障報表等重要數據報表。用于船閘管理人員遠程了解船閘的運行態勢。

APP軟件顯示效果如圖1所示。

4 關鍵技術研究

船閘控制系統是船閘安全運行的關鍵，智能無線船閘研究關鍵技術需重點考慮的船閘控制系統網絡的安全性。本系統實施時主要采用了如下幾種方式保證系統的安全性：

（1）在手機APP的控制操作時，對操作權限進行設置。同時要求必須是采用定制機并登陸船閘控制系統專用無線網絡的用戶才能對船閘控制系統進行操作，杜絕遠程通過網絡/4G信號等對船閘進行操作。保證只有船閘現場工作人員才能對船閘操作。

（2）對船閘控制系統專用無線網絡采用隱藏SSID的形式，使船閘附近的用戶無法搜索該無線網，防止“蹭網”等情況的發生。

（3）船閘控制系統專用無線網絡綁定手持終端的MAC地址，只有固定的手持終端才能登陸該無線網。提高系統可靠性。

5 結束語

阜寧船閘打破傳統控制模式，采用的智能無線便捷控制系統，有效地使提高船閘便捷控制水平和操作人員的工作效率，同時極大提升船閘緊急情況下的應急水平，對阜寧船閘今后的高效運行管理具有重要意義。相信在不遠的將來，必將在船閘中得到更廣泛的應用。

參考文獻

[1]王忠民.淺析葛洲壩船閘集中控制系統技術改造與完善[J].水運工程，2002（05）：35-40.

[2]潘曉夢，鄧建華，蘇厚勤.一種跨平臺移動應用方案的研究與實踐[J].計算機應用與軟件，2013（01）：180-182.

[3]劉興龍，初秀民，尹奇志.基于PDA的過閘船舶快速安檢系統研究與實現[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2014（06）：747-750.

作者簡介：王瑞（1983-），男，漢族，工程師，主要從事高速公路及水運機電專業、交通ITS等方面的研究。