現(xiàn)代水利自動化工程存在問題的思考

朱夢珺，唐琦

(江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200)

關(guān)鍵字：智慧水利；水利自動化；思考；建議

現(xiàn)在省廳正在全力推進(jìn)“智慧水利”建設(shè)，“智慧水利”是指以水利信息化為基礎(chǔ)，高度整合水利信息資源，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算等新技術(shù)，基于水利大數(shù)據(jù)，建立具有模擬分析和智能優(yōu)選能力的水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水利信息資源共享和智慧管理，也是科學(xué)化調(diào)配水資源，中國水利走向人水和諧的大方向。為進(jìn)一步做好“智慧水利”相關(guān)工作，管理處逐步完善水文、重點(diǎn)水利工程、水行政執(zhí)法和湖泊管理等相關(guān)信息的自動采集建設(shè)，加強(qiáng)移動信息采集和應(yīng)急信息采集。完善水利工程自動監(jiān)控體系，擴(kuò)大監(jiān)控覆蓋范圍和監(jiān)控參數(shù)內(nèi)容，增加監(jiān)控系統(tǒng)管理和預(yù)警功能。將全處工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)改造為高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，利用網(wǎng)絡(luò)直接傳輸。建設(shè)統(tǒng)一的水利信息采集系統(tǒng)和工程監(jiān)控平臺，形成水利信息采集、傳輸體系，為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)信息。而自動化監(jiān)視系統(tǒng)則是其中不可缺少的一環(huán)，主要是在平臺上實(shí)現(xiàn)各閘站自動化監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)。工程信息化平臺展示視頻畫面時(shí)，通過對應(yīng)通信驅(qū)動向科達(dá)視頻監(jiān)視平臺采集各個(gè)工程實(shí)時(shí)畫面，從而在一體化軟件平臺上實(shí)現(xiàn)對各工程視頻監(jiān)視。軟件平臺可在水利專網(wǎng)內(nèi)任意一臺電腦上登錄和二次展示。以滿足江蘇省灌溉總渠管理處水利現(xiàn)代化發(fā)展和工程精細(xì)化管理的要求。

目前，管理處主要建有淮安抽水站集中控制中心和管理處集控中心2 處集中監(jiān)控點(diǎn)?；窗渤樗炯锌刂葡到y(tǒng)，將位于淮安站區(qū)周邊的淮安抽水一站、二站、三站、四站、淮安抽水站變電所、運(yùn)西分水閘、運(yùn)東閘7 個(gè)閘、站點(diǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)集中采集、接入位于淮安抽水二站的淮安抽水站集中控制中心，同時(shí)有網(wǎng)頁發(fā)布功能，具備向省廳傳送運(yùn)行數(shù)據(jù)的能力。多年來管理處利用加固改造和工程維修養(yǎng)護(hù)機(jī)會,逐步提高工程信息化、自動化水平，從而不斷提高工程可靠運(yùn)行能力、優(yōu)化運(yùn)行能力。

1 當(dāng)前水利自動化工程存在的問題

而管理處所管理的水工建筑物配備的自動化控制系統(tǒng)存在著以下幾方面問題：

1.1 經(jīng)費(fèi)方面

1）中國水利自動化工程還不盡成熟，很多人未意識到自動化控制系統(tǒng)在現(xiàn)代水利中發(fā)揮的重要作用，對其保障水工建筑物工程安全重要性的認(rèn)知不到位。因此，對自動化專項(xiàng)工程等項(xiàng)目的資金投入有所減少。而我們知道，自動化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用效果主要取決于信息的采集以及傳輸，這就要求自動化監(jiān)控系統(tǒng)中所使用的元器件的質(zhì)量要過硬，而目前，由于在自動化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中資金通常不是很充裕，導(dǎo)致工程實(shí)施過程中所能配備的元器件數(shù)量、質(zhì)量均有限，導(dǎo)致在自動化系統(tǒng)運(yùn)作過程中會出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或延遲的現(xiàn)象，后期維護(hù)壓力非常大。

2）信息自動化系統(tǒng)后期維護(hù)經(jīng)費(fèi)也是嚴(yán)重不足，技術(shù)力量薄弱。隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，都對水利信息自動化提出了越來越高的要求，信息自動化系統(tǒng)更新升級的步伐也不斷加快。

3）受傳統(tǒng)觀念的影響，閘門、建筑物、機(jī)泵是硬件設(shè)備，是防汛的必備條件，而自動化、信息化是軟件，是輔助手段，往往沒有經(jīng)費(fèi)及時(shí)處理運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，系統(tǒng)中問題逐步累積，直至完全癱瘓。

1.2 專業(yè)人員不足

1）早期自動化監(jiān)控系統(tǒng)工程建設(shè)時(shí)，管理處熟悉自動化控制系統(tǒng)的人員不足，自動化相關(guān)工程在完工驗(yàn)收時(shí)無法得到專業(yè)的意見，通常只按照施工協(xié)議中的功能實(shí)現(xiàn)情況作為工程質(zhì)量驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。這導(dǎo)致后期投入運(yùn)行后，常常會出現(xiàn)無法預(yù)估的故障。

2）管理處部分自動化管理人員缺乏專業(yè)理論的支撐和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，無法處理出現(xiàn)的這些故障，而且在長期的運(yùn)行管理中，各閘站通常將重心放在了工程的安全運(yùn)行上，忽視了自動化系統(tǒng)的更新維護(hù)，這給后期的維護(hù)工作帶來了很大的壓力，需聘請?jiān)┕と藛T到場維護(hù)，增加不小的維護(hù)成本。

3）一些基層閘站管理所，由于條件差、收入低、所屬地偏僻，在招聘時(shí)難以引進(jìn)工程自動化人才，現(xiàn)有人員又缺少專門培訓(xùn)機(jī)會，使得系統(tǒng)沒有專人管理，普通時(shí)期尚且在出現(xiàn)問題時(shí)非常被動的等待維護(hù)人員前來，在汛期時(shí)，在等待維修的時(shí)間里，則是要加大人力物力及資金投入，確保這段時(shí)間的工程安全監(jiān)控和操作等。

1.3 環(huán)境惡劣

1）以管理處為例，水利工程常常設(shè)立在人跡罕至處，有些傳感器如水位計(jì)，流量計(jì)，溫度傳感器等，被安裝在烈日曝曬下，水藻堆積處，曝曬下的機(jī)柜中……這直接導(dǎo)致了傳感器使用壽命的減少。且外部傳感器與上位機(jī)或PLC 的通訊線路也常因農(nóng)耕活動、野生動物野外活動軌跡等遭到破壞。

2）有些閘站為方便手動操作，將PLC 控制機(jī)柜與啟閉機(jī)、油泵、變電設(shè)備等放置在同一環(huán)境中，所以現(xiàn)場環(huán)境比普通環(huán)境都要惡劣，在溫度、震動、濕度等方面都要惡劣于普通環(huán)境，且機(jī)柜中通常線路比較復(fù)雜，有嚴(yán)重的線間干擾等。

1.4 施工的水利自動化公司及后期維護(hù)的公司各不相同

1）因工程需配備自動化控制系統(tǒng)的時(shí)間不同，所以并不是統(tǒng)一招標(biāo)，投標(biāo)公司不盡相同，則所使用的部件廠家各有不同，如二河樞紐所使用的為西門子PLC，運(yùn)西分水閘所使用的為施耐德PLC，通榆樞紐為GE plc 之類。則所使用的編程語言、故障檢測方式等各不相同，基層單位人員流動性相對較大，有些還未完全熟悉本單位自動化信息就更換到其他工作崗位上，給交接人員留下的資料不足，日常維護(hù)難度大。

2）隨著水利自動化建設(shè)行業(yè)的蒸蒸日上，建設(shè)公司如雨后春筍般冒出，施工單位服務(wù)質(zhì)量參差不齊，有些元器件在投入應(yīng)用前施工單位未核實(shí)廠家對其校準(zhǔn)的情況，而是發(fā)現(xiàn)問題后由自己編制的運(yùn)算方式對傳感器上獲得的數(shù)值加以運(yùn)算，得到接近的值應(yīng)付驗(yàn)收，導(dǎo)致后期水位變化時(shí)，傳感器傳遞的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。也有施工單位沒有考慮到有些閘站的功能特殊性，如運(yùn)西分水閘管理所，兼具發(fā)電使用的運(yùn)西分水閘與引水所用的沙莊引江閘，在PLC 設(shè)計(jì)上，同時(shí)需要兼顧到兩個(gè)閘的閘門啟閉以及發(fā)電機(jī)的開關(guān)等，使得程序運(yùn)行時(shí)間有所加長，而在在施工時(shí)，施工單位將系統(tǒng)監(jiān)視定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定的很短，在長期使用過程中，運(yùn)行時(shí)間超時(shí)、數(shù)據(jù)溢出情況多有出現(xiàn)，自動化工程不能正常運(yùn)行。

3）有些施工單位會出現(xiàn)“以次充好”現(xiàn)象，在資金充足的情況下，用低品質(zhì)的零件作為替代；也有些會出現(xiàn)“超規(guī)格”情況，這種現(xiàn)象在線路鋪設(shè)過程中尤為常見，在需分類、分段使用不同規(guī)格的線路進(jìn)行鋪設(shè)的情況下，全部使用高規(guī)格的產(chǎn)品，大大增加了建設(shè)成本。

1.5 粗放管理

1）在對管理處的自動化控制系統(tǒng)的相關(guān)資料進(jìn)行收集的過程中，發(fā)現(xiàn)各單位的數(shù)據(jù)規(guī)范性比較差，大多不完全清楚所負(fù)責(zé)的自動化控制系統(tǒng)的模塊型號、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)表等具體情況，對日常維護(hù)有可能會使用到的故障判斷說明書、設(shè)備使用說明書、日常維護(hù)日志等資料的收集情況也不是很到位。

2）部分閘站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)的建成時(shí)間較長，長期高溫的機(jī)柜加快了標(biāo)簽的氧化速度，設(shè)備型號模糊不清，出現(xiàn)故障后，在無設(shè)備管理記錄的情況下，不易快速查詢型號進(jìn)行購買替換。

3）在有設(shè)備維護(hù)日志的前提下，一些基層閘站單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人為使得自動化資料更加豐富，會杜撰出一些設(shè)備的維修情況，這給設(shè)備的使用壽命評估帶來了干擾。

2 現(xiàn)代水利自動化工程改善建議

針對上述發(fā)現(xiàn)的問題，文章提出以下5 個(gè)方面的思考及建議：

2.1 提高對自動化監(jiān)控系統(tǒng)的認(rèn)識，加大對水利自動化系統(tǒng)建設(shè)的投資

1）加大宣傳力度，讓水利工作者們更加深刻地了解到水利工程的信息化建設(shè)在當(dāng)前信息化社會的重大意義。認(rèn)識到水利自動化是水利工程管理走向智能化、智慧化的必不可少的一環(huán)。

2）由于PLC 自身是非常穩(wěn)定的，它將對開關(guān)量的操作都寫入到了所使用的的程序當(dāng)中，將控制都交由CPU 來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，基本上不會涉及到物理層面的損耗，所以可供使用的時(shí)限很長。且目前的PLC 在設(shè)備的各個(gè)接口處都集成有隔離保護(hù)模塊，能夠在一定的干擾情況下防止瞬發(fā)生成的大電壓電流對設(shè)備造成影響。所以要擯棄“機(jī)器不可靠，人力才準(zhǔn)確”的思想，將自動化系統(tǒng)使用起來，避免資源浪費(fèi)。

3）加大自動化系統(tǒng)建設(shè)的投資，提高自動化工程建設(shè)質(zhì)量，改善設(shè)備安裝環(huán)境。為減少環(huán)境對設(shè)備以及數(shù)據(jù)傳輸能力的影響，可以盡量使用工業(yè)級的設(shè)備如工業(yè)級環(huán)網(wǎng)交換機(jī)等可以在惡劣環(huán)境中保持正常的工作狀態(tài)，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。加大自動化設(shè)備維護(hù)的資金投入，減少后期維護(hù)壓力，增強(qiáng)維護(hù)團(tuán)隊(duì)質(zhì)量。

4）加大維護(hù)資金，后期的維護(hù)也是實(shí)現(xiàn)水利自動化控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在，通過定期對各工程自動化系統(tǒng)所使用的的傳感器進(jìn)行校驗(yàn)，確保設(shè)備工作正常，增強(qiáng)了信息來源的準(zhǔn)確性，供“智慧水利”進(jìn)行水利大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)水利信息資源共享和智慧管理。

2.2 嚴(yán)控招標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，把握工程質(zhì)量

1）在招投標(biāo)方面，要嚴(yán)控招標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步強(qiáng)化水利行業(yè)資質(zhì)要求，調(diào)研投標(biāo)公司施工實(shí)例和工程使用情況反饋情況。盡量在招標(biāo)中統(tǒng)一施工單位所使用的plc 廠家，便于統(tǒng)一管理維護(hù)，并在施工或維護(hù)后對施工內(nèi)容進(jìn)行記錄，由基層管理單位整理成維護(hù)檔案，方便隨時(shí)調(diào)閱。

2）工程建設(shè)過程中委托第三方檢測，在驗(yàn)收時(shí)，詳細(xì)核對設(shè)備品牌、技術(shù)參數(shù)和施工資料，聘請信息化專家參與驗(yàn)收，增強(qiáng)技術(shù)審查人員的技術(shù)力量，以專業(yè)技術(shù)為支撐，確保工程質(zhì)量。

3）根據(jù)本工程的運(yùn)行特點(diǎn)，在一些細(xì)節(jié)上選擇合適的配置，并不是貴的就一定是適合的，要按需選擇，如在運(yùn)行環(huán)境較好的地方，有些通訊設(shè)備可以使用商用級別進(jìn)行替換，有些可以使用超五類或六類網(wǎng)線就可以滿足需求的地方，施工單位則全部使用超六類雙屏蔽的網(wǎng)線等，這不但造成了資源的浪費(fèi)，也大大增加了施工成本。

2.3 更加專業(yè)化，注重管理處相關(guān)工作人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)

1）培養(yǎng)大量信息化人才，一方面是有計(jì)劃的定向招聘一批自動化專業(yè)人才；另一方面是定期組織基層管理單位自動化負(fù)責(zé)人員及日常維護(hù)人員進(jìn)行自動化相關(guān)理論知識及操作技能的培訓(xùn)，以增強(qiáng)工作業(yè)務(wù)能力。也可以實(shí)踐教學(xué)，當(dāng)管理處自動控制系統(tǒng)維修工程處接到較為典型的維護(hù)任務(wù)時(shí)，可以由管理處組織相關(guān)人員或有學(xué)習(xí)意向的職工到場共同參與維護(hù)，共同學(xué)習(xí)共同進(jìn)步。

2）時(shí)刻關(guān)注現(xiàn)代水利工程自動化控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展情況，以單位創(chuàng)造的“技師工作室”等技術(shù)平臺，學(xué)習(xí)新技術(shù)，嘗試將新技術(shù)與管理處工程實(shí)際運(yùn)行情況相結(jié)合，探索出最契合的管理方式。為早日實(shí)現(xiàn)“智慧水利”夯實(shí)基礎(chǔ)。

3）以組織技能競賽的方式，調(diào)動有特長人員的積極性，發(fā)現(xiàn)他們的閃光點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)可供學(xué)習(xí)的平臺，將自動化技術(shù)不單用于水利工程管理，更可以將其應(yīng)用到行政管理、環(huán)境管理、檔案管理等方面，讓日常辦公可以更加智能化、智慧化。

2.4 收集資料

1）各基層管理單位要做好每一次的工程建設(shè)和維護(hù)后的資料收集工作，依據(jù)本單位工程所使用自動化控制系統(tǒng)的品牌，收集各工程目前在使用的設(shè)備清單，備用設(shè)備清單，設(shè)備說明書，工程原理圖，PLC、上位機(jī)及觸摸屏正在使用的程序備份及點(diǎn)表，從說明書上整理出使用中的模塊的故障診斷方式等。

2）目前管理處加快步伐成立職教中心，召集工作經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)管理人員參與教材的編寫工作，針對管理處工程運(yùn)行情況及技術(shù)難點(diǎn)，將理論與管理處的實(shí)際工作聯(lián)系起來，用理論去武裝自己，在實(shí)踐中提升自己的業(yè)務(wù)水平，其中，將電氣與自動化系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)一項(xiàng)單獨(dú)列出，通過對PLC、保護(hù)、觸摸屏、儀表、勵(lì)磁、閘站控制等方面進(jìn)行分類實(shí)訓(xùn)，系統(tǒng)的提升了職工的業(yè)務(wù)能力。

2.5 將自動化相關(guān)工作的精細(xì)化管理落實(shí)到細(xì)節(jié)

1）現(xiàn)各單位都在做精細(xì)化管理的相關(guān)工作，制定水閘、泵站的精細(xì)化管理?xiàng)l例，在符合水利標(biāo)準(zhǔn)、符合安全標(biāo)準(zhǔn)、符合工作標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也要對照自動化工程運(yùn)行實(shí)際情況及日常維護(hù)情況，細(xì)化精細(xì)化管理中自動化工程管理的內(nèi)容，并在實(shí)際工作中對照實(shí)行，將精細(xì)化管理落實(shí)到實(shí)處，落實(shí)到細(xì)節(jié)。

2）建議將自動化的維護(hù)細(xì)節(jié)添加到精細(xì)化管理?xiàng)l例中，總結(jié)歷次維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善條例內(nèi)容，為水利安全管理添磚加瓦。

3 結(jié)語

綜上而言，目前的水利自動化處于一個(gè)承前啟后的關(guān)鍵時(shí)刻，隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利自動化系統(tǒng)的建設(shè)也日漸完善，文章總結(jié)了自動化起步階段的優(yōu)勢和不足，在發(fā)展階段將優(yōu)勢發(fā)揮到最大化，彌補(bǔ)不足之處，在日常運(yùn)行中不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，將自動化系統(tǒng)的發(fā)展推上新的歷程。