荊山湖退洪閘信息化應用

周 杰

（安徽省茨淮新河工程管理局 懷遠 233400）

隨著科學技術不斷進步，水閘自動化系統也獲得廣泛運用，這不僅可以減少水閘管理部門工作量，也可以充分發揮自動化系統高效化、智能化的優勢。水閘信息化建設涉及的專業知識較多，在信息技術、人工智能技術的支持下實現運算、記錄和分析，且各系統之間能夠完成遠程傳輸，從而確保水閘可以實現科學管理。本文以荊山湖退洪閘為例進行分析。

1 自動化系統的組成

荊山湖退洪閘自動化中央控制室設置在南橋頭堡4 層，SCADA 系統工作站通過以太網連接中控室公用及啟閉機房控制的10 套LCU 柜。

1.1 系統架構

自動化監控系統對閘門控制分為遠程主控級和現地控制級，鑒于工程運行安全、可靠等技術要求，通常現地控制級要優先于遠程主控級。

系統以高速以太網為基礎實現遠程交流，確保主控級和單元級、各計算機之間完成物理連接，而遠程主控級、現地控制單元級兩者之間通過光纖以星形架構。

1.2 總線控制系統

該退洪閘對應的總線控制系統可以分為三部分，即測量系統、控制系統、管理系統，各系統在軟硬件結合之下，形成現場總線控制系統。

1.2.1 測量系統

測量系統負責系統所需各項信息的收集，這些信息通常需采取不同渠道、不同傳輸途徑獲取，因此測量系統需具備出色的建設能力，能夠支持多變量測量技術。測量儀器一般具有分辨率出色、精準度較好、抗干擾能力出色等優勢，能夠實時更新監控信息。

1.2.2 控制系統

控制系統需對水資源進行調度、實施防汛預警、落實信息發布等，直接關乎系統運行效果，充分展現出業務數據處理優勢，是確保水閘自動化系統有效運行、實現資源調度和管理決策的基礎。本閘以“組太王”組態軟件為核心組件，注重各功能塊連接，在參數設定之后打造網絡組態，從而實現及時信息歸攏、分析計算，優化控制及系統報警、監視、顯示、報表等。

1.2.3 管理系統。

管理系統主要對設備本體以及運行階段對應的診斷、管理、狀態等信息進行收集和處理。

2 監控系統功能

2.1 數據采集和處理

數據采集和處理主要采集上下游水位、測壓管水位、閘門開啟度、閘門左右荷載、各種電參數（高低壓側的電壓、電流等）以及啟閉機的工作狀態、高低壓斷路器的分合狀態等。對采集的數據通過計算機進行處理，形成報表和曲線圖，存入數據庫。

2.2 自動化行程控制系統

自動化行程控制系統內各控制設備，包括啟閉機、高低壓斷路器、備用電源（柴油發電機）等。通過監控系統對每扇閘門自動啟閉，并實時監控閘門開度、左右荷載、電流等運行參數，當出現偏載、開度異常時，及時報警并停機。閘門的啟閉分為單孔控制和成組控制2 種模式。自動化行程控制系統使用行程控制開關結合光電編碼器，作為主令控制器，達到機械限位開關的精確控制和數據傳輸等功能于一體。通過儀表的精確控制和機械限位的控制的雙保險，以達到閘門控制自動化的可靠性、安全性，從而保證整個系統實現啟閉機正常的自動化控制。其流程圖如圖1所示。

圖1 閘門控制流程圖

2.3 安全保護

系統具備防雷、抗干擾功能，設有誤操作保護。同時在設備運行過程中對閘門上下限位位置、承壓情況、偏載情況進行分析，以完善保護機制。

2.4 通信功能

通過水利專網實現監控系統與上級主管防汛會商系統的數據通信，實時傳輸數據及接收防洪調度命令。預留的第三方標準通信接口，可實現與第3方儀表或自動控制設備的通信（可擴展實現手機、掌上電腦等移動終端控制的功能）。

3 視頻監控系統

視頻監控系統由攝像、傳輸、顯示及控制四個主要部分組成。視頻服務器具有數字視頻壓縮技術，技術先進、性能穩定、質量可靠、操作方便、網絡功能強大。經水利專網傳輸，上級主管部門可以通過防汛會商系統實時觀看監控畫面。

退洪閘監視系統按監控部位分為2 部分，第1部分為閘門運行狀態監視，共由30 臺數字化槍式攝像機組成，分別設置在每孔固定位置。可以通過畫面實時監視每扇閘門的運行情況。第2 部分為工況監視，可以對上、下游水面，備用電源（發電機組）、高低壓配電室、中央控制室等重要場所、設施設備的運行狀態實時動態監視。

4 運用效果

荊山湖退洪閘管理部門需參照水閘布置所在地的實際情況，設定科學合理的設計參數，確保所設計的方案能夠滿足當地環境需要，并確保系統可以安全運行，從而發揮出水閘信息化優勢。通過自動化監控系統優化荊山湖退洪閘工程閘門起閉程序，并完成信息數據有效收集、歸攏等任務，對閘門啟閉、水流水位變化、故障診斷等信息作出梳理，即時分析、掌握各項信息數據的變化情況，確保限位保護、系統自檢、故障報警等作業能夠有效開展。視頻監控能夠支持動態化信息更新，如水位變化、閘門情況、設備運行、電力安全等方面，確保在日常管理中能及時發現故障問題，減少安全隱患，強化對事故易發點的管控，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，根據防汛指揮部調度命令，首次啟用荊山湖進、退洪閘，共調蓄洪水3.5 億m3，其中退洪閘反向進洪1.5 億m3，退洪3.5 億m3。自動化監控系統和視頻監控系統的使用確保了荊山湖退洪閘在行蓄洪期間的安全運行。

5 結語

信息化技術在荊山湖退洪閘工程中的應用，大幅度提高了工程管理水平，在運行管理中可以實時掌握、分析、利用水雨情和工情信息，從而更加準確、有效地評判水利工程實際工況，為工程安全運行和發揮效益提供保障。下一步退洪閘管理處將做好對信息化硬件設備的優化升級以及信息系統的完善，提升安全性、穩定性與經濟性，通過信息系統高效運轉最大化降低荊山湖退洪閘風險發生率，促進和提高水閘工程信息化水平邁向一個新的臺階■