基于现代化技术的水闸运行管理应用研究

顾春锋

（南通市新江海河闸管理所，江苏 南通 226000）

随着我国社会经济的迅猛发展，水闸工程的更好运行需要加大现代化技术在该领域内的创新和应用。充分发挥现代化技术优势，促进水闸工程科学技术水平的有效提升，能够更好地满足现当前水闸工程运行管理的需要。本文以新江海河闸为例，对现代化技术在水闸中的运用进行讨论和分析。

1 新江海河闸概况

新江海河闸位于江苏省南通市新江海河入江口上游1.8 km，由新闸和老闸所构成。其中，新闸建于2003年，位于老闸内河侧，距入江口2200 m。老闸建于1976年，于新闸兴建时同步改造加固，距入江口2000 m。新闸的主要功能为防洪、挡潮、排涝、引水灌溉，兼顾通航。老闸主要功能为通航时调节闸室水位。新老闸通过合理调度运用，在正常发挥引水、排涝、挡潮防洪功能的同时，更好地发挥了通航效益。新闸共三孔，总净宽32 m，其中中孔净宽12 m，为通航孔；两边孔净宽10 m，东边孔为输水孔不通航，西边孔为输水孔，在特殊情况下可作通航孔。老闸共六孔，总净宽42 m，东五孔每孔净宽6 m，为输水孔，西边孔净宽12 m，为通航孔。

新江海河闸新、老闸具体工程参数见图1、图2。

图1 新江海河闸新闸立面图

图2 新江海河闸老闸立面图

2 现代化计算机监控系统的应用

新江海河闸工程远离市区，工程管理人员偏少，且改造后需要新、老闸联合调度，日常工作中承担着日益繁忙的通航任务。为减少频繁开闸造成的人力投入，需对水闸控制进行自动化的顶层设计。由于该闸除引、排水外，还兼顾通航，对自动化的控制要求非常严格，可靠性、稳定性、先进性均为考虑要素。为保障日常启闭的安全性，上下游水位、电机电压、电流、闸门启闭高度、油液位、油压力等适时数据报警等均需及时有效，交通信号灯、广播系统等辅助控制也需同时集中控制。只有对闸门整个开启过程实施全程监控，才能使水闸工程运行的安全性得到有效保障。

2.1 监控对象

新江海河闸工程运用现代化计算机监控系统的主要目的在于能够实现有效控制工程闸门的开启与关闭，更好地对工程闸门河流上下游水位和闸门进行控制[1]。除此之外，新江海河闸监控系统还具有非常强的灵活性，能够有效采集相关数据，以准确掌握工程闸门的水流状况和系统参数等，确保记录的准确性和完整性。

2.2 系统结构布置

水闸工程计算机监控系统结构主要是以分层分布式结构为主实现有效控制。新江海河闸现代化计算机监控系统由一套现地单元控制级别的PLC和闸门控制PLC构成，同时在控制室中安装一套PLC，实现对照明系统的有效控制[2]。现地单元控制级PLC主要采用现场总线的方式控制现场设备，包括多功能仪表等，更好地满足实际需求。现地单元控制级PLC主要是以环形工业级光纤以太网为主。一般情况下，主控室内会布置一台服务器和两台监控主机，监控主机用于传达相关的控制命令，起到对闸门状态进行实时、有效控制的作用。PLC的灵活运用可以实现对闸门、水位、水流等科学、合理的控制，保证数据的有效性。

为更好地完成监测工作，还可根据现场实际情况，对系统结构进行优化，如将水位信号接入管理区域，确保水闸管理人员适时掌握水情信息。拓扑图见图3。

图3 新江海河闸自动化控制系统拓扑图

2.3 自动化监测系统功能

为提高水闸工程监测的自动化水平，新江海河闸采用专门的安全监测自动化系统，以使得水闸工程的安全性得到有效保障[4]。同时，在工程的各个部位设置自动观测仪器，保证各项操作，如测量、传输及分析等工作的顺利完成。按照处理阶段的不同，水闸监测系统主要由数据自动化采集、数据传输、数据存储和数据管理等若干阶段构成。新江海河闸的数据自动化采集系统设置在启闭机房内，在管理房内实现相应的网络控制。为保证数据采集装置的通信顺畅，工程采用网络线或者光纤的方式实现通信。该数据自动化采集装置可保证数据采集、数据监测的动态性和实时性。

新江海河闸新、老闸自动化控制系统在控制室内集中控制，控制界面见图4,同时对部分关键数据进行监测，见图5。

图4 新江海河闸自动化控制系统界面图

图5 新江海河闸自动化控制系统监测图

水闸工程现代化计算机监控系统主要实现功能见表1。

表1 现代化计算机监控系统功能表

3 现代技术的不足及解决措施

虽然新江海河闸自动化水平较高，但其监控区域及范围较小，管理上仍存在盲点。同时为了适应水利管理现代化的要求，便于新江海河闸管理所管辖的新江海河闸、营船港闸及双桥套闸统一调度，集中管理，需要设置调度管理中心，利用自动化系统，实现异地水闸的统一管理。通过对新江海河闸现代化计算机监控系统的分析，可以发现现代技术在水闸工程中的应用仍然存在着诸多不足，主要表现在创新力度不足、现代化技术应用不足等方面。

针对当前现代技术在水闸工程应用中存在的不足，应采取针对性的处理措施：加大探索和创新力度，深刻了解现代化技术，将其与水闸工程管理进行有机统一，促进水闸工程管理水平的全面提升；实施全面、有效的监测，利用现代化技术保存全面的监测信息，包括水温、水质等，为后续分析监测提供数据保障。

针对新江海河闸现代化技术管理上存在的不足，提出提高视频监控数量，建设集中统一控制中心的措施，见图6、图7。

图6 新江海河闸视频监控系统拓扑图（远期规划）

图7 管理中心集中监控系统拓扑图（远期规划）

4 结论

随着我国经济建设的不断发展，水利工程也呈现出高速发展的态势，工程安全运行必须补短板、强监管，通过充分发挥现代化科学技术的优势和作用，全面提升水利工程的整体性能，更好地满足新时代的治水需求。因此，要加大水利工程建设的创新力度，最大限度地运用计算机技术，以提高水闸运行的安全性和可靠性。以点多面广的中小型水闸工程为重点，加大对工程安全规范运行的监管，不久的将来，现代化发展水平高的自动化水闸，将在防汛抗旱的一线发挥不可估量的作用。