提升水閘自動化系統安全的路徑探究

杜 巍

(安徽省茨淮新河工程管理局，安徽 蚌埠 233000)

水閘自動化系統支持遠程自動監控，可以顯著提高水閘管理效果，在信息化技術、數據庫技術運用過程中，完成水閘無人自動值守、少人值守的目的。近些年，我國新修建或新加固改建的水閘中大部分已配置自動化系統，大幅提升水閘管理質量[1]。水閘自動化系統可以分為兩部分，即視頻監控和微機監控，其中前者具備即時監控、遠程錄像回放等功能，可以全方位監控現場狀況，如船只、漂浮物、水位、流速、工作人員在崗情況；后者具備測控、自動運算、記錄歸檔、實時查詢、遠程傳輸等功能。

1 水閘自動化系統存在的安全問題

1.1 設計方案上的不足

近年來水閘系統化設計不科學的情況屢有發生，這也是水閘面臨安全隱患的一項主要原因。水閘自動化可以滿足少人值守或無人值守的需要，能夠為水閘管理降低成本支出，但同時該模式需要以智能化技術為基礎，這就需要在自動化系統設計過程中保持謹慎性、規范性和精確性，規避可能產生的各項差錯。但現階段國內關于水閘自動化系統的技術標準尚未完善，這也導致在實際系統設計時出現不合理之處，應首先關注整體設計框架是否滿足該水域實際情況，重點考慮安全冗余量等，考慮配置何種規格標準的自動化設備，掌握水域相關參數，如水位高低、水域面積、漲落潮等[2]。但目前不少設計部門并無此理念，在參數統計時缺乏信息整合分析，造成系統整體構建缺少科學性、點位采集較少，對水域環境缺少了解，導致水閘自動化系統未能充分發揮自身功能。

1.2 硬件設備不完善

從整體角度而言，水閘自動化系統具備較高復雜性，包括眾多設備儀器，且引入多項先進技術工具，當前硬件設備不完善是影響水閘自動化管理效果提升的一項原因。水閘自動化系統硬件主要包括主機服務器、交換機、編碼設備、監控儀器等，但國內企業對這些硬件的生產制造能力相對不高，不少內部零件需通過進口方式完成購買，而不同設備制造商的材料選用、生產工藝、產品質量存有一定差別，對應的內置系統也并不相同，因此在組裝時容易出現不兼容的情況，對系統使用安全性、穩定性造成影響[3]。在系統硬件配置過程中，需對設備設施所使用的具體環境也形成一定要求，若濕度較大、電磁波動、雷擊、漲落潮等現象存在，也會對設備性能使用形成影響，但目前國內水閘管理系統技術人員綜合能力不足，在硬件設備篩選、評估、檢修開展過程中暴露出專業技術不扎實、處理經驗欠缺等問題，也較少按照環境特征作出硬件選擇，致使硬件使用壽命短、故障多，不光導致成本浪費，也對系統運行造成安全隱患。

1.3 軟件設備不完善

水閘自動化系統中的硬件一般為零部件設備等，而軟件則主要包括系統內置的操作軟件等。自動化系統具備較高智能性和科學性，對系統運行相關的數據信息作出整理、分析和傳輸但現階段國內所開發的水閘自動化系統軟件普遍存在智能化、標準化不足的情況，兼容水平也較低，在開展軟件開發與編程時，容易出現內置軟件不夠完善、執行程序閉合效果差、系統效能較低、安全系數不高等問題，在系統運行階段面臨穩定性不佳、系統崩潰頻率高的情況，甚至引發硬件系統受損等，不僅導致修復成本增加，也對水閘自動化管理工作開展造成影響。

1.4 運行管理過程存在弊端

在新社會環境下，水閘自動化系統轉變了過往水閘管理模式，但同時也對工作人員操作理念、技術運用、知識補充提出較多要求，由于現階段工作人員專業知識結構不完善、水閘管理體系也存在缺陷，導致在實際系統運行時面臨較多問題。當前國內缺少水閘管理人才，大部分員工年齡較大，傳統管理理念較難轉變，學習新技術的積極性也較弱[4]。此外水閘管理機構在內部規章制定過程中對自動化系統運行缺少關注，未形成詳實的崗位說明書。因此國內水閘自動化系統盡管得到廣泛普及，但在軟件運行、系統修復、硬件更新時往往面臨較多困難，這也造成系統安全性下降，容易產生各項故障。

2 提升水閘自動化系統質量的建議

為全方位展現水閘自動化系統作用，突出其社會效益和經濟效益，可以從整體設計、硬軟件配置、員工管理等方面提升其安全性，確保系統運行處于可靠、穩定、高效的環境下。

2.1 完善設計方案

隨著技術進步和自動化系統運用范圍擴大，設計人員需積極提高自身專業水準，不斷完善與自動化系統有關的設計技能水平。目前水閘自動化系統基于少人值守或無人值守的原則開展各項工作，因此需要將提高設備自動化能力、減少人工參與作為主要目標，這就需要系統具備較高安全性和穩定性。因此設計崗位人員在系統構建中，需根據水閘當地實際參數，結合具體環境和水域要求，既要滿足實用性要求，也要具備足夠的安全性。一般在通訊組網設計時，選用環狀結構以便于信號接發。在實施前階段材料信息收集時，可考慮對材料參數作出分析，并結合模型演進和仿真模擬，確保各點位信息得到充分采集，使得系統具有足夠數據加以分析。

2.2 做好硬件設備的選擇工作

在進行水閘自動化系統硬件選擇時，可考慮選用穩定性出色、性能齊全、安全參數高的設備，同時也需要關注設備之間的兼容性、環境要求和使用壽命要求等。電氣設備繼電保護器一般需要滿足過載、過壓等要求，通過迅速斷電的方式提高安全性，通?？梢耘渲脵C械連鎖或電氣連鎖，避免由于誤操作引發安全隱患。在硬件配置中，可在遠程控制室內布置“急?！辈僮靼粹o，確保在自動控制出現失靈時，可通過人工操作的方式完成操控[5]。自動監控系統在配備時，需根據所采集的數據信息需要，設定儀器種類，選用合適的傳感器，通常上述設備自身的穩定性和有效性直接關乎自動化系統整體安全性，例如閘位儀靈敏度、電流表精準度等。完善的接地系統可以為自動化系統提供安全環境，同時需配置防雷擊、防浪涌等專用設備。在硬件配置和檢查過程中，需關注限位開關有效性，定期作出檢修，及時更換失靈開關，并配置備用控制器。卷揚式啟閉機在配置和使用時，需確保安全開度，并設定最高限位；螺桿式啟閉機可設定最低限制和最高限位；也可采取脫口保護的方式提高機械保護效果。

2.3 提升軟件性能

在水閘自動化系統中，軟件應用是重點組成部分，通常軟件系統不光需要滿足技術先進、功能齊全、穩定性強、拓展效果好等特點，也需要符合易操作、易維護等要求。軟件安全具體包括系統自身安全和自動化系統的整體安全，其中前者主要指防病毒、防黑客，后者主要是指確保設備安全。

提升軟件性能需重點關注設備保護、安全管理等內容，按照水閘自動化系統實際運行需要，在軟件應用中強調工程檢測、限位保護、卡阻保護、故障報警等工作。在軟件設計和編程階段，需明確具體的方案框架，以目標為導向布置模塊，并確定各項基礎參數和完善故障自檢能力，尤其需要關注如何提升系統安全性。

這是由于軟件系統開發結束并交付使用后，再進行改動則較為困難。當前軟件系統往往對過程監控涉及較少，且缺少全面的故障報警功能。此外水閘自動化系統通常需配置網頁遠程瀏覽功能，在外網防護效果不佳的情況下，部分防毒軟件會將正規控制程序視作病毒，并作出刪除處理，因此需配置合適科學的防侵軟件。

軟件系統在應用階段可以作出完善和升級，通常自動化系統管理者在察覺系統不足或程序組件缺陷或需要更新時，需通知由原設計人員進行解決。若由其他設計工作人員進行處理，則可能會造成系統銜接不暢，進而導致系統運行混亂或引發崩潰。

水閘自動化系統管理人員需掌握軟件重裝、參數設置、系統調試、數據傳輸等技能，按照操作環境需要作出系統升級后拓展，以提升系統使用安全性，為系統有序運行創造條件。

2.4 提升相關人員的管理水平

充分展現水閘自動化系統功效，離不開水閘管理單位提高工作人員專業水平。管理部門需健全管理規章、操作清單、監護項目，及時進行數據信息記錄、整合和傳輸，切實降低人為操作失誤。可安排專業人員進行管理，同時投入資源落實員工在職培訓，并明確系統操作權限。管理人員需提高巡查力度，定期對水閘自動化系統進行檢修，及時察覺存在的安全隱患，并采取具有針對性的方式作出整修或升級，且需制定應急預案，定期開展安全事故演練，確保在面臨突發事件時可以迅速、有效的完成應對，將事故損失控制在最小范圍。在實際操作過程中應盡可能選擇輸入閘門開度的控制模式，避免在開閉環節出現通訊中斷的情況。

3 結 語

水閘自動化系統近年來獲得社會各界關注，在智能化、高效化的控制模式下大幅提升工作效率，但同時也存在一定的安全隱患，需根據現有安全弊端作出有效處理，確保水閘自動化系統在運行時能夠處于安全、穩定、高效的環境。