提升水閘自動(dòng)化系統(tǒng)安全的路徑探究

杜 巍

(安徽省茨淮新河工程管理局，安徽 蚌埠 233000)

水閘自動(dòng)化系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控，可以顯著提高水閘管理效果，在信息化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中，完成水閘無(wú)人自動(dòng)值守、少人值守的目的。近些年，我國(guó)新修建或新加固改建的水閘中大部分已配置自動(dòng)化系統(tǒng)，大幅提升水閘管理質(zhì)量[1]。水閘自動(dòng)化系統(tǒng)可以分為兩部分，即視頻監(jiān)控和微機(jī)監(jiān)控，其中前者具備即時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程錄像回放等功能，可以全方位監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)狀況，如船只、漂浮物、水位、流速、工作人員在崗情況；后者具備測(cè)控、自動(dòng)運(yùn)算、記錄歸檔、實(shí)時(shí)查詢(xún)、遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ堋?/p>

1 水閘自動(dòng)化系統(tǒng)存在的安全問(wèn)題

1.1 設(shè)計(jì)方案上的不足

近年來(lái)水閘系統(tǒng)化設(shè)計(jì)不科學(xué)的情況屢有發(fā)生，這也是水閘面臨安全隱患的一項(xiàng)主要原因。水閘自動(dòng)化可以滿(mǎn)足少人值守或無(wú)人值守的需要，能夠?yàn)樗l管理降低成本支出，但同時(shí)該模式需要以智能化技術(shù)為基礎(chǔ)，這就需要在自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中保持謹(jǐn)慎性、規(guī)范性和精確性，規(guī)避可能產(chǎn)生的各項(xiàng)差錯(cuò)。但現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)關(guān)于水閘自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未完善，這也導(dǎo)致在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)不合理之處，應(yīng)首先關(guān)注整體設(shè)計(jì)框架是否滿(mǎn)足該水域?qū)嶋H情況，重點(diǎn)考慮安全冗余量等，考慮配置何種規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化設(shè)備，掌握水域相關(guān)參數(shù)，如水位高低、水域面積、漲落潮等[2]。但目前不少設(shè)計(jì)部門(mén)并無(wú)此理念，在參數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)缺乏信息整合分析，造成系統(tǒng)整體構(gòu)建缺少科學(xué)性、點(diǎn)位采集較少，對(duì)水域環(huán)境缺少了解，導(dǎo)致水閘自動(dòng)化系統(tǒng)未能充分發(fā)揮自身功能。

1.2 硬件設(shè)備不完善

從整體角度而言，水閘自動(dòng)化系統(tǒng)具備較高復(fù)雜性，包括眾多設(shè)備儀器，且引入多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)工具，當(dāng)前硬件設(shè)備不完善是影響水閘自動(dòng)化管理效果提升的一項(xiàng)原因。水閘自動(dòng)化系統(tǒng)硬件主要包括主機(jī)服務(wù)器、交換機(jī)、編碼設(shè)備、監(jiān)控儀器等，但國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)這些硬件的生產(chǎn)制造能力相對(duì)不高，不少內(nèi)部零件需通過(guò)進(jìn)口方式完成購(gòu)買(mǎi)，而不同設(shè)備制造商的材料選用、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量存有一定差別，對(duì)應(yīng)的內(nèi)置系統(tǒng)也并不相同，因此在組裝時(shí)容易出現(xiàn)不兼容的情況，對(duì)系統(tǒng)使用安全性、穩(wěn)定性造成影響[3]。在系統(tǒng)硬件配置過(guò)程中，需對(duì)設(shè)備設(shè)施所使用的具體環(huán)境也形成一定要求，若濕度較大、電磁波動(dòng)、雷擊、漲落潮等現(xiàn)象存在，也會(huì)對(duì)設(shè)備性能使用形成影響，但目前國(guó)內(nèi)水閘管理系統(tǒng)技術(shù)人員綜合能力不足，在硬件設(shè)備篩選、評(píng)估、檢修開(kāi)展過(guò)程中暴露出專(zhuān)業(yè)技術(shù)不扎實(shí)、處理經(jīng)驗(yàn)欠缺等問(wèn)題，也較少按照環(huán)境特征作出硬件選擇，致使硬件使用壽命短、故障多，不光導(dǎo)致成本浪費(fèi)，也對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成安全隱患。

1.3 軟件設(shè)備不完善

水閘自動(dòng)化系統(tǒng)中的硬件一般為零部件設(shè)備等，而軟件則主要包括系統(tǒng)內(nèi)置的操作軟件等。自動(dòng)化系統(tǒng)具備較高智能性和科學(xué)性，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)信息作出整理、分析和傳輸?shù)F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)所開(kāi)發(fā)的水閘自動(dòng)化系統(tǒng)軟件普遍存在智能化、標(biāo)準(zhǔn)化不足的情況，兼容水平也較低，在開(kāi)展軟件開(kāi)發(fā)與編程時(shí)，容易出現(xiàn)內(nèi)置軟件不夠完善、執(zhí)行程序閉合效果差、系統(tǒng)效能較低、安全系數(shù)不高等問(wèn)題，在系統(tǒng)運(yùn)行階段面臨穩(wěn)定性不佳、系統(tǒng)崩潰頻率高的情況，甚至引發(fā)硬件系統(tǒng)受損等，不僅導(dǎo)致修復(fù)成本增加，也對(duì)水閘自動(dòng)化管理工作開(kāi)展造成影響。

1.4 運(yùn)行管理過(guò)程存在弊端

在新社會(huì)環(huán)境下，水閘自動(dòng)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變了過(guò)往水閘管理模式，但同時(shí)也對(duì)工作人員操作理念、技術(shù)運(yùn)用、知識(shí)補(bǔ)充提出較多要求，由于現(xiàn)階段工作人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)不完善、水閘管理體系也存在缺陷，導(dǎo)致在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)面臨較多問(wèn)題。當(dāng)前國(guó)內(nèi)缺少水閘管理人才，大部分員工年齡較大，傳統(tǒng)管理理念較難轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)新技術(shù)的積極性也較弱[4]。此外水閘管理機(jī)構(gòu)在內(nèi)部規(guī)章制定過(guò)程中對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行缺少關(guān)注，未形成詳實(shí)的崗位說(shuō)明書(shū)。因此國(guó)內(nèi)水閘自動(dòng)化系統(tǒng)盡管得到廣泛普及，但在軟件運(yùn)行、系統(tǒng)修復(fù)、硬件更新時(shí)往往面臨較多困難，這也造成系統(tǒng)安全性下降，容易產(chǎn)生各項(xiàng)故障。

2 提升水閘自動(dòng)化系統(tǒng)質(zhì)量的建議

為全方位展現(xiàn)水閘自動(dòng)化系統(tǒng)作用，突出其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，可以從整體設(shè)計(jì)、硬軟件配置、員工管理等方面提升其安全性，確保系統(tǒng)運(yùn)行處于可靠、穩(wěn)定、高效的環(huán)境下。

2.1 完善設(shè)計(jì)方案

隨著技術(shù)進(jìn)步和自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用范圍擴(kuò)大，設(shè)計(jì)人員需積極提高自身專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)，不斷完善與自動(dòng)化系統(tǒng)有關(guān)的設(shè)計(jì)技能水平。目前水閘自動(dòng)化系統(tǒng)基于少人值守或無(wú)人值守的原則開(kāi)展各項(xiàng)工作，因此需要將提高設(shè)備自動(dòng)化能力、減少人工參與作為主要目標(biāo)，這就需要系統(tǒng)具備較高安全性和穩(wěn)定性。因此設(shè)計(jì)崗位人員在系統(tǒng)構(gòu)建中，需根據(jù)水閘當(dāng)?shù)貙?shí)際參數(shù)，結(jié)合具體環(huán)境和水域要求，既要滿(mǎn)足實(shí)用性要求，也要具備足夠的安全性。一般在通訊組網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，選用環(huán)狀結(jié)構(gòu)以便于信號(hào)接發(fā)。在實(shí)施前階段材料信息收集時(shí)，可考慮對(duì)材料參數(shù)作出分析，并結(jié)合模型演進(jìn)和仿真模擬，確保各點(diǎn)位信息得到充分采集，使得系統(tǒng)具有足夠數(shù)據(jù)加以分析。

2.2 做好硬件設(shè)備的選擇工作

在進(jìn)行水閘自動(dòng)化系統(tǒng)硬件選擇時(shí)，可考慮選用穩(wěn)定性出色、性能齊全、安全參數(shù)高的設(shè)備，同時(shí)也需要關(guān)注設(shè)備之間的兼容性、環(huán)境要求和使用壽命要求等。電氣設(shè)備繼電保護(hù)器一般需要滿(mǎn)足過(guò)載、過(guò)壓等要求，通過(guò)迅速斷電的方式提高安全性，通常可以配置機(jī)械連鎖或電氣連鎖，避免由于誤操作引發(fā)安全隱患。在硬件配置中，可在遠(yuǎn)程控制室內(nèi)布置“急停”操作按鈕，確保在自動(dòng)控制出現(xiàn)失靈時(shí)，可通過(guò)人工操作的方式完成操控[5]。自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在配備時(shí)，需根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)信息需要，設(shè)定儀器種類(lèi)，選用合適的傳感器，通常上述設(shè)備自身的穩(wěn)定性和有效性直接關(guān)乎自動(dòng)化系統(tǒng)整體安全性，例如閘位儀靈敏度、電流表精準(zhǔn)度等。完善的接地系統(tǒng)可以為自動(dòng)化系統(tǒng)提供安全環(huán)境，同時(shí)需配置防雷擊、防浪涌等專(zhuān)用設(shè)備。在硬件配置和檢查過(guò)程中，需關(guān)注限位開(kāi)關(guān)有效性，定期作出檢修，及時(shí)更換失靈開(kāi)關(guān)，并配置備用控制器。卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)在配置和使用時(shí)，需確保安全開(kāi)度，并設(shè)定最高限位；螺桿式啟閉機(jī)可設(shè)定最低限制和最高限位；也可采取脫口保護(hù)的方式提高機(jī)械保護(hù)效果。

2.3 提升軟件性能

在水閘自動(dòng)化系統(tǒng)中，軟件應(yīng)用是重點(diǎn)組成部分，通常軟件系統(tǒng)不光需要滿(mǎn)足技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、穩(wěn)定性強(qiáng)、拓展效果好等特點(diǎn)，也需要符合易操作、易維護(hù)等要求。軟件安全具體包括系統(tǒng)自身安全和自動(dòng)化系統(tǒng)的整體安全，其中前者主要指防病毒、防黑客，后者主要是指確保設(shè)備安全。

提升軟件性能需重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備保護(hù)、安全管理等內(nèi)容，按照水閘自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行需要，在軟件應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)工程檢測(cè)、限位保護(hù)、卡阻保護(hù)、故障報(bào)警等工作。在軟件設(shè)計(jì)和編程階段，需明確具體的方案框架，以目標(biāo)為導(dǎo)向布置模塊，并確定各項(xiàng)基礎(chǔ)參數(shù)和完善故障自檢能力，尤其需要關(guān)注如何提升系統(tǒng)安全性。

這是由于軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)結(jié)束并交付使用后，再進(jìn)行改動(dòng)則較為困難。當(dāng)前軟件系統(tǒng)往往對(duì)過(guò)程監(jiān)控涉及較少，且缺少全面的故障報(bào)警功能。此外水閘自動(dòng)化系統(tǒng)通常需配置網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程瀏覽功能，在外網(wǎng)防護(hù)效果不佳的情況下，部分防毒軟件會(huì)將正規(guī)控制程序視作病毒，并作出刪除處理，因此需配置合適科學(xué)的防侵軟件。

軟件系統(tǒng)在應(yīng)用階段可以作出完善和升級(jí)，通常自動(dòng)化系統(tǒng)管理者在察覺(jué)系統(tǒng)不足或程序組件缺陷或需要更新時(shí)，需通知由原設(shè)計(jì)人員進(jìn)行解決。若由其他設(shè)計(jì)工作人員進(jìn)行處理，則可能會(huì)造成系統(tǒng)銜接不暢，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行混亂或引發(fā)崩潰。

水閘自動(dòng)化系統(tǒng)管理人員需掌握軟件重裝、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)調(diào)試、數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃寄埽凑詹僮鳝h(huán)境需要作出系統(tǒng)升級(jí)后拓展，以提升系統(tǒng)使用安全性，為系統(tǒng)有序運(yùn)行創(chuàng)造條件。

2.4 提升相關(guān)人員的管理水平

充分展現(xiàn)水閘自動(dòng)化系統(tǒng)功效，離不開(kāi)水閘管理單位提高工作人員專(zhuān)業(yè)水平。管理部門(mén)需健全管理規(guī)章、操作清單、監(jiān)護(hù)項(xiàng)目，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息記錄、整合和傳輸，切實(shí)降低人為操作失誤。可安排專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行管理，同時(shí)投入資源落實(shí)員工在職培訓(xùn)，并明確系統(tǒng)操作權(quán)限。管理人員需提高巡查力度，定期對(duì)水閘自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行檢修，及時(shí)察覺(jué)存在的安全隱患，并采取具有針對(duì)性的方式作出整修或升級(jí)，且需制定應(yīng)急預(yù)案，定期開(kāi)展安全事故演練，確保在面臨突發(fā)事件時(shí)可以迅速、有效的完成應(yīng)對(duì)，將事故損失控制在最小范圍。在實(shí)際操作過(guò)程中應(yīng)盡可能選擇輸入閘門(mén)開(kāi)度的控制模式，避免在開(kāi)閉環(huán)節(jié)出現(xiàn)通訊中斷的情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

水閘自動(dòng)化系統(tǒng)近年來(lái)獲得社會(huì)各界關(guān)注，在智能化、高效化的控制模式下大幅提升工作效率，但同時(shí)也存在一定的安全隱患，需根據(jù)現(xiàn)有安全弊端作出有效處理，確保水閘自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能夠處于安全、穩(wěn)定、高效的環(huán)境。