劉 渤 孫浩軒 施航天

一、蚌埠閘信息化建設(shè)現(xiàn)狀

蚌埠閘樞紐工程始建于1958年，現(xiàn)由12 孔節(jié)制閘、28 孔節(jié)制閘、水力發(fā)電站、船閘、分洪道和3.37km 堤防等部分組成，具有防洪、蓄水灌溉、航運(yùn)、發(fā)電、城市供水、調(diào)污等綜合功能，是淮河歷史悠久的大型水利樞紐工程，經(jīng)過(guò)多年的軟硬件建設(shè)，蚌埠閘樞紐工程信息化已初具規(guī)模。

（一）網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

蚌埠閘網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)房有內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)通過(guò)路由器和交換機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯隔離，其中，內(nèi)網(wǎng)包括視頻監(jiān)控網(wǎng)和工業(yè)控制網(wǎng)，外部由聯(lián)通專(zhuān)線(xiàn)與安徽省淮河河道管理局相連接。機(jī)房采用市電供電+UPS 不間斷電源供電方式。通信線(xiàn)路以辦公樓主機(jī)房、28 孔閘南堡機(jī)房、28 孔閘北堡樓機(jī)房及12 孔閘南堡機(jī)房四處作為主要節(jié)點(diǎn)，通過(guò)光纖連接，形成環(huán)路，各個(gè)節(jié)點(diǎn)均能訪問(wèn)各處攝像頭和LCU 機(jī)柜。

（二）節(jié)制閘自動(dòng)化系統(tǒng)

蚌埠閘節(jié)制閘自動(dòng)化系統(tǒng)分為28 孔閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)、12 孔閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)。28孔閘共設(shè)7 套LCU 控制柜，每套LCU 柜控制4 孔閘門(mén)，每套LCU 控制系統(tǒng)配置1 臺(tái)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)與集控環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，連接至機(jī)房集控接入交換機(jī)。12 孔閘共設(shè)有12 套LCU 控制柜，每套LCU 柜控制1 孔閘門(mén)，12 套LCU 柜通過(guò)1 臺(tái)匯聚交換機(jī)連接至28孔閘機(jī)房集控接入交換機(jī)。2 個(gè)閘集中監(jiān)控系統(tǒng)位于28 孔閘控制室，通過(guò)iFix 組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的上位機(jī)軟件對(duì)閘門(mén)啟閉機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。

（三）監(jiān)測(cè)信息采集系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)信息采集系統(tǒng)主要有28 孔閘揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)（22 個(gè)測(cè)點(diǎn)）、28 孔閘伸縮縫監(jiān)測(cè)（13 個(gè)測(cè)點(diǎn)）、12孔閘揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)（14 個(gè)測(cè)點(diǎn)）、12 孔閘伸縮縫監(jiān)測(cè)（5 個(gè)測(cè)點(diǎn)），均采用振弦式滲壓計(jì)。分別于28孔節(jié)制閘控制室及12 孔節(jié)制閘控制室內(nèi)放置2 臺(tái)MCU 對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采用RS485 通信，通過(guò)串口服務(wù)器映射到以太網(wǎng)，經(jīng)過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)上傳至總調(diào)中心信息化系統(tǒng)平臺(tái)。

（四）水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

水電站于2009年進(jìn)行綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造，采用LR-201 型可編程序微機(jī)勵(lì)磁裝置，測(cè)溫自動(dòng)屏，DMP348 全球衛(wèi)星同步時(shí)鐘技術(shù)，微機(jī)線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控裝置，母聯(lián)保護(hù)及母線(xiàn)測(cè)量裝置，發(fā)電機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置及觸摸式機(jī)組自動(dòng)化屏等先進(jìn)設(shè)備。該系統(tǒng)改造完成后，水電站工作人員可通過(guò)在中控室對(duì)水電站發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)及輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，對(duì)發(fā)電機(jī)輸出功率進(jìn)行調(diào)控，并將機(jī)組運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)上傳至本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

（五）監(jiān)控安防系統(tǒng)

監(jiān)控安防系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和電子圍欄防護(hù)系統(tǒng)。整套系統(tǒng)建于2014年，共設(shè)計(jì)安裝80 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位，采用海康威視系列網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，主要監(jiān)控蚌埠閘管區(qū)內(nèi)28 孔節(jié)制閘、12 孔節(jié)制閘、船閘、黑牛嘴濕地公園、管理處辦公區(qū)等。前端視頻傳輸和管理采用數(shù)字化方式，錄像采用硬盤(pán)錄像機(jī)存儲(chǔ)，具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性及容災(zāi)能力。機(jī)房部署1 臺(tái)視頻管理兼流媒體發(fā)布服務(wù)器、1 臺(tái)智能分析服務(wù)器，1臺(tái)視頻監(jiān)控工作站。電子圍欄防護(hù)系統(tǒng)主要用于黑牛嘴濕地公園的周界防護(hù)。在非出入通道的周邊區(qū)域設(shè)置脈沖電子圍欄探測(cè)器，當(dāng)有人非法翻越圍墻或破壞，探測(cè)器可立即將警情傳送到管理中心，并顯示出入侵區(qū)域；同時(shí)，外接的聲光報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。

二、蚌埠閘信息化建設(shè)面臨的形勢(shì)和不足

作為淮河干流的大型水閘，蚌埠閘信息化建設(shè)取得一定成效，部分節(jié)點(diǎn)的信息化建設(shè)較為系統(tǒng)全面。隨著《“十四五”國(guó)家信息化規(guī)劃》的發(fā)布和水利部推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)工作的開(kāi)展，水利信息化、數(shù)字化進(jìn)入發(fā)展的新階段。根據(jù)水利部淮河水利委員會(huì)數(shù)字孿生淮河建設(shè)布局，和安徽省水利廳關(guān)于“建設(shè)蚌埠閘管理現(xiàn)代化試點(diǎn)”的方案，對(duì)照蚌埠閘信息化建設(shè)提出的新要求，蚌埠閘的信息化整體建設(shè)現(xiàn)狀仍存在不足和短板。

（一）系統(tǒng)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)不夠

由于蚌埠閘信息化建設(shè)是分批分點(diǎn)建設(shè)，各系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間不一、標(biāo)準(zhǔn)不同，系統(tǒng)的頂層規(guī)劃和設(shè)計(jì)不夠全面，部分接入標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，如視頻網(wǎng)、辦公網(wǎng)與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)不能全部連為一體；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備眾多，設(shè)備IP 地址沒(méi)有設(shè)置準(zhǔn)確地址規(guī)劃表，新增設(shè)備時(shí)容易發(fā)生地址沖突；已建管理型交換機(jī)未作配置，通信效率不高。

（二）數(shù)據(jù)整合共享不足

蚌埠閘信息化建設(shè)未建立集中管理平臺(tái)，視頻監(jiān)控、水電站發(fā)電機(jī)組狀態(tài)、節(jié)制閘閘門(mén)啟閉狀態(tài)等基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散，辦公樓與部門(mén)間的數(shù)據(jù)資源共享交互受到嚴(yán)重制約，由生產(chǎn)層到管理處再到安徽省淮河局的三層管理結(jié)構(gòu)無(wú)法得到體現(xiàn)，導(dǎo)致分散的資源無(wú)法整合應(yīng)用。

（三）基礎(chǔ)設(shè)施老化

節(jié)制閘自動(dòng)化系統(tǒng)自建成至今已有十余年，受當(dāng)時(shí)技術(shù)等條件限制，自動(dòng)化系統(tǒng)所使用的PLC 程序相對(duì)落后，導(dǎo)致目前設(shè)備維修維護(hù)困難。管理區(qū)監(jiān)控管理配套的解碼器、分屏器等平臺(tái)較為落后，部分顯示端不支持720P 以上畫(huà)質(zhì)預(yù)覽，監(jiān)控畫(huà)面未達(dá)到攝像頭的最高精度，存在一定安防盲區(qū)。

（四）信息化專(zhuān)業(yè)人才不足

蚌埠閘工程管理人員多是水利技術(shù)專(zhuān)業(yè)，管理區(qū)面積大，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化等設(shè)施設(shè)備眾多，涉及部門(mén)多，管理和維護(hù)工作量大，信息化管理工作需求的知識(shí)面較為廣泛，需掌握網(wǎng)絡(luò)安全、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等方面的知識(shí)，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才需求較多，信息化管理人才配備不足。

三、蚌埠閘信息化建設(shè)的展望和探索

（一）目標(biāo)和任務(wù)

1.目標(biāo)導(dǎo)向。在蚌埠閘信息化的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用新一代信息技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建感知與仿真、決策與預(yù)警、調(diào)度與控制三大核心能力，實(shí)現(xiàn)感知全天候、業(yè)務(wù)全覆蓋、監(jiān)控全過(guò)程。

2.融合創(chuàng)新。堅(jiān)持改革創(chuàng)新、適度發(fā)展原則。推進(jìn)前沿技術(shù)在蚌埠閘水利樞紐的創(chuàng)新應(yīng)用，強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G 等新技術(shù)與水利業(yè)務(wù)深度融合。

3.整合共享。充分依托現(xiàn)有水利工程和信息化項(xiàng)目，加強(qiáng)水利信息化設(shè)施、數(shù)據(jù)、平臺(tái)的整合集約與成果復(fù)用，加快推進(jìn)全面互聯(lián)、充分共享和智能應(yīng)用。

（二）展望和探索

為了不斷提升蚌埠閘水利樞紐的信息化建設(shè)水平，探索新的信息化技術(shù)在水利工程的實(shí)際應(yīng)用，蚌埠閘結(jié)合自身單位實(shí)際情況，將圍繞工程、安全、運(yùn)行、管理四大主題，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和人工智能技術(shù)，建設(shè)“蚌埠閘工程管理信息化系統(tǒng)”的“1+N”系統(tǒng)平臺(tái)。

1.綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)和移動(dòng)應(yīng)用模塊

在安徽省淮河河道管理局綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)的框架下建設(shè)綜合業(yè)務(wù)管理模塊，根據(jù)不同角色權(quán)限實(shí)現(xiàn)個(gè)人綜合業(yè)務(wù)管理，功能包括個(gè)人工作臺(tái)、任務(wù)處理分配、工程信息管理等功能。增加移動(dòng)應(yīng)用模塊，在綜合系統(tǒng)的框架下開(kāi)發(fā)，包括用戶(hù)登錄，任務(wù)派發(fā)、審核、接收、執(zhí)行，上報(bào)數(shù)據(jù)。上報(bào)內(nèi)容形式包括圖片、視頻、文字、位置、時(shí)間等信息，所有業(yè)務(wù)處理全部實(shí)現(xiàn)信息化。

2.孿生三維展示模塊

建設(shè)蚌埠閘水利樞紐數(shù)字孿生應(yīng)用系統(tǒng)，以實(shí)景三維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，全面展示閘區(qū)面貌，真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)水情水位等情況。建立高仿真數(shù)字孿生三維展示平臺(tái)，結(jié)合采集的三維實(shí)景數(shù)據(jù)和精細(xì)化模型、相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)水位模擬，河道地形、安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（伸縮縫、垂直位移、揚(yáng)壓力）及水電站、水文等信息在數(shù)字孿生虛擬場(chǎng)景中真實(shí)呈現(xiàn)，提升蚌埠閘水利樞紐的數(shù)字孿生。

3.水面漂浮物視頻AI 分析

在節(jié)制閘上游安裝大型水面漂浮物預(yù)警裝置，提前對(duì)上游水面漂浮物進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警，以便采取相應(yīng)的措施，減少對(duì)閘體的沖擊，支持智能AI 監(jiān)控視頻，能夠?qū)σ曨l區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別，支持區(qū)域入侵偵測(cè)、越界偵測(cè)、進(jìn)入?yún)^(qū)域偵測(cè)和離開(kāi)區(qū)域偵測(cè)等智能偵測(cè)。

4.工程安全監(jiān)測(cè)

通過(guò)機(jī)器視覺(jué)智能測(cè)量?jī)x+靶標(biāo)，對(duì)蚌埠閘節(jié)制閘等壩體進(jìn)行表面位移監(jiān)測(cè)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能災(zāi)變識(shí)別算法將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為變形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)工程結(jié)構(gòu)物的超高精度非接觸式實(shí)時(shí)測(cè)量，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)物健康狀況全天候監(jiān)測(cè)的目的，確保水利建筑設(shè)施的工程安全。

5.堤防維修養(yǎng)護(hù)模塊

為了加強(qiáng)堤防維修養(yǎng)護(hù)管理，將構(gòu)建堤防維修養(yǎng)護(hù)模塊，形成養(yǎng)護(hù)任務(wù)和養(yǎng)護(hù)結(jié)果一一對(duì)應(yīng)的閉環(huán)管理，養(yǎng)護(hù)中間過(guò)程的圖片、影像實(shí)時(shí)上傳，形成記錄。對(duì)監(jiān)控薄弱區(qū)域增設(shè)攝像頭，提高攝像頭清晰度，以填補(bǔ)管理處對(duì)堤防信息化管理上的空白。根據(jù)各級(jí)用戶(hù)創(chuàng)建的維修養(yǎng)護(hù)任務(wù)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)維修養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)的跟蹤與查詢(xún)，并對(duì)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行提示，推動(dòng)“任務(wù)”與“結(jié)果”配比，形成閉環(huán)，從而提高養(yǎng)護(hù)任務(wù)結(jié)案率。

6.閘站運(yùn)行信息化模塊

對(duì)閘站運(yùn)行進(jìn)行數(shù)字孿生展示，實(shí)時(shí)展示運(yùn)行狀態(tài)，能集成工況、視頻AI、水情雨情、水文預(yù)報(bào)等信息進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警，對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

7.水面漂浮物攔護(hù)的探索應(yīng)用

為了加強(qiáng)對(duì)蚌埠閘水利設(shè)備設(shè)施的安全防護(hù)，結(jié)合蚌埠閘水面漂浮物的監(jiān)控預(yù)警建設(shè)，探索水閘上游的水閘攔河防撞系統(tǒng)建設(shè)，包括雷達(dá)，數(shù)據(jù)處理單元，報(bào)警裝置，GPRS 模塊和太陽(yáng)能電池板等軟硬件模塊，第一時(shí)間對(duì)水面漂浮物進(jìn)行處理阻攔，盡可能減少對(duì)水閘閘體的安全威脅。

四、結(jié)語(yǔ)

多年來(lái)蚌埠閘信息化建設(shè)在不斷地探索和完善，也取得了一定的成就。但在信息化水平飛速發(fā)展的時(shí)代，作為淮河流域重要水利樞紐工程設(shè)施，必須時(shí)刻緊跟時(shí)代步伐，統(tǒng)籌加強(qiáng)頂層的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，不斷提高信息化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)建設(shè)，全面加強(qiáng)信息數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通共享，積極推進(jìn)蚌埠閘智能智慧化應(yīng)用■