应用自动化系统有效提升过闸效率的探究

刘丽娟

（盐城市运东船闸管理所，江苏 盐城 223200）

船闸是水路通行中最常见的建筑物，属于水利枢纽的通航设施，广泛应用于现代水利工程。随着我国水运业的迅猛发展，内河航运量不断增加，船闸成为河道通行效率的控制性工程。由于天然河道的流量存在一定的不确定性，通常各段河道水位差较大，因此在水位集中跌落处建设船闸，不仅能对河道的水位、流量进行管控，而且能够满足过往船舶的航运需求。

盐城市运东船闸上游的京杭大运河，水位常年处于9.6～10.7m之间，而下游苏北灌溉总渠的水位则在4.5～6.4m之间，上下游存在4～4.5m的水位差，运东船闸通过输水廊道对闸室泄水、灌水以调节闸室内水位，来满足船舶通航需求。为提高过闸效率，结合信息技术，对新建船闸控制系统进行自动化设计。

1 工程概况

盐城市运东船闸位于江苏省淮安市淮安区南郊，于1976年12月兴建，为运东枢纽的重要组成部分，具有防洪、抗旱、航运等综合功能，限于当时条件，工程结构简陋、启闭闸门费时耗力，运行效率较低，船舶过闸必须登记并支付完费用后才能通过，人工登记缴费出错率较高，影响船舶通行效率；另外重复登记、量船、计算吨位等，导致办理过闸的时间较长，管理方式落后，严重制约着船闸的通航效率，旧船闸已不能满足船舶流量日益增长的需求。

为适应经济发展的需要，实施盐城市运东船闸除险加固工程，现已正式通航。拆建后的船闸闸室扩容为180m×23m（长×宽），单闸通货量可达5000余t，是连接京杭大运河与苏北灌溉总渠航运的单级船闸，与其左侧的运东闸、运东水电站和苏北灌溉总渠堤防，共同构成了运东闸闸下的防洪屏障。为了提升船闸的管理水平及运行安全性、可靠性和先进性，及时调度船舶，对新建船闸的自动化控制系统和视频监视系统进行设计，以提高过往船舶的过闸效率。

2 自动化控制系统

船闸自动化主要应用于船舶信息的登记、自动收费、智能调度和闸门自动启闭系统，用于登记、收费、调度和过闸的全过程控制。为进一步优化过闸流程，提升盐城市运东船闸窗口服务质量，本着安全可靠的原则，设计包含主控系统、参数设置、故障报警、监测系统和控制中心的自动化控制系统，使一切船闸中的指令都可以在自动化控制中心执行。

2.1 船舶信息数据库的建立

建立完善的船舶信息数据库，是提高船闸工作效能的首要任务。船舶首次过闸，需要凭《船舶检验证书》等合法有效证件进行登记和编号，详细准确地录入船舶相关信息，系统自动根据录入的船体长宽深等数据，快速准确地计算出船舶吨位和需要缴纳的费用。当已录入数据库的船舶再次过闸时，只需提供船名、船主姓名、编码等任一信息，就能够快速调出该船舶的相关数据，可以大大提高过闸效率。

2.2 自动化收费系统

盐城市运东船闸收费系统，是基于船舶完成登记以后的数据传递，不需要向收费人员再次提供船舶信息，工作人员只需按照系统中经调度复核确认的船舶计费信息和相关的收费标准进行收费即可。工作人员可以根据需要在系统中调取各类数据，系统还可根据数据自动形成报表，便于财务管理人员对收入变化进行动态测算。

盐城市运东船闸收费系统，已接入盐城市财政局开发建设的市级财政非税收入管理系统，增加了电子票据功能，完善了线上缴费渠道。船民可以在完成缴费后，自行下载、打印电子发票作为缴费凭证，彻底告别了手撕定额发票的历史。

2.3 自动化开关闸系统

启闭闸门是船闸正常运行的关键环节，开关闸门应采用自动化系统进行操控，通过控制程序操控闸门开闭，简化管理和控制方式，解放船闸管理人员和船员，更好地发挥船闸功能。开关闸系统主要由PLC控制室进行总体监控和远程控制。操作员通过监控画面对闸门进行监督控制，在控制系统中使用鼠标、键盘对开关闸系统进行控制。

控制系统采用远控和现地控制两种方式互相结合的方法，因运东船闸水位监测采用自浮球式水位传感器向系统发送信号，当自浮球被卡不能正确显示水位时，就需要人工现场观察确认，并在操作系统中人工启闭闸门，要求待船舶通过后及时查找故障来源。自动化开关闸系统为船舶的安全通行上了双保险，不仅减轻了操作人员的工作量，同时也让闸门控制更加便捷，从而实现安全高效的自动化控制。

3 视频监视安防系统

在上下游闸首分别设置机房并配置专人监控设备，对船舶通过情况进行全过程监控。在船闸控制单元，通过开关闸控制监控系统和数据采集系统，对经过的人员和船只进行全过程数据采集和管理。根据船闸运行的特点，将自动控制模式与手动控制模式相结合，保障船闸运行万无一失。

3.1 自动化监视系统

监视系统对船闸内所有参数进行全天候搜集与传输，并在电脑屏幕清晰地显示现场动态，操作人员能够通过实时切换系统，直观地监视闸内动态。显示功能包括设备运行状态、模拟参数数字、控制方式、报警系统等。

远程监测系统通过水位传感器、测量闸门启闭传感器和红外探测器等采集即时参数，闸门自动启闭系统能实时读取闸室内外水位等数据，待闸门两侧水位相同时方可打开闸门，监控系统能实时显示闸门开启过程的闸门开度、系统压力等数据。传感器的精度在船闸管理中尤为重要，传感器优劣直接影响船闸自动化控制水平。

3.2 安防监控系统

安防监控系统是对闸门启闭流程进行监督和控制，从各环节管理闸门开闭的应用系统。为顺利开展各项工作，提高安防效果，从七个层次对安防监控系统进行设计。第一层（表现层）是系统控制情况的直观显示层，包括监控显示电视墙、计算机、监视器、音频系统等。第二层是安防系统控制核心层，船闸控制采用模拟控制和数字控制两种方法。第三层是音频和视频层，对传送的音、视频信号进行分配和处理，并与控制核心层进行整合，控制闸门与船舶。第四层是数据传输层，要求快速、便捷、准确、经济，近距离采用视频线和音频线传播；中远程数据传输采用射频线、微波等方式；远程数据传递，采用互联网。第五层是执行层，是控制指令执行的设备层，如PTZ、镜头控制、云台、解码器输出等。第六层是支持层，包括记录和执行设备的保护和支持，包括支持、保护、覆盖等辅助设备。第七层是数据采集层，安全监控系统信息采集包括镜头、摄像头、报警传感器、背景指令系统等。

4 结语

自动化系统具有便捷、高效等优点，为船闸高效运行提供了技术支撑，为实现科学化、信息化、标准化管理提供了新路径。盐城市运东船闸管理所，为健全疫情常态化防控机制，持续做好水路疫情防控工作，实行船民“零接触、零上岸”过闸服务，对于非首次过闸的船舶，采用电话登记和远程缴费方式，实现了船舶全部过闸业务线上办理，全面提升了船闸安全便捷、有序放行的环境。