荊山湖退洪閘信息化建設(shè)

周 杰

（安徽省茨淮新河工程管理局 懷遠(yuǎn) 233400）

城市在不斷發(fā)展過程中，往往需要通過挖掘運(yùn)河的方式使得天然河流湖泊進(jìn)行相連，因此河流湖泊之間的水閘建設(shè)為運(yùn)河沿岸城市產(chǎn)業(yè)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展帶來積極影響。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，水閘自動(dòng)化系統(tǒng)也獲得廣泛運(yùn)用，這不僅可以減少水閘管理部門工作量，也可以充分發(fā)揮自動(dòng)化系統(tǒng)高效化、智能化的優(yōu)勢(shì)。水閘信息化建設(shè)涉及的專業(yè)知識(shí)較多，在信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、記錄和分析，且各系統(tǒng)之間能夠完成遠(yuǎn)程傳輸，從而確保水閘可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。本文以荊山湖退洪閘為例進(jìn)行分析。

1 自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

荊山湖退洪閘自動(dòng)化中央控制室設(shè)置在南橋頭堡4 層，SCADA 系統(tǒng)工作站通過以太網(wǎng)連接中控室公用及啟閉機(jī)房控制的10 套LCU 柜。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)閘門控制分為遠(yuǎn)程主控級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)，鑒于工程運(yùn)行安全、可靠等技術(shù)要求，通?，F(xiàn)地控制級(jí)要優(yōu)先于遠(yuǎn)程主控級(jí)。

系統(tǒng)以高速以太網(wǎng)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交流，確保主控級(jí)和單元級(jí)、各計(jì)算機(jī)之間完成物理連接，而遠(yuǎn)程主控級(jí)、現(xiàn)地控制單元級(jí)兩者之間通過光纖形成星形架構(gòu)。

1.2 總線控制系統(tǒng)

該退洪閘對(duì)應(yīng)的總線控制系統(tǒng)可以分為測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)三個(gè)部分，各系統(tǒng)在軟硬件結(jié)合之下，形成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。

1.2.1 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)所需各項(xiàng)信息的收集，這些信息通常需采取不同渠道、不同傳輸途徑獲取，因此測(cè)量系統(tǒng)需具備出色的建設(shè)能力，能夠支持多變量測(cè)量技術(shù)。測(cè)量?jī)x器一般具有分辨率出色、精準(zhǔn)度較好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崟r(shí)更新監(jiān)控信息。

1.2.2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)需對(duì)水資源進(jìn)行調(diào)度、實(shí)施防汛預(yù)警、落實(shí)信息發(fā)布等，直接關(guān)乎系統(tǒng)運(yùn)行效果，充分展現(xiàn)出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì)，是確保水閘自動(dòng)化系統(tǒng)有效運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度和管理決策的基礎(chǔ)。本閘以《組太王》組態(tài)軟件為核心組件，注重各功能塊連接，在參數(shù)設(shè)定之后打造網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)信息及時(shí)歸攏、分析計(jì)算，優(yōu)化控制及系統(tǒng)報(bào)警、監(jiān)視、顯示、報(bào)表等。

1.2.3 管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)主要對(duì)設(shè)備本體以及運(yùn)行階段對(duì)應(yīng)的診斷、管理、狀態(tài)等信息進(jìn)行收集和處理。

2 監(jiān)控系統(tǒng)功能

2.1 數(shù)據(jù)采集和處理

數(shù)據(jù)采集和處理主要采集上下游水位、測(cè)壓管水位、閘門開啟度、閘門左右荷載、各種電參數(shù)（高低壓側(cè)的電壓、電流等）以及啟閉機(jī)的工作狀態(tài)、高低壓斷路器的分合狀態(tài)等。對(duì)采集的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，形成報(bào)表和曲線圖，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 自動(dòng)化行程控制系統(tǒng)

自動(dòng)化行程控制系統(tǒng)內(nèi)各控制設(shè)備，包括啟閉機(jī)、高低壓斷路器、備用電源（柴油發(fā)電機(jī)）等。通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)每扇閘門自動(dòng)啟閉，并實(shí)時(shí)監(jiān)控閘門開度、左右荷載、電流等運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)偏載、開度異常時(shí)，及時(shí)報(bào)警并停機(jī)。閘門的啟閉分為單孔控制和成組控制2 種模式。自動(dòng)化行程控制系統(tǒng)使用行程控制開關(guān)結(jié)合光電編碼器，作為主令控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)械限位開關(guān)的精確控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ苡谝惑w。通過儀表的精確控制和機(jī)械限位的控制的雙保險(xiǎn)，以達(dá)到閘門控制自動(dòng)化的可靠性，安全性，從而保證整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)啟閉機(jī)正常的自動(dòng)化控制。其流程圖如圖1 所示。

圖1 閘門控制流程圖

2.3 安全保護(hù)

系統(tǒng)具備防雷、抗干擾功能，設(shè)有誤操作保護(hù)。同時(shí)在設(shè)備運(yùn)行過程中對(duì)閘門上下限位置、承壓情況、偏載情況進(jìn)行分析，以完善保護(hù)機(jī)制。

2.4 通信功能

通過水利專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與上級(jí)主管防汛會(huì)商系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)及接收防洪調(diào)度命令。預(yù)留的第3 方標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可實(shí)現(xiàn)與第3方儀表或自動(dòng)控制設(shè)備的通信（可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)手機(jī)、掌上電腦等移動(dòng)終端控制的功能）。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像、傳輸、顯示及控制四個(gè)主要部分組成。視頻服務(wù)器應(yīng)用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)，技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、操作方便，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大。經(jīng)水利專網(wǎng)傳輸，上級(jí)主管部門可以通過防汛會(huì)商系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀看監(jiān)控畫面。

退洪閘監(jiān)視系統(tǒng)按監(jiān)控部位分為兩部分，第一部分為閘門運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，共由30 臺(tái)數(shù)字化槍式攝像機(jī)組成，分別設(shè)置在每孔固定位置。可以通過畫面實(shí)時(shí)監(jiān)視每扇閘門的運(yùn)行情況。第二部分為工況監(jiān)視，可以對(duì)上、下游水面，備用電源（發(fā)電機(jī)組）、高低壓配電室、中央控制室等重要場(chǎng)所和設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)視。

4 運(yùn)用效果

荊山湖退洪閘管理部門需參照水閘布置所在地的實(shí)際情況，設(shè)定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，確保所設(shè)計(jì)的方案能夠滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)境需要，并確保系統(tǒng)可以安全運(yùn)行，從而發(fā)揮出水閘信息化優(yōu)勢(shì)。通過自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化荊山湖退洪閘工程閘門起閉程序，并完成信息數(shù)據(jù)有效收集、歸攏等任務(wù)，對(duì)閘門啟閉、水流水位變化、故障診斷等信息作出梳理，即時(shí)分析、掌握各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的變化情況，確保限位保護(hù)、系統(tǒng)自檢、故障報(bào)警等作業(yè)能夠有效開展。視頻監(jiān)控能夠支持動(dòng)態(tài)化信息更新，如水位變化、閘門情況、設(shè)備運(yùn)行，電力安全等方面，確保在日常管理中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，減少安全隱患，強(qiáng)化對(duì)事故易發(fā)點(diǎn)的管控，提高荊山湖退洪水閘工程整體性能。

2007年，淮河流域遭遇歷史罕見的大洪水，根據(jù)防汛指揮部調(diào)度命令，首次啟用荊山湖進(jìn)、退洪閘，共調(diào)蓄洪水3.5 億m3，其中退洪閘反向進(jìn)洪1.5 億m3，退洪3.5 億m3。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用確保了荊山湖退洪閘在行蓄洪期間的安全運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

信息化技術(shù)在荊山湖退洪閘工程中的應(yīng)用，大幅度提高了工程管理水平，在運(yùn)行管理中可以實(shí)時(shí)掌握、分析、利用水雨情、工情信息，從而更加準(zhǔn)確、有效地評(píng)判水利工程實(shí)際工況，為工程安全運(yùn)行和發(fā)揮效益提供保障。下一步退洪閘管理處將做好對(duì)信息化硬件設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)以及信息系統(tǒng)的完善，提升安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性，通過信息系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，最大化降低荊山湖退洪閘風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率，促進(jìn)水閘工程信息化水平邁向一個(gè)更高的臺(tái)階■