關(guān)于城市河道閘站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)指導(dǎo)

陳輝

摘?要：結(jié)合杭州市城市河道閘站運(yùn)維的實(shí)際情況，堅(jiān)持資源整合，提升整體水平，加快環(huán)境配水分公司系統(tǒng)管理及信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，推進(jìn)智慧河道建設(shè)，建設(shè)覆蓋河道閘站監(jiān)管范圍內(nèi)河道網(wǎng)格管理體系，推進(jìn)河道管理運(yùn)行的精細(xì)化，通過河道閘站信息化建設(shè)，將動(dòng)態(tài)監(jiān)控、巡檢巡查、輔助決策和社會(huì)參與融入城市河道信息化建設(shè)，將是河道閘站信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)智慧化的發(fā)展道路。

關(guān)鍵詞：城市河道;泵站;閘站;監(jiān)測

一、背景現(xiàn)狀

杭州市市區(qū)河道閘站分為泵站和閘門兩類，主要功能起引配水和排澇作用。因泵站操作復(fù)雜和重要性，目前泵站管理模式采用操作人員24小時(shí)值班，主要工作是巡檢和人工操作設(shè)備，操作以啟停水泵引水調(diào)節(jié)河道水位為主;閘門結(jié)構(gòu)單一、分布廣、使用頻率低，閘門管理模式采用操作人員片區(qū)包干，主要工作是巡視和操作閘門，操作以啟閉閘門配水調(diào)節(jié)河道水位為主。

二、存在問題

（一）運(yùn)行效率低

因近幾年市政府提高了對河道景觀水位的要求，要求全市統(tǒng)一調(diào)度，控制水位誤差在2 cm左右，增加了操作設(shè)備難度，特別是汛期，短時(shí)間暴雨，操作人員無法及時(shí)趕到現(xiàn)場操作設(shè)備，導(dǎo)致水位失控發(fā)生，所以傳統(tǒng)人眼加手動(dòng)操作的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑褵o法滿足控制要求，存在運(yùn)行效率低下的現(xiàn)象。

（二）管理效率低

泵站和閘門調(diào)度相對獨(dú)立，無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的科學(xué)調(diào)度管理，造成水資源調(diào)配不合理，嚴(yán)重浪費(fèi)水資源的取用。

（三）人工費(fèi)上漲

河道閘站養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)主要是政府劃撥出資，分為政府購買和市場招標(biāo)兩種形式，經(jīng)費(fèi)內(nèi)容分為人工費(fèi)、設(shè)備維護(hù)費(fèi)、綠化費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)費(fèi)、檢測費(fèi)等，養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)人工費(fèi)占比40%至50%，隨著市場人工費(fèi)上漲，為企業(yè)運(yùn)營帶來一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

綜上所述，傳統(tǒng)管理模式已無法滿足現(xiàn)狀，需采用新型的信息化技術(shù)提升效率，以減輕企業(yè)壓力，提高工作效率。

三、解決措施

（一）建立閘站自動(dòng)化系統(tǒng)

建立閘站自動(dòng)化系統(tǒng)可逐步減低人工現(xiàn)場操作帶來的不便，提升設(shè)備操作的精細(xì)化程度，提高工作效率。

調(diào)度控制中心的建立實(shí)現(xiàn)了全方位監(jiān)視自動(dòng)化系統(tǒng)及宏觀調(diào)度，通過運(yùn)行參數(shù)設(shè)置及預(yù)警提醒，及時(shí)調(diào)整調(diào)度方案，提前實(shí)施應(yīng)急處置，減小生產(chǎn)損失，保障運(yùn)行效率。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)

自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)由在線監(jiān)測儀表、控制硬件、顯示硬件、控制軟件四部分組成。

（2）監(jiān)測硬件

閘站現(xiàn)場安裝前后池液位計(jì)、水泵監(jiān)測多功能表、閘門開度編碼器、電力監(jiān)測儀表、溫濕度監(jiān)測儀表等在線監(jiān)測儀表，用以監(jiān)測河道水位、設(shè)備運(yùn)行工況。

（3）控制硬件

通過線纜將各類水泵、閘門、格柵機(jī)、輸送機(jī)等控制柜接觸器的控制電力信號(hào)采集至繼電器，然后繼電器轉(zhuǎn)換成弱信號(hào)傳輸至PLC數(shù)字量輸入模塊，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集至PLC模擬量模塊，數(shù)字量和模擬量輸入模塊將信號(hào)發(fā)送至PLC中央處理模塊進(jìn)行信號(hào)處理控制，利用工控機(jī)或液晶觸摸屏控制組態(tài)軟件，PLC編程軟件發(fā)出輸出量模塊動(dòng)作信號(hào)，用以控制繼電器、接觸器，最后實(shí)時(shí)控制水泵、閘門、格柵機(jī)等設(shè)備運(yùn)行。

（4）顯示硬件

閘站現(xiàn)場安裝液位數(shù)顯儀、水泵監(jiān)測多功能表（監(jiān)測顯示一體）、閘門開度儀、電力監(jiān)測儀表（監(jiān)測顯示一體）、溫濕度監(jiān)測儀表（監(jiān)測顯示一體），水泵、閘門控制柜液晶觸摸屏、工控機(jī)電腦顯示器運(yùn)用組態(tài)軟件用以顯示現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)值。

（5）控制和存儲(chǔ)軟件

利用PLC編程軟件將控制邏輯順序通過軟件編程方式導(dǎo)入PLC中央處理器，然后將PLC模塊采集處理的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，軟件設(shè)計(jì)組態(tài)軟件將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)結(jié)合PLC編程規(guī)則，可視化監(jiān)視和控制各類水泵、閘門設(shè)備，以供操作人員方便使用。

（6）報(bào)警和報(bào)表

組態(tài)軟件需根據(jù)運(yùn)行和設(shè)備要求設(shè)置各類報(bào)警，采用圖像、聲音等方式提醒，并記錄至數(shù)據(jù)庫日志，以供操作人員查詢。此外，組態(tài)設(shè)計(jì)人員根據(jù)操作人員要求，利用數(shù)據(jù)庫軟件整理、歸類、設(shè)計(jì)各類數(shù)據(jù)報(bào)表，以供操作人員使用。

（二）建立安防監(jiān)控系統(tǒng)

建立安防監(jiān)控系統(tǒng)可解決操作人員實(shí)時(shí)查看整個(gè)泵站、閘門的河道、設(shè)備、周邊環(huán)境運(yùn)行情況，起到輔助操作設(shè)備的功能，提高工作效率。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

閘站現(xiàn)場安裝高清數(shù)字紅外攝像頭，在進(jìn)水池、出水池、格柵、管理房、高低配間、閘站周邊等無遮擋處固定設(shè)置，并將圖像網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)時(shí)傳輸至硬盤錄像機(jī)儲(chǔ)存，一種是采用硬盤錄像機(jī)直連顯示器、控制搖桿鍵盤的方式，監(jiān)視和控制監(jiān)視圖像;另一種是采用硬盤錄像機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接至電腦，電腦安裝配套專業(yè)監(jiān)控軟件，監(jiān)視和控制監(jiān)視圖像;還有一種是將攝像頭采用網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)時(shí)傳輸至電腦，電腦本地儲(chǔ)存、監(jiān)視和控制監(jiān)視圖像。在關(guān)鍵部位設(shè)定入侵報(bào)警區(qū)域或開啟移動(dòng)偵測功能，用以提升安全防護(hù)能力;在自動(dòng)化系統(tǒng)重點(diǎn)操作處開啟圖像聯(lián)動(dòng)功能，用以操作的輔助使用;在電腦監(jiān)控軟件可回放、截屏儲(chǔ)存的視頻錄像。

（2）門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)采用機(jī)械鎖加電子鎖雙重保護(hù)安全，在閘站進(jìn)出大門、控制室、高低配間各設(shè)置1個(gè)電子門禁，將設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接至電腦，電腦安裝配套專業(yè)監(jiān)控軟件，遠(yuǎn)程控制值班室大門開啟，用于加強(qiáng)內(nèi)部管理和重點(diǎn)場所的自動(dòng)安全防范。

（3）可視對講系統(tǒng)

對講采用遠(yuǎn)程可視化實(shí)時(shí)對講系統(tǒng)，進(jìn)出大門、重點(diǎn)區(qū)域各設(shè)置語音對講1個(gè)，將設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接至可視對講機(jī)，用來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場人員與調(diào)度控制中心人員實(shí)時(shí)對講。

四、改進(jìn)建議

（一）建立應(yīng)急預(yù)案機(jī)制

系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)事故缺少應(yīng)急處置方案保障及應(yīng)急搶修隊(duì)伍配備，特別是汛期時(shí)間緊迫，對設(shè)備操作性和搶修的及時(shí)率有較高要求，如沒有應(yīng)急處置方案，無法有針對性及時(shí)安排人員解決，造成設(shè)備運(yùn)行癱瘓;建議配套24小時(shí)應(yīng)急搶修隊(duì)全天待命，有效解決人員調(diào)度不及時(shí)的問題。

（二）數(shù)據(jù)分析輔助決策

根據(jù)系統(tǒng)采集的大量數(shù)據(jù)，從操作、調(diào)度、監(jiān)控、巡檢、維護(hù)等維度進(jìn)行深度挖掘，找出數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)，改進(jìn)設(shè)備聯(lián)動(dòng)、閘站聯(lián)動(dòng)、閘泵群聯(lián)動(dòng)、操作加視頻聯(lián)動(dòng)等功能，利用河道液位曲線與設(shè)備操作之間的關(guān)系，建立水位控制模型輔助決策，實(shí)現(xiàn)閘站控制全自動(dòng)化的設(shè)想。

參考文獻(xiàn)：

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