張春林 劉 燦

（安徽省淮河河道管理局 蚌埠 233000）

1 工程概況

淮北大堤渦河左、右堤堤防總長220km，沿堤共有穿堤小型水閘48 座，水閘均具有防洪、排澇作用。其中蒙城縣境內(nèi)渦河堤防長114km、小型水閘34 座，沿堤設(shè)置6 個基層管理所；懷遠(yuǎn)縣境內(nèi)渦河堤防長106km、小型水閘14 座，沿堤設(shè)置4 個基層管理所。

渦河小型水閘在建設(shè)時未配套相應(yīng)的自動化控制設(shè)施，長期以來，基層管理所采用人工檢查、觀測等方式開展水閘工情、水情等信息的采集，電話報送運行狀況，現(xiàn)場電動啟閉閘門。由于蒙城、懷遠(yuǎn)渦河各基層管理所管理堤防占線長，水閘數(shù)量眾多，遇渦河流域強(qiáng)降雨或發(fā)生流域洪水時，各水閘水情觀測頻率難以滿足調(diào)度需要，水閘啟閉精準(zhǔn)性不高。

2 集中控制系統(tǒng)方案

結(jié)合管理單位工作職責(zé)分工，集中監(jiān)控系統(tǒng)總體劃分為水閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)三部分。水閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)與視頻監(jiān)視系統(tǒng)相對獨立，水閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)建于現(xiàn)地控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)地控制系統(tǒng)獨立于水閘遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)運行。

2．1 現(xiàn)地控制系統(tǒng)

2.1.1 現(xiàn)地控制系統(tǒng)組成

水閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制器PLC、觸摸屏、動力回路和控制回路設(shè)備，電壓、電流儀表，水位、閘門開度儀表等位于現(xiàn)地控制(LCU)柜上，LCU 柜位于啟閉機(jī)室內(nèi)；水位計采用浮子式和雷達(dá)式兩種，安裝于水閘上下游引河道上；開度傳感器為機(jī)械式編碼器，通過聯(lián)軸器或齒輪將BEN 編碼器軸與啟閉機(jī)卷筒軸或螺桿聯(lián)結(jié)；前端采集設(shè)備與顯示儀表、處理單元間通過專用網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息的傳輸。

2.1.2 現(xiàn)地控制方式

現(xiàn)地控制系統(tǒng)控制方式由觸摸屏控制和按鈕控制兩種方式。兩種方式間通過LCU 柜面板上的控制轉(zhuǎn)換開關(guān)完成切換。當(dāng)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)在手動位置時，閘門啟閉通過LCU 柜面板上的“開啟”“停止”“關(guān)閉”按鈕進(jìn)行操作。當(dāng)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)在觸摸屏位置時，通過在觸摸屏上設(shè)置閘門目標(biāo)位置等參數(shù)信息，啟動電動機(jī)啟閉閘門，此時LCU 柜體按鈕僅“急?！卑粹o有效。無論在何種控制方式下，當(dāng)閘門運行至上下限位時，系統(tǒng)自動停止電機(jī)，閘門停止運行。

此外，觸摸屏作為人機(jī)界面，顯示實時上下游水位、閘門開度、電壓、電流、流量等運行數(shù)據(jù)及告警信息等。

2．2 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)由攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)NVR、視頻管理平臺等設(shè)備及相關(guān)軟件組成。視頻攝像安裝于水閘上下游、啟閉機(jī)室內(nèi)、管理所院區(qū)及控制室內(nèi)。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，水閘上下游攝像機(jī)采用球機(jī)型式，用于監(jiān)控上下游河道情況，如人員涉水活動、河面漂浮物、水流流態(tài)等；閘室及管理所控制室攝像機(jī)采用半球型式，用于監(jiān)控設(shè)備運行情況、操作人員操作行為，同時兼顧安防任務(wù)；管理所院區(qū)攝像機(jī)采用球機(jī)型式，主要滿足于安防需求。各路攝像機(jī)所采集的視頻信號經(jīng)專用網(wǎng)絡(luò)傳輸至管理所，保存于網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)NVR 中。視頻管理平臺部署于蒙城局、懷遠(yuǎn)局監(jiān)視中心，用于統(tǒng)一管理下轄視頻資源。

管理所控制室內(nèi)的管理人員直接登錄NVR，查看實時現(xiàn)場視頻圖像，調(diào)閱歷史存儲數(shù)據(jù)，通過軟件控制現(xiàn)場攝像機(jī)鏡頭及云臺，調(diào)整光圈大小、焦距遠(yuǎn)近、變倍高低以及圖像角度，以滿足不同視頻監(jiān)視應(yīng)用需求。蒙城局、懷遠(yuǎn)局監(jiān)視中心人員通過登錄視頻管理平臺，直接調(diào)取視頻攝像機(jī)，查看實時視頻數(shù)據(jù)。此外，通過視頻管理平臺可將其所管理的視頻資源推送至安徽省淮河河道管理局及其他相關(guān)單位?；幢贝蟮虦u河小型水閘視頻監(jiān)視系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 淮北大堤渦河小型水閘視頻監(jiān)視系統(tǒng)圖

2．3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

2.3.1 上位機(jī)軟件

水閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件安裝于各管理所和蒙城局、懷遠(yuǎn)局工程師站兼操作員站的工控機(jī)上，選用自動化軟件“組態(tài)王6.55”作為開發(fā)平臺，功能采用模塊化設(shè)計，主要有數(shù)據(jù)采集、控制輸出、歷史數(shù)據(jù)管理、報表管理、用戶管理等模塊。

管理所上位機(jī)軟件讀取PLC采集的上下游水位、閘門開度、供配電狀態(tài)、啟閉機(jī)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，操作人員通過上位機(jī)人機(jī)界面輸入指令，獲取相關(guān)信息，對擁有管理權(quán)限的水閘進(jìn)行啟閉控制。在組態(tài)畫面運行時，閘門啟閉機(jī)的運行狀況以動畫的方式反映在上位機(jī)顯示器上。操作員下發(fā)的指令經(jīng)上位機(jī)迅速、準(zhǔn)確傳遞至現(xiàn)場PLC，進(jìn)行閘門啟閉操作。鑒于水閘日常控制職責(zé)，不設(shè)置蒙城局、懷遠(yuǎn)局上位機(jī)軟件閘門啟閉控制功能。

此外，為便于水閘集中管理和數(shù)據(jù)展示，在各基層管理所及蒙城局、懷遠(yuǎn)局控制室安裝86 寸工業(yè)級顯示器，配備信號源切換臺，實現(xiàn)視頻監(jiān)視信息、上位機(jī)控制畫面的自由切換。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫管理

數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，是組態(tài)軟件開發(fā)的核心。“組態(tài)王6.55”自帶實時數(shù)據(jù)庫DBMS，支持與通用DBMS 鏈接。各管理所部署1 臺數(shù)據(jù)庫訪問客戶機(jī)（前置機(jī)），在前置機(jī)上安裝關(guān)系型數(shù)據(jù)庫軟件。前置機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)庫與源數(shù)據(jù)庫按一定規(guī)則同步，并經(jīng)水利專網(wǎng)同步至蒙城局、懷遠(yuǎn)局對應(yīng)數(shù)據(jù)庫，為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)?；幢贝蟮虦u河小型水閘遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 淮北大堤渦河小型水閘遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)圖

3 結(jié)語

通過對淮北大堤渦河小型水閘的集中監(jiān)視和控制，將管理范圍內(nèi)48 座水閘由傳統(tǒng)的粗放管理，改成了有序控制，對渦河水系的防洪、排澇、保護(hù)沿岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全方面將發(fā)揮巨大的作用；同時也極大減輕了基層管理人員日常運行管理工作量，提升了水閘自動化管理水平