大藤峽水利樞紐工程船閘監(jiān)控系統(tǒng)

張顯偉，余志剛，張軼臣

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

1 工程概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，壩址在廣西桂平市黔口彩虹橋上游6.6 km 處，是紅水河梯級(jí)規(guī)劃中最末一個(gè)梯級(jí)。樞紐工程單級(jí)船閘布置在左岸，由上游引航道、上閘首、閘室、下閘首和下游引航道組成，船閘線路總長(zhǎng)3 497.0 m。主體段長(zhǎng)385.0 m，上游引航道長(zhǎng)1 215.0 m，下游引航道長(zhǎng)1 897.0 m。

船閘閘室有效尺度為280.0 m×34.0 m（長(zhǎng)×寬），檻上最小水深5.80 m。在船閘上閘首人字閘門上游側(cè)設(shè)置了1 道平面事故閘門，由上閘首橋機(jī)進(jìn)行操作。黔江船閘的上、下閘首兩側(cè)各設(shè)1 個(gè)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)房，采用液壓直聯(lián)式啟閉機(jī)分別操作上、下閘首的人字閘門。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)

船閘配置1 套用于船閘的集中監(jiān)控和運(yùn)行管理的集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為現(xiàn)地控制層、集中監(jiān)控層和調(diào)度管理層。實(shí)現(xiàn)對(duì)船閘的機(jī)電設(shè)備、控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和船閘運(yùn)行的自動(dòng)化、信息化的控制和管理。

現(xiàn)地控制層主要由船閘上閘首機(jī)房、下閘首機(jī)房?jī)?nèi)的控制設(shè)備組成，分手動(dòng)控制、自動(dòng)控制兩種操作方式。船閘下左閘首由1 套帶雙CPU 模塊、雙電源模塊、雙通信模塊的雙機(jī)熱備PLC 系統(tǒng)、遠(yuǎn)程RIO、觸摸式顯示屏及現(xiàn)地控制柜組成，相應(yīng)上左閘首、上右閘首、下右閘首及輔助泄水閥門室等各由1 套現(xiàn)地控制柜及遠(yuǎn)程RIO 組成。

集中控制層由操作員工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB 服務(wù)器、綜合管理服務(wù)器、打印機(jī)工作站、大屏幕、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源裝置等組成。此層主要完成對(duì)船閘的過閘作業(yè)集中控制、集中操作、照明控制、PLC 系統(tǒng)編程、功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置及打印、故障報(bào)警等功能，通過大屏幕或操作員工作站的顯示屏，可直觀地顯示船閘各工藝流程段的實(shí)時(shí)工況、各工藝參數(shù)的趨勢(shì)畫面，使操作人員及時(shí)掌握船閘的運(yùn)行情況。

調(diào)度管理層一方面可以接收集中控制層傳送來的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，以便各部門管理人員隨時(shí)了解船閘運(yùn)行的各類實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況和歷史數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，形成報(bào)表，將報(bào)表情況及時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上傳上級(jí)管理部門；另一方面，它還承擔(dān)著整個(gè)船閘的調(diào)度管理。

2.2 通航指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)

圖1 船閘計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

通航指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)是輔助調(diào)度指揮系統(tǒng)，是指導(dǎo)船只進(jìn)出船閘、航道錨地的保障設(shè)施。通航指揮信號(hào)系統(tǒng)設(shè)置有遠(yuǎn)程信號(hào)、進(jìn)閘信號(hào)和出閘信號(hào)，遠(yuǎn)程信號(hào)裝置設(shè)置在船閘上游和下游引航道口門區(qū)附近，進(jìn)閘和出閘信號(hào)裝置設(shè)置在上閘首和下閘首上。進(jìn)閘信號(hào)和出閘信號(hào)的控制能在控制室和信號(hào)裝置處現(xiàn)地操作，并能進(jìn)行程序控制和手動(dòng)控制。

船閘通航指揮信號(hào)燈共10 套，進(jìn)出船閘信號(hào)燈分別設(shè)置在船閘上閘首內(nèi)外側(cè)、船閘下閘首內(nèi)外側(cè)，共8 套；進(jìn)入航道信號(hào)燈在上游導(dǎo)航墻、下游導(dǎo)航墻各設(shè)置1 套。通航指揮信號(hào)燈選用紅、綠兩色LED 交通信號(hào)燈。

2.3 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

船閘設(shè)置1 套視頻監(jiān)視系統(tǒng)，由視頻監(jiān)視中心、前端設(shè)備和傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。視頻監(jiān)視中心由視頻服務(wù)器、以太網(wǎng)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、監(jiān)視終端等組成，前端設(shè)備由高清攝像頭、云臺(tái)、解碼器、支架等組成，傳輸網(wǎng)絡(luò)由電纜、光纜、光端機(jī)組成。

中心設(shè)備布置在船閘控制室內(nèi)，監(jiān)視終端分別布置在船閘控制室和安防控制室內(nèi)。前端設(shè)備分別布置在上下游航道、上游閘門門體、上下游靠船墩、啟閉機(jī)房、檢修泵房、變電所和船閘控制樓等部位，對(duì)船閘區(qū)域建筑物狀況、人字門、輸水閥門及其啟閉設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、閘室和上下游引航道的船舶行駛狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

船閘視頻監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的人員和船只出入的活動(dòng)情況和治安秩序進(jìn)行24 h 視頻監(jiān)控并錄像，完成視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)功能。

2.4 信息系統(tǒng)

船舶的過閘是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，由船舶過閘申報(bào)和登記、計(jì)劃編制、錨地停泊、船舶發(fā)航、閘室排擋及船舶過閘等眾多環(huán)節(jié)構(gòu)成，同時(shí)，這些環(huán)節(jié)還受到地質(zhì)、水文、氣象、運(yùn)行設(shè)備和航道內(nèi)通行船舶的影響，所以調(diào)度人員需要全面及時(shí)地了解船閘、航道和船舶的動(dòng)態(tài)信息。

系統(tǒng)主要完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、調(diào)度決策及應(yīng)急預(yù)案等功能，由數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。工程信息系統(tǒng)主要配置了綜合信息處理、聯(lián)合調(diào)度決策、應(yīng)急預(yù)案管理、專家輔助決策等應(yīng)用，每個(gè)應(yīng)用下又包含若干個(gè)子模塊。

3 結(jié)語

大藤峽水利樞紐工程黔江船閘控制系統(tǒng)還包括設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)等。擁有世界單體最大的人字門的大藤峽船閘現(xiàn)已通航運(yùn)行。目前系統(tǒng)采集的信息全面、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，各系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，由于整個(gè)樞紐工程還未全部竣工，船閘也還是試通航階段，船只過閘還未達(dá)到設(shè)計(jì)能力，作業(yè)流程和部分具體運(yùn)行參數(shù)還需根據(jù)實(shí)際通航情況進(jìn)行調(diào)整。從總體上看船閘控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合適的。