颍河河道管理信息化建设探讨

王馨

（颍上淮河河道管理局，安徽 阜阳 236200）

1 概述

颍河是淮河最大的支流，全长620km。流域范围北抵黄河南堤，西北邻黄河支流伊、洛河，西南与汉水水系的唐白河流域分界，南与洪汝河、谷河、润河地区接壤，东北与涡河、西淝河水系相邻。颍河上建有阜阳闸枢纽和颍上闸枢纽。水闸是河道管理的重要单位。通过在河道上修建水闸，可以控制河道流量及调节上下游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水等需要。颍河段有多个小型涵闸，河道堤防线路长，流域影响范围大，信息化建设对于河道管理有较好的应用价值。

2 颍河河道管理难点

2.1 河道违法采砂屡禁不止

颍河河道内砂量较为丰富，建筑行业需求量大，催生了违法采砂行业链，给河道管理带来了困难。对于采砂频发的地域，管理人员往往要数次巡查或夜间突袭，才能达到较好的震慑效果。

2.2 堤防滩地违建情况多

在河道管理范围内，滩地及堤防对河道安全影响较大。由于河道战线长，河道涉及的滩地及堤防区域内建设单位对于建设工程报备程序不熟悉或其他原因导致违建情况时有发生。管理人员很难第一时间发现，从而导致清理违章建筑需要较大的时间及成本。

2.3 管理工作的难点

日常的河道管理中，需要对河道情况进行定期巡查，一般模式为车辆堤防巡查和船只沿河巡查结合。但面对日益复杂的河道“四乱”情况，需要引入遥感、无人机等更高效率的巡查方式。

3 颍河河道管理信息化建设内容

3.1 水闸供配电系统

1）大型水闸供配电现状。颍河上现有两大节制闸——颍上闸、阜阳闸。颍上闸为24 孔卷扬提升水闸，阜阳闸为12 孔卷扬提升水闸（中间4 孔为浅孔加深孔组合），两座水闸分别处于阜阳市区、颍上县区中心，水闸及管理处使用单独的变压器进行供电，供配电与市电为同一系统，运行较为稳定。为防止汛期降雨引起的断电，采用柴油发电机做备用供电。通过和当地供电部门合作，具备专用供电车临时供电能力。水闸启闭机还备有手摇接入装置，当自动控制、电源保障出现问题时，还可以通过手摇控制闸门启闭。

2）小型水闸供配电现状。颍河沿岸的小型水闸由于远离乡镇，供电成本较高，启闭闸门采用手摇或柴油发电机临时供电；为了确保流域整体水资源调度有序可靠，需要对闸门进行更为精确及频繁的调度启闭。为满足小型水闸启闭供电需求，根据实际情况新建专用变压器或敷设供电线缆，保障了水闸的稳定供电。

3）不间断电源（UPS）的使用。水闸或者水闸管理单位一般采用城乡居民用电，特殊情况下断电可能会影响流域水资源调度。UPS 在市电停电时能将蓄电池直流电源逆变成为交流电继续为负载供电，一般要求后备时间为2 小时以上；市电电压容易受到电力输送线路的距离影响，离变压器较近的用电点电压较高，反之则较低，UPS 可以提供稳定电压；市电的正常频率为50Hz，部分情况下市电频率可能会有波动，UPS 可以通过滤波功能稳定电源频率。目前颍河河道部分管理单位已布设不间断电源（UPS），能有效保证水闸信息化系统的电源稳定。

3.2 视频监视系统

1）常用设备。视频监控的前端设备一般为IP 高清摄像机，按照使用场景可以分为室内外云台球机、半球机、枪机等多种类型，后端存储设备为硬盘录像机。当前端设备数量较多或者分部较为分散时，可以使用多台硬盘录像机进行存储管理，也可以使用视频管理平台同时在线监控多台硬盘录像机及多台摄像机，通过平台进行视频展示、回放、分析等。

2）系统架构。河道管理特点是线路长、跨度大，需要视频监控的场景多而散。随着信息技术的进步，视频编码存储技术也有校大的提升，网络上交换机、路由器等网络设备的交换容量也在增加，从技术层面上已经具备视频监控大规模使用的条件。河道监控适宜建设以水闸为基础的本地集成监视，以本地为存储单元，再通过专线网络进行视频平台集成。

由于位置原因，偏远河道上视频监控点电力供应及网络通信成本较高。网络通信可以采用5G 通信流量卡代替，电力供应可以采用太阳能或风力发电互补的方式代替，建设综合成本可以得到有效控制，相比传统电力供应、网络通信方式的成本降低50%以上。

3）重点监控。水闸需要对某些区域进行重点监控，而一般需监控的区域地处偏远，无补充照射光源。这时可以选择使用黑光球机或者红外球机，同时对视频进行后台AI 分析，通过AI 分析区域内的异常情况类型。闸门前后安装上下游摄像机、闸门摄像机等，确保开闸过程无监控死角，防止安全事故发生。

4）移动视频。固定视频可以实现24 小时无间断监控，但由于成本限制，会出现监控上的死角；移动监控可以通过车载或者无人机搭载视频吊舱方式，弥补固定视频的死角，但无法实现24 小时的无间断监控。通过两种监控方式的配合使用，可以实现有效河道24 小时无死角视频监控。

3.3 闸门现地/远程控制系统及水工情监测

闸门的控制模式分为本地手动、本地触摸屏、远程单控、远程成组集中控制等模式。大型水闸的闸门启闭，远程单控、远程成组集中控制两种模式使用频次较多，往往一天内要数次启闭闸门来调节流量及上下游水位。

闸门控制启闭分电气控制和自动控制，现地控制柜（LCU 柜）提供现场控制功能，能够直接对现场设备进行操作和监控。一般1 台LCU 柜可以控制1 台启闭机或者多台启闭机。

大型水闸的闸门启闭成组控制，根据力学结构的稳定要求，按照规程要求开启闸门时先开启中间闸门，间隔闸门成组开启；关闭闸门相反，间隔闸门成组关闭，中间闸门最后关闭。汛情发生时，水闸的控制往往由上级单位根据流域内水位情况统一调度。水闸管理单位需要采集本地的水情、工情信息，以辅助上级部门做出正确判断。

LCU 柜自动化功能主要有：

1）数据采集与处理

主要包括水位、闸位、温度、电流、电压以及各种状态值的采集与处理。闸位计安装在闸门启闭机传动装置上，能实时检测闸门的高度值，并上传给现场直接测控级设备的测量单元分析、计算和存储。

2）一般状态监测

在水闸上、下游安装有水位传感器，能实时采集水位数据，并给予相应的处理和存储。闸门状态数据包括闸门的上升、下降、全开、全关、启闭告警、荷重保护、限位保护、过载保护等状态。

3）电流、电压、温湿度监测

LCU 柜集成综合电力仪表，并配置了电流、电压变换器，能实时监测启闭机的电流和电压的稳定性，包括欠压和过压情况，为启闭操作提供参考数据；电流的变化量同时也反映了监测启闭机的工作状态。LCU 柜装有温度、湿度等传感器，用以实时监测启闭机室LCU 柜的工作环境状况。

3.4 数据平台

通过水利基础数据库，可实现对河流、湖泊、水库、沟道、测站、水电站、水闸、泵站、堤防等水利对象和涉水对象的水利基础信息的集中存储与管理。在整合成果的基础上进行业务属性、空间属性和对象关系的扩展，结合颍河河道的基础数据进行全新整合。水利对象和涉水对象相对稳定的属性信息和对象之间的关系信息都存储在基础库中。

4 结论

河道管理信息化建设可以有效提升管理效率，实时开展工程监控和预警，通过构建基础数据库，为水资源调度、水旱灾害防御、水生态文明建设等工作提供决策数据。颍河河道管理部门将按照安徽省水利厅全力实现规范化、大力推进数字化、逐步实现智慧化的总体部署，持续从基础数据、业务应用、建设标杆几个方面同步进行，推动信息建设与技术管理协同创新发展，进一步提高颍河河道管理的科学性、有效性，为颍河河道管理现代化和智能化奠定基础