淺談水利船閘自動化系統

李 曼 葉建光 徐 瑋

(江蘇省淮沭新河管理處，江蘇 淮安 223005)

淺談水利船閘自動化系統

李 曼 葉建光 徐 瑋

(江蘇省淮沭新河管理處，江蘇 淮安 223005)

鹽河北閘管理所集防洪、灌溉、航運功能于一體，日常工作中航運占大部分。隨著時代的進步，該所為方便航運工作的開展，安裝了一套自動化系統，包括收費、開關閘、安防監控3個部分，現對此進行詳細分析。該系統在使用過程中既節省了人力，又提高了工作效率，同時也能很好地保障日常工作的正常開展。

自動化系統；收費；開關閘；安防監控

0 引言

鹽河北閘位于灌云縣侍莊鄉境內的新沂河北大堤上(92.3 km處)，與鹽河南閘共同構成了鹽河穿過新沂河的航道，航道設計標準為Ⅴ級，是集防洪、灌溉、航運功能于一體的綜合性水利工程。該閘始建于1970年10月，加固于1998年11月，1999年6月加固完畢。

鹽河北閘老式的工作模式為：船只到達停泊區后船民上岸來到距離較遠的收費大廳登記繳費，收費人員憑借船民手中的船只登記簿進行人工收費并交予收費憑證。收費完成后，收費人員通知調度人員開閘放船。調度人員根據當時的水情、船情，指揮上下閘首閘門運行工開關閘，指揮船民過閘。船只過閘時船民還要向驗票人員出示繳費憑證。停泊、登記、操作、調度、過閘，每個環節都繁瑣復雜、耗費時間。為方便航運工作的順利開展，鹽河北閘管理所現使用一套自動化系統，包括收費、開關閘、安防監控3個部分。

1 自動化系統介紹

過往船只通過船閘需登記繳費，以往的人工登記速度慢、效率低，并且容易出錯。船民由于急于過閘，在漫長的等待中，容易跟其他船民或者工作人員發生矛盾。

鹽河北閘通航時調度人員統一調度，需要掌握大量的信息，如水位、閘門開高等，從而做出正確的安排，指揮上下閘首閘門運行工開關閘，指揮船民有序進閘、停泊、固定、出閘。期間一系列事情必須井然有序、有條不紊，稍不注意就很容易出事。

鑒于以上原因，為方便通航工作及廣大船民，我處結合北閘實際情況編寫了一套自動化收費程序，設計安裝了自動化開關閘系統。

水利行業工作人員較少，所管面積較大，船閘人流量大，很難顧全船閘的方方面面，船閘單位與過往船民打交道，又牽涉到收費問題，因此鹽河北閘設計了安防監控系統。通過監控設備既監督了工作人員的工作，也能保護工作人員，使收費工作公開化。同時通過安防監控系統，操作人員能實時地觀察到上下游船只的停泊情況及船只通航過程，及時做出合理的安排。

如圖1所示，自動化控制室裝有PLC控制柜、通信網絡和3個操作平臺，啟閉機房安裝開關閘控制系統和數據采集系統，啟閉機房、上下游河道、閘室、閘門等處安裝監控設備。

圖1 鹽河北閘自動化系統布置圖

自動化控制需要3個操作平臺，在控制室內安裝3臺專用電腦，1臺完成自動化收費，1臺進行自動化開關閘控制，1臺實時顯示監控視頻。如圖2所示，操作人員使用操作平臺收取過閘費用，通過安防監控視頻觀察上下游船只數量，確認船只全部登記后，利用操作平臺讀取實時數據，合理安排船只過閘。

圖2 鹽河北閘自動化系統結構圖

2 自動化收費

以往的人工收費最大的問題就是信息混亂，所收費用計算繁雜，提供票據手續繁瑣。為此，自動化收費系統設置了專有信息庫，利用收費操作平臺調出數據，收取費用后打印收費憑證。

2.1 信息庫

我們建立了收費信息庫，把來往船只逐一編號，把噸位、船主姓名、船號等信息詳細記錄在冊。在登記時，船民只需報出船的編號或者船號，電腦就可以自動查詢出船的信息，然后再根據該船此次的裝運情況自動計算出應繳的過閘費用。

2.2 收費操作平臺

收費操作系統提供多種查詢方式，如船名、姓名、簡碼、代碼等，船民只需提供任意的船只信息，操作人員就可以調出信息庫中相關信息。如圖3所示，收費系統會自動提取信息庫中的信息，根據顯示金額收取費用后，打印工作小票。

圖3 鹽河北閘船閘收費管理系統

2.3 工作小票

我們在專用微機上裝上1臺專用打字機，用于打印小票，小票一式3份，其上詳細記錄著船號、噸數、繳費數額、登記時間。小票打印過后，收費工作人員留存根，其余2份交予船民，待過閘時，船民再將其中一張小票交予監票人員。

3 自動化開關閘

鹽河北閘開關閘系統采用的控制方案可概括為可編程序控制器(PLC)+上位監控站。控制系統通過PLC對整個監控系統實現集中遠程控制。控制系統采用遠控及就地操作相結合的控制方式，程序控制包括系統投運、停運程序。通過操作員站進行監視控制，即通過CRT畫面和鍵盤對整個流程進行監視控制；整套開關閘流程及內外河水位、閘室水位、閘門開度等參數都在CRT屏幕上顯示出來；當參數報警時，在CRT報警窗口進行顯示；正常情況下通過CRT進行程序操作。這樣就減少了操作員的工作量，實現了方便可靠的控制室集中監控。

上位機監控系統的主要功能為多種顯示功能，并且所有圖形均為動態顯示，能實時、直觀地監控開關閘系統的運行狀態。多種顯示功能分別為船閘平面圖、上下閘首剖面圖的顯示，設備運行狀態的顯示，模擬量等參數的數字顯示，控制方式的顯示，報警的顯示，歷史報警查詢等。

自動化開關閘系統需要讀取水深、閘門開高等一系列的數據以便操作，鹽河北閘現有水位測讀機、測量閘門開高的傳感器及紅外線探測儀，用于全天候讀取、傳輸數據。

4 安防監控系統

安防監控是一門日益為人們所重視的新興專業，就目前的發展來看，其應用普及將越來越廣，科技含量將越來越高。

對于安防監控系統，根據系統各部分功能的不同，我們將整個系統劃分為7層，即表現層、控制層、處理層、傳輸層、執行層、支撐層、采集層。當然，由于設備集成化程度越來越高，對于部分系統而言，某些設備可能會同時以多個層的身份存在于系統中。

(1) 表現層是我們最直觀感受到的，它展現了整個安防監控系統的品質。如監控電視墻、監視器、高音報警喇叭、報警自動駁接電話等，都屬于這一層。

(2) 控制層是整個安防監控系統的核心，它是系統科技水平的最明確體現。通常我們的控制方式有2種，即模擬控制和數字控制。

(3) 處理層或許該稱為音視頻處理層，它對由傳輸層送過來的音視頻信號進行分配、放大、分割等處理，有機地將表現層與控制層連接起來。音視頻分配器、音視頻放大器、視頻分割器、音視頻切換器等設備都屬于這一層。

(4) 傳輸層相當于安防監控系統的血脈。在小型安防監控系統中，我們最常見的傳輸層設備是視頻線、音頻線；對于中遠程監控系統而言，我們常使用的是射頻線、微波；對于遠程監控而言，我們通常使用Internet這一廉價載體。

(5) 執行層是我們控制指令的命令對象，在某些時候，它和我們后面所說的支撐層、采集層不太好截然分開，我們認為受控對象即為執行層設備，比如云臺、鏡頭、解碼器等。

(6) 支撐層是用于后端設備的支撐，即保護和支撐采集層、執行層的設備。它包括支架、防護罩等輔助設備。

(7) 采集層是整個安防監控系統品質好壞的關鍵因素，也是系統成本開銷最大的地方。它包括鏡頭、攝像機、報警傳感器等。

5 結語

隨著時代的進步、科技的發展，自動化技術已逐步成熟，它無論是在人們的日常生活中還是在工業生產中都創造了很大的價值。通過使用自動化系統，我們切實體會到了它的快捷、準確及安全性。在此，作為自動化系統的受益者，筆者建議其他水利單位引進自動化系統，推動江蘇水利現代化發展的進程，另外也希望能在鹽河北閘的院區、倉庫、配電間等重要部位安裝監控系統，實時監控，更好地保障安全。

2014-06-18

李曼(1986—)，女，安徽淮北人，助理工程師，主要從事水利工程管理工作。