荊山湖退洪閘信息化應(yīng)用

周 杰

（安徽省茨淮新河工程管理局 懷遠 233400）

隨著科學技術(shù)不斷進步，水閘自動化系統(tǒng)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(fā)揮自動化系統(tǒng)高效化、智能化的優(yōu)勢。水閘信息化建設(shè)涉及的專業(yè)知識較多，在信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的支持下實現(xiàn)運算、記錄和分析，且各系統(tǒng)之間能夠完成遠程傳輸，從而確保水閘可以實現(xiàn)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(tǒng)的組成

荊山湖退洪閘自動化中央控制室設(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房控制的10 套LCU 柜。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

自動化監(jiān)控系統(tǒng)對閘門控制分為遠程主控級和現(xiàn)地控制級，鑒于工程運行安全、可靠等技術(shù)要求，通?，F(xiàn)地控制級要優(yōu)先于遠程主控級。

系統(tǒng)以高速以太網(wǎng)為基礎(chǔ)實現(xiàn)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(xiàn)地控制單元級兩者之間通過光纖以星形架構(gòu)。

1.2 總線控制系統(tǒng)

該退洪閘對應(yīng)的總線控制系統(tǒng)可以分為三部分，即測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)，各系統(tǒng)在軟硬件結(jié)合之下，形成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

1.2.1 測量系統(tǒng)

測量系統(tǒng)負責系統(tǒng)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(tǒng)需具備出色的建設(shè)能力，能夠支持多變量測量技術(shù)。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(yōu)勢，能夠?qū)崟r更新監(jiān)控信息。

1.2.2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)需對水資源進行調(diào)度、實施防汛預警、落實信息發(fā)布等，直接關(guān)乎系統(tǒng)運行效果，充分展現(xiàn)出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，是確保水閘自動化系統(tǒng)有效運行、實現(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)，從而實現(xiàn)及時信息歸攏、分析計算，優(yōu)化控制及系統(tǒng)報警、監(jiān)視、顯示、報表等。

1.2.3 管理系統(tǒng)。

管理系統(tǒng)主要對設(shè)備本體以及運行階段對應(yīng)的診斷、管理、狀態(tài)等信息進行收集和處理。

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）以及啟閉機的工作狀態(tài)、高低壓斷路器的分合狀態(tài)等。對采集的數(shù)據(jù)通過計算機進行處理，形成報表和曲線圖，存入數(shù)據(jù)庫。

2.2 自動化行程控制系統(tǒng)

自動化行程控制系統(tǒng)內(nèi)各控制設(shè)備，包括啟閉機、高低壓斷路器、備用電源（柴油發(fā)電機）等。通過監(jiān)控系統(tǒng)對每扇閘門自動啟閉，并實時監(jiān)控閘門開度、左右荷載、電流等運行參數(shù)，當出現(xiàn)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(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，達到機械限位開關(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(tǒng)實現(xiàn)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(tǒng)具備防雷、抗干擾功能，設(shè)有誤操作保護。同時在設(shè)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(wǎng)實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與上級主管防汛會商系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，實時傳輸數(shù)據(jù)及接收防洪調(diào)度命令。預留的第三方標準通信接口，可實現(xiàn)與第3方儀表或自動控制設(shè)備的通信（可擴展實現(xiàn)手機、掌上電腦等移動終端控制的功能）。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像、傳輸、顯示及控制四個主要部分組成。視頻服務(wù)器具有數(shù)字視頻壓縮技術(shù)，技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、操作方便、網(wǎng)絡(luò)功能強大。經(jīng)水利專網(wǎng)傳輸，上級主管部門可以通過防汛會商系統(tǒng)實時觀看監(jiān)控畫面。

退洪閘監(jiān)視系統(tǒng)按監(jiān)控部位分為2 部分，第1部分為閘門運行狀態(tài)監(jiān)視，共由30 臺數(shù)字化槍式攝像機組成，分別設(shè)置在每孔固定位置?？梢酝ㄟ^畫面實時監(jiān)視每扇閘門的運行情況。第2 部分為工況監(jiān)視，可以對上、下游水面，備用電源（發(fā)電機組）、高低壓配電室、中央控制室等重要場所、設(shè)施設(shè)備的運行狀態(tài)實時動態(tài)監(jiān)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(shè)定科學合理的設(shè)計參數(shù)，確保所設(shè)計的方案能夠滿足當?shù)丨h(huán)境需要，并確保系統(tǒng)可以安全運行，從而發(fā)揮出水閘信息化優(yōu)勢。通過自動化監(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(shù)據(jù)的變化情況，確保限位保護、系統(tǒng)自檢、故障報警等作業(yè)能夠有效開展。視頻監(jiān)控能夠支持動態(tài)化信息更新，如水位變化、閘門情況、設(shè)備運行、電力安全等方面，確保在日常管理中能及時發(fā)現(xiàn)故障問題，減少安全隱患，強化對事故易發(fā)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(jù)防汛指揮部調(diào)度命令，首次啟用荊山湖進、退洪閘，共調(diào)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(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行。

5 結(jié)語

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(fā)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(shè)備的優(yōu)化升級以及信息系統(tǒng)的完善，提升安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟性，通過信息系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)最大化降低荊山湖退洪閘風險發(fā)生率，促進和提高水閘工程信息化水平邁向一個新的臺階■