荆山湖退洪闸信息化应用

周 杰

（安徽省茨淮新河工程管理局 怀远 233400）

随着科学技术不断进步，水闸自动化系统也获得广泛运用，这不仅可以减少水闸管理部门工作量，也可以充分发挥自动化系统高效化、智能化的优势。水闸信息化建设涉及的专业知识较多，在信息技术、人工智能技术的支持下实现运算、记录和分析，且各系统之间能够完成远程传输，从而确保水闸可以实现科学管理。本文以荆山湖退洪闸为例进行分析。

1 自动化系统的组成

荆山湖退洪闸自动化中央控制室设置在南桥头堡4 层，SCADA 系统工作站通过以太网连接中控室公用及启闭机房控制的10 套LCU 柜。

1.1 系统架构

自动化监控系统对闸门控制分为远程主控级和现地控制级，鉴于工程运行安全、可靠等技术要求，通常现地控制级要优先于远程主控级。

系统以高速以太网为基础实现远程交流，确保主控级和单元级、各计算机之间完成物理连接，而远程主控级、现地控制单元级两者之间通过光纤以星形架构。

1.2 总线控制系统

该退洪闸对应的总线控制系统可以分为三部分，即测量系统、控制系统、管理系统，各系统在软硬件结合之下，形成现场总线控制系统。

1.2.1 测量系统

测量系统负责系统所需各项信息的收集，这些信息通常需采取不同渠道、不同传输途径获取，因此测量系统需具备出色的建设能力，能够支持多变量测量技术。测量仪器一般具有分辨率出色、精准度较好、抗干扰能力出色等优势，能够实时更新监控信息。

1.2.2 控制系统

控制系统需对水资源进行调度、实施防汛预警、落实信息发布等，直接关乎系统运行效果，充分展现出业务数据处理优势，是确保水闸自动化系统有效运行、实现资源调度和管理决策的基础。本闸以“组太王”组态软件为核心组件，注重各功能块连接，在参数设定之后打造网络组态，从而实现及时信息归拢、分析计算，优化控制及系统报警、监视、显示、报表等。

1.2.3 管理系统。

管理系统主要对设备本体以及运行阶段对应的诊断、管理、状态等信息进行收集和处理。

2 监控系统功能

2.1 数据采集和处理

数据采集和处理主要采集上下游水位、测压管水位、闸门开启度、闸门左右荷载、各种电参数（高低压侧的电压、电流等）以及启闭机的工作状态、高低压断路器的分合状态等。对采集的数据通过计算机进行处理，形成报表和曲线图，存入数据库。

2.2 自动化行程控制系统

自动化行程控制系统内各控制设备，包括启闭机、高低压断路器、备用电源（柴油发电机）等。通过监控系统对每扇闸门自动启闭，并实时监控闸门开度、左右荷载、电流等运行参数，当出现偏载、开度异常时，及时报警并停机。闸门的启闭分为单孔控制和成组控制2 种模式。自动化行程控制系统使用行程控制开关结合光电编码器，作为主令控制器，达到机械限位开关的精确控制和数据传输等功能于一体。通过仪表的精确控制和机械限位的控制的双保险，以达到闸门控制自动化的可靠性、安全性，从而保证整个系统实现启闭机正常的自动化控制。其流程图如图1所示。

图1 闸门控制流程图

2.3 安全保护

系统具备防雷、抗干扰功能，设有误操作保护。同时在设备运行过程中对闸门上下限位位置、承压情况、偏载情况进行分析，以完善保护机制。

2.4 通信功能

通过水利专网实现监控系统与上级主管防汛会商系统的数据通信，实时传输数据及接收防洪调度命令。预留的第三方标准通信接口，可实现与第3方仪表或自动控制设备的通信（可扩展实现手机、掌上电脑等移动终端控制的功能）。

3 视频监控系统

视频监控系统由摄像、传输、显示及控制四个主要部分组成。视频服务器具有数字视频压缩技术，技术先进、性能稳定、质量可靠、操作方便、网络功能强大。经水利专网传输，上级主管部门可以通过防汛会商系统实时观看监控画面。

退洪闸监视系统按监控部位分为2 部分，第1部分为闸门运行状态监视，共由30 台数字化枪式摄像机组成，分别设置在每孔固定位置。可以通过画面实时监视每扇闸门的运行情况。第2 部分为工况监视，可以对上、下游水面，备用电源（发电机组）、高低压配电室、中央控制室等重要场所、设施设备的运行状态实时动态监视。

4 运用效果

荆山湖退洪闸管理部门需参照水闸布置所在地的实际情况，设定科学合理的设计参数，确保所设计的方案能够满足当地环境需要，并确保系统可以安全运行，从而发挥出水闸信息化优势。通过自动化监控系统优化荆山湖退洪闸工程闸门起闭程序，并完成信息数据有效收集、归拢等任务，对闸门启闭、水流水位变化、故障诊断等信息作出梳理，即时分析、掌握各项信息数据的变化情况，确保限位保护、系统自检、故障报警等作业能够有效开展。视频监控能够支持动态化信息更新，如水位变化、闸门情况、设备运行、电力安全等方面，确保在日常管理中能及时发现故障问题，减少安全隐患，强化对事故易发点的管控，提高荆山湖退洪水闸工程整体性能。

2007年，淮河流域遭遇历史罕见的大洪水，根据防汛指挥部调度命令，首次启用荆山湖进、退洪闸，共调蓄洪水3.5 亿m3，其中退洪闸反向进洪1.5 亿m3，退洪3.5 亿m3。自动化监控系统和视频监控系统的使用确保了荆山湖退洪闸在行蓄洪期间的安全运行。

5 结语

信息化技术在荆山湖退洪闸工程中的应用，大幅度提高了工程管理水平，在运行管理中可以实时掌握、分析、利用水雨情和工情信息，从而更加准确、有效地评判水利工程实际工况，为工程安全运行和发挥效益提供保障。下一步退洪闸管理处将做好对信息化硬件设备的优化升级以及信息系统的完善，提升安全性、稳定性与经济性，通过信息系统高效运转最大化降低荆山湖退洪闸风险发生率，促进和提高水闸工程信息化水平迈向一个新的台阶■