劉吉祥

水利改革

獻縣樞紐自動監(jiān)控系統(tǒng)運行管理現(xiàn)狀與對策

劉吉祥

獻縣樞紐是子牙河系大型省直管水利樞紐工程，分別于2000年、2013年進行除險加固，對水閘工程結(jié)構(gòu)進行了強化，增加了水閘自動監(jiān)控系統(tǒng)，包括自動啟閉和自動觀測、視頻監(jiān)控3部分，主要由電子設(shè)備和儀器、軟件程序組成，水閘運行中容易出現(xiàn)系統(tǒng)性故障，出現(xiàn)故障后又面臨技術(shù)性方面和維修費用方面的問題，現(xiàn)對獻縣樞紐自動監(jiān)控系統(tǒng)運行管理中存在問題進行分析，以期實現(xiàn)水閘工程的正常運行并為相關(guān)工程管理提供參考。

1.工程現(xiàn)狀

1.1 水閘自動監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

獻縣樞紐水閘自動監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程控制、數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)控，兩座水閘配有現(xiàn)地控制單元。系統(tǒng)由電子設(shè)備和軟件兩部分組成。電子設(shè)備包括計算機、PLC控制柜、閘門開度傳感器、荷重傳感器、滲壓傳感器、傳輸線纜和交換機、光端機等，軟件包括閘門監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、水閘安全數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件、PLC程序。

1.2 系統(tǒng)運行情況

水閘自動監(jiān)控設(shè)備安裝調(diào)試后投入運行，給工程管理帶來了很大便利，預(yù)設(shè)閘門開度就能升降到位，預(yù)設(shè)觀測時間就能自動采集測壓管水位數(shù)據(jù)， 24h視頻監(jiān)控工程區(qū)安全。工程運行約兩年后，視頻監(jiān)控部分問題較少，水閘自動啟閉和測壓管水位自動采集部分問題頻發(fā)，系統(tǒng)不再能發(fā)揮應(yīng)有的作用，運行管理存在一些實際問題。

2.存在問題

一是水閘自動監(jiān)控系統(tǒng)在安裝兩年后經(jīng)常出現(xiàn)故障，PLC故障、測壓管觀測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題比較突出。

二是自動監(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)故障后管理單位自己處理不了，售后維修又不及時，致使自動控制功能不能正常應(yīng)用，也得不到完整的測壓管觀測數(shù)據(jù)。

三是自動監(jiān)控系統(tǒng)的維修養(yǎng)護年度費用較高，現(xiàn)有維修養(yǎng)護費用不能滿足要求。

四是隨著運行時間的增長，閘門開度的設(shè)定值與實際開度之間的誤差增大，同類測壓管水位觀測數(shù)值差異性明顯。

五是測壓管自動采集系統(tǒng)每年產(chǎn)生大量的觀測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的后期處理分析任務(wù)較重。

3.原因分析

3.1 電子設(shè)備運行環(huán)境相對較差

PLC控制柜和各傳感器安裝在水閘的操作室和啟閉機室，位于河槽上部，空氣潮濕，嚴(yán)重影響電子設(shè)備的使用壽命，安裝在啟閉機底座下方的荷重傳感器，更容易腐蝕。滲壓傳感器常年浸泡在水中，容易損壞導(dǎo)致靈敏度下降。

3.2 故障突發(fā)且維修費用高

自動監(jiān)控系統(tǒng)電子設(shè)備損壞大部分是突發(fā)性地沒有前兆，也無法預(yù)測，不能及時列入年度投資計劃獲取資金。損壞之后須聯(lián)系安裝單位維修，一年中多次故障維修，需資金較多，造成維修費用不足。

3.3 自動化系統(tǒng)在水利工程上應(yīng)用時間短

做年度維修養(yǎng)護計劃時沒有按型號或種類編制的專用定額，水閘工程維養(yǎng)定額只是按工程規(guī)模列數(shù)量計列維護費用，不能滿足系統(tǒng)維修養(yǎng)護的要求。

3.4 系統(tǒng)軟件功能不完善

自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)時，后期應(yīng)用中的一些問題考慮不足，隨著工程運行，鋼絲繩被拉長，預(yù)設(shè)的閘門開度與實際開度的之間的誤差逐漸變大。測壓管內(nèi)的滲壓傳感器運行時間稍長后靈敏度下降，系統(tǒng)缺少自檢功能來判斷傳感器的工作狀態(tài)。

3.5 測壓管觀測數(shù)據(jù)數(shù)量較大

通過預(yù)設(shè)觀測時間就可得到每天不同時段的成組數(shù)據(jù)，每年都會產(chǎn)生大量的觀測數(shù)據(jù)需要分析處理。

3.6 管理單位信息化人員較少

管理單位多為水利專業(yè)技術(shù)人員，在配電設(shè)備和電子設(shè)備使用方面能力有限，計算機使用、PLC檢查和故障排除、編碼檢查修改存在困難。在安裝單位設(shè)置技術(shù)“壁壘”的情況下，出現(xiàn)問題后等待技術(shù)支持單位來人維修往往時間較長。

4.對策建議

4.1 加強電子設(shè)備的防護與維養(yǎng)

PLC控制柜、開度傳感器這些安裝在室內(nèi)的電子設(shè)備加強防潮，使工作環(huán)境盡量干燥；荷重傳感器等外露設(shè)備縮短養(yǎng)護周期、提高養(yǎng)護標(biāo)準(zhǔn)；測壓管水位觀測用的單晶硅投入式傳感器，市場上已有雙重防護的型號。

4.2 編制維修養(yǎng)護定額

根據(jù)近20年內(nèi)自動化系統(tǒng)的設(shè)備維修次數(shù)、維修養(yǎng)護實際發(fā)生費用、工程造價定額編制規(guī)范，制定適合自己工程的自動監(jiān)控系統(tǒng)維修養(yǎng)護定額，報水利廳批準(zhǔn)后用于年度投資計劃。

4.3 實現(xiàn)自動化系統(tǒng)正常運行管理

申請由水利廳牽頭，組織多個省直水利工程管理單位和省內(nèi)科研院所、高校合作開發(fā)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，工程管理單位真正掌握系統(tǒng)的核心技術(shù)，做到自主排障、維修養(yǎng)護及時高效。

4.4 完善軟件功能

在合作開發(fā)系統(tǒng)的過程中，工程管理人員必然會掌握VB、VC、VF、PLC等編程技術(shù)，在工程管理過程中發(fā)現(xiàn)軟件功能需要補充完善時，很容易去拓展。

4.5 技術(shù)數(shù)據(jù)進行程序化批量處理

根據(jù)測壓管水位觀測數(shù)據(jù)存儲文件格式，編寫簡單的數(shù)據(jù)處理程序進行批量處理，VF、ACCESS格式的文件通過編制數(shù)據(jù)庫程序予以處理，EXCELL格式的數(shù)據(jù)文件須在當(dāng)前表格用VBA編寫腳本即能自動處理。

2022-04-24

劉吉祥，男，漢族，河北省子牙河河務(wù)中心，高級工程師。