羅小巧, 呂建紅,高小婭

（1.溫州為民工程造價咨詢有限公司，浙江 溫州 325000；2.杭州定川信息技術有限公司，浙江 杭州 310020）

1 工程概述

朱家站水閘除險加固工程為浙江省重點水利工程，也是溫州市防洪減災重點工程之一。朱家站水閘位于蒼南縣，水閘于2012 年7 月底正式動工建設，設計規(guī)模為大（2）型，具備防洪、擋潮、蓄淡等綜合功能。水閘共5 孔，每孔凈寬10 m，設計流量1 066 m3/s，為抵御50 a 一遇排洪標準，造價1.474 億元。工程自動化監(jiān)控改造系統(tǒng)包括閘門監(jiān)控、圖像監(jiān)視、公共廣播及安防報警等系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)綜合采用自動控制、計算機網絡、數據庫、工程監(jiān)測等多種技術，建成一個基于局域網的水閘自動監(jiān)控系統(tǒng)。軟件開發(fā)注重開放性、可擴展性，為今后工程運行調度所需的其他各類系統(tǒng)預留接口。

3 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)主要包括閘門監(jiān)控、圖像監(jiān)視、公共廣播及安防報警系統(tǒng)[1]。閘門監(jiān)控主要對5 孔水閘液壓啟閉機等設備進行計算機監(jiān)控；圖像監(jiān)視主要對水閘管道間、閘門、管理區(qū)等重要設備進行監(jiān)視，并實現工程管理范圍內的安防監(jiān)控；公共廣播可以通過話筒對水閘上下游船只以及人員進行調度，確保水閘安全、高效、可靠地運轉。各子系統(tǒng)通過局域網有機整合在一起，形成一個能夠實現信息共享、協同工作的綜合自動化管理平臺。系統(tǒng)采用數據庫技術集中處理信息，結合Web 技術，開發(fā)基于B/S/D 架構的水閘工程綜合信息處理和發(fā)布系統(tǒng)，能夠為各類用戶提供水閘工程各個子系統(tǒng)的實時信息。系統(tǒng)拓撲結構見圖1。

圖1 朱家站水閘自動化監(jiān)控改造系統(tǒng)結構圖

3.1 閘門監(jiān)控系統(tǒng)

針對水閘規(guī)模，閘門監(jiān)控系統(tǒng)擬采用分層分布的開放式結構[2]，按控制層次分為遠程自動控制、現地自動控制和現地手動控制3 層結構（見圖2）。

圖2 閘門監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

主控計算機通過工業(yè)以太網與現地控制單元（LCU）相連，與圖像監(jiān)視系統(tǒng)一起構成完整的工程計算機監(jiān)控網絡。水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)提供標準網絡接口與其他系統(tǒng)相接。

閘門監(jiān)控系統(tǒng)的3 層控制結構中，現地手動控制優(yōu)先級最高，其次為現地自動控制，最低為遠程自動控制，三者具有互鎖功能。

現地手動控制層由常規(guī)電氣控制元件組成，通過手動按鈕操作繼電器、接觸器等設備器件，每孔水閘的手動控制設備設置在現地電器控制柜。

現地自動控制層由PLC、觸摸屏等自動化控制設備組成，通過硬線連接采集現地手動控制層的信號，并輸出控制信號。觸摸屏和PLC 之間采用MPⅠ協議通訊，輸出的PLC 信號顯示在觸摸屏上，并向PLC 發(fā)送控制命令。

遠程自動控制層包括1 套主控計算機、2 套工程師工作站和1 套移動工作站。該層通過工業(yè)以太網和現地控制層交換數據并發(fā)送控制命令，同時計算機通過以太網連接到閘區(qū)管理大樓局域網，在遠程自動控制層實現閘區(qū)自動化監(jiān)控和信息管理、數據分析等多種功能。工程師工作站和移動工作站可以通過局域網連接主控計算機，實時監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)。

3.2 圖像監(jiān)視系統(tǒng)

3.2.1 系統(tǒng)任務

圖像監(jiān)視系統(tǒng)主要用于工程中重要區(qū)域和設備的遠程圖像監(jiān)視，對工程現場狀況進行定期巡視，監(jiān)視火警及安全保衛(wèi)。系統(tǒng)對監(jiān)視場景進行錄像，以便于事故分析，并可通過局域網、互聯網將圖像信息傳輸至上級管理機構，為水閘的運行控制提供圖像依據。

本系統(tǒng)共設15 個圖像監(jiān)視點，其中13 個固定圖像監(jiān)視點、1 個移動圖像監(jiān)視點、1 個移動圖片采集點，對閘站重點部位進行實時有效的視頻探測、視頻監(jiān)視、圖像顯示、記錄與回放。監(jiān)視點設置見表1。

表1 監(jiān)視點設置表

續(xù)表1

3.2. 2 系統(tǒng)結構

圖像監(jiān)視系統(tǒng)由前端圖像信息采集設備和后端控制與錄像顯示設備2 部分組成，主要包括前端攝像及控制設備、圖像傳輸網絡、圖像傳輸設備、硬盤錄像機等，采用現場模擬信號方案。系統(tǒng)共安裝3 種技術性能配置與外觀形式不同的攝像機、1 臺移動圖像采集器和1 臺移動圖片采集器，以滿足不同監(jiān)視點的監(jiān)視需求。其采集的視頻信號經通信設備傳輸至中心控制室的視頻服務器，視頻服務器主要完成圖像信息的存儲錄像和數據遠傳工作。中心控制室的操作人員判斷所見信息并進行相應操作，完成調用、切換、控制前端圖像以及選擇性地對監(jiān)視信號進行錄像等工作。

3.3 公共廣播系統(tǒng)

公共廣播系統(tǒng)包括廣播主機、輸入設備、輸出設備等。實現中控室管理人員對閘門上下游船只及人員的調度，確保水閘安全、高效、可靠運轉。公共廣播主機具有分區(qū)切換功能，可以及時有效地對上下游廣播進行切換，方便調度。

3.4 安防報警系統(tǒng)

安防報警系統(tǒng)包括探測器、報警主機、報警裝置等。安防報警系統(tǒng)主要對工程中重要區(qū)域發(fā)生非法入侵、盜竊、破壞和搶劫等情況進行實時有效的探測與報警。系統(tǒng)具有防破壞報警功能，能顯示和記錄報警部位及相關警情數據，并提供與其他子系統(tǒng)聯動的控制接口信號。利用被動紅外入侵探測器對非法進入或試圖非法進入設防區(qū)域的行為發(fā)出報警信號，經報警主機處理報警信息后由聲光顯示設備實現報警功能。本系統(tǒng)設置6 個入侵布防點，采用總線制，便于集中控制與管理。

4 結 語

實踐證明，朱家站水閘自動監(jiān)控系統(tǒng)的建設以及在提高資源共享和數據利用、保證供水穩(wěn)定和水域安全方面具有推廣價值。