阜寧船閘智能無(wú)線便捷控制系統(tǒng)研究及應(yīng)用

摘 要：船閘運(yùn)營(yíng)管理中，如何提高船閘操作的便捷性和操作人員的工作效率，是一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。文章結(jié)合阜寧船閘工程，研究船閘特點(diǎn)，提出一種無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)，通過(guò)手機(jī)APP的應(yīng)用，為船閘提供了一種新型的控制方案。使船閘管理水平得到進(jìn)一步的提升。

關(guān)鍵詞：船閘；控制；無(wú)線；APP

阜寧船閘位于鹽城阜寧縣陳集鎮(zhèn)境內(nèi)，蘇北灌溉總渠距通榆河約23公里處，與阜寧水電站、阜寧腰閘并列橫跨蘇北灌溉總渠。阜寧船閘和阜寧水電站于1975年建成投入使用。2016年左右進(jìn)行改造重建。阜寧船閘承擔(dān)著蘇北灌溉總渠、射陽(yáng)河及通榆河的交匯貫通、水位調(diào)節(jié)、航運(yùn)保障等任務(wù)。

現(xiàn)階段我國(guó)大部分船閘，包括阜寧船閘機(jī)電控制系統(tǒng)普遍采用集散控制系統(tǒng)，以人工現(xiàn)地控制為主，操作人員平日既要船閘控制操作，又要兼顧船閘安全巡視，十分不便。隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，本文針對(duì)船閘機(jī)電控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，構(gòu)造了一種智能無(wú)線船閘便捷控制的新型控制方式，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及關(guān)鍵問(wèn)題等方面進(jìn)行了分析和探討。

1 總體思路

目前，國(guó)內(nèi)大部分船閘控制方式為集散控制系統(tǒng)。其主要方式是在閘首機(jī)房或監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)置操作按鈕或控制計(jì)算機(jī)。船閘操作人員能在閘首機(jī)房或監(jiān)控中心內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)船閘的操作、視頻查看、調(diào)度管理等。

傳統(tǒng)機(jī)電控制方式?jīng)Q定了操作人員只能在固定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)船閘的控制。船閘控制操作的同時(shí)需兼顧船閘安全巡視，十分不便，特別是在緊急情況，操作人員必須從現(xiàn)場(chǎng)趕回操作室進(jìn)行船閘閘/閥門(mén)的急停操作，延誤應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間，容易造成重大損失。同時(shí)，對(duì)于船閘管理人員，不能隨時(shí)隨地查看船閘的重要參數(shù)、視頻圖像等重要信息，不利于對(duì)船閘進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管。

為打破傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中對(duì)船閘控制、管理的局限性，基于“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+”船閘的發(fā)展理念的智能無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)。考慮將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、船閘電氣控制、GIS等信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與船閘運(yùn)營(yíng)過(guò)程有效的結(jié)合，開(kāi)發(fā)基于移動(dòng)端的船閘運(yùn)行監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端對(duì)于船閘運(yùn)行狀態(tài)的無(wú)線圖形化監(jiān)管。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

智能無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)主要由室外無(wú)線AP、PLC、手持終端（含軟件）、流媒體服務(wù)器、手機(jī)APP等組成。

在船閘上、下游閘首機(jī)房分別設(shè)置一套室外無(wú)線AP，在船閘閘區(qū)范圍內(nèi)組成閘區(qū)全覆蓋的無(wú)線網(wǎng)，定制的手持終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與機(jī)房?jī)?nèi)的監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信，通過(guò)監(jiān)控主機(jī)的上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)船閘的控制等功能。

同時(shí)，在監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)置流媒體服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)船閘對(duì)外的信息發(fā)布功能。管理人員在手機(jī)端安裝APP并通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程船閘運(yùn)行數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控等查看功能。

3 系統(tǒng)功能

智能無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)主要通過(guò)手持終端實(shí)現(xiàn)對(duì)船閘的無(wú)線控制，其功能通過(guò)在手持終端/手機(jī)安裝APP的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)合阜寧船閘的實(shí)際使用需求，智能無(wú)線便捷控制系統(tǒng)目前考慮了以下功能。

3.1 閘閥門(mén)控制功能

智能無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)在閘區(qū)內(nèi)任何無(wú)線網(wǎng)覆蓋的區(qū)域均可通過(guò)手持終端/手機(jī)軟件。實(shí)時(shí)了解船閘閘閥們的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、水位情況及紅綠燈的狀態(tài)，對(duì)閘、閥門(mén)進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。并可在緊急情況下實(shí)現(xiàn)急停功能。使操作人員的操作不僅局限于閘首機(jī)房或集控室內(nèi)。在日常巡查等情況下均可實(shí)現(xiàn)船閘的控制。使控制方式更加靈活、方便。操作時(shí)對(duì)船閘的狀態(tài)了解更為直觀。

3.2 監(jiān)控視頻查看功能

目前視頻監(jiān)控圖像可在集控中心及帶操作室的閘首機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。為滿足智能無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)在室外操作時(shí)對(duì)視頻的查看功能要求，系統(tǒng)考慮設(shè)置視頻監(jiān)控模塊。通過(guò)手持終端/手機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)船閘重要工作區(qū)域的視頻查看。同時(shí)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可通過(guò)流媒體服務(wù)器傳輸至互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)船閘管理人員外出辦公等情況下，僅需連接互聯(lián)網(wǎng)便可通過(guò)手機(jī)APP對(duì)船閘視頻進(jìn)行查看，直觀了解船閘的運(yùn)行情況。

3.3 綜合語(yǔ)音通信功能

目前船閘設(shè)置了無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)及有線廣播系統(tǒng)。本工程將通過(guò)無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)軟件對(duì)以上系統(tǒng)進(jìn)行集成。操作人員通過(guò)手持終端可實(shí)現(xiàn)手持終端間對(duì)講，通過(guò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)廣播主機(jī)（通信接口）對(duì)上下閘首廣播實(shí)現(xiàn)分區(qū)廣播功能。通過(guò)甚高頻電臺(tái)與附近船舶實(shí)現(xiàn)雙向語(yǔ)音對(duì)講功能。

3.4 決策分析功能

無(wú)線船閘便捷控制系統(tǒng)軟件讀取船閘控制系統(tǒng)監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及趨勢(shì)分析、運(yùn)行操作記錄及統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行及故障報(bào)表等重要數(shù)據(jù)報(bào)表。用于船閘管理人員遠(yuǎn)程了解船閘的運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

APP軟件顯示效果如圖1所示。

4 關(guān)鍵技術(shù)研究

船閘控制系統(tǒng)是船閘安全運(yùn)行的關(guān)鍵，智能無(wú)線船閘研究關(guān)鍵技術(shù)需重點(diǎn)考慮的船閘控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。本系統(tǒng)實(shí)施時(shí)主要采用了如下幾種方式保證系統(tǒng)的安全性：

（1）在手機(jī)APP的控制操作時(shí)，對(duì)操作權(quán)限進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)要求必須是采用定制機(jī)并登陸船閘控制系統(tǒng)專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的用戶才能對(duì)船閘控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，杜絕遠(yuǎn)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)/4G信號(hào)等對(duì)船閘進(jìn)行操作。保證只有船閘現(xiàn)場(chǎng)工作人員才能對(duì)船閘操作。

（2）對(duì)船閘控制系統(tǒng)專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用隱藏SSID的形式，使船閘附近的用戶無(wú)法搜索該無(wú)線網(wǎng)，防止“蹭網(wǎng)”等情況的發(fā)生。

（3）船閘控制系統(tǒng)專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)綁定手持終端的MAC地址，只有固定的手持終端才能登陸該無(wú)線網(wǎng)。提高系統(tǒng)可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

阜寧船閘打破傳統(tǒng)控制模式，采用的智能無(wú)線便捷控制系統(tǒng)，有效地使提高船閘便捷控制水平和操作人員的工作效率，同時(shí)極大提升船閘緊急情況下的應(yīng)急水平，對(duì)阜寧船閘今后的高效運(yùn)行管理具有重要意義。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，必將在船閘中得到更廣泛的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：王瑞（1983-），男，漢族，工程師，主要從事高速公路及水運(yùn)機(jī)電專業(yè)、交通ITS等方面的研究。