基于現代化技術的水閘運行管理應用研究

顧春鋒

（南通市新江海河閘管理所，江蘇 南通 226000）

隨著我國社會經濟的迅猛發展，水閘工程的更好運行需要加大現代化技術在該領域內的創新和應用。充分發揮現代化技術優勢，促進水閘工程科學技術水平的有效提升，能夠更好地滿足現當前水閘工程運行管理的需要。本文以新江海河閘為例，對現代化技術在水閘中的運用進行討論和分析。

1 新江海河閘概況

新江海河閘位于江蘇省南通市新江海河入江口上游1.8 km，由新閘和老閘所構成。其中，新閘建于2003年，位于老閘內河側，距入江口2200 m。老閘建于1976年，于新閘興建時同步改造加固，距入江口2000 m。新閘的主要功能為防洪、擋潮、排澇、引水灌溉，兼顧通航。老閘主要功能為通航時調節閘室水位。新老閘通過合理調度運用，在正常發揮引水、排澇、擋潮防洪功能的同時，更好地發揮了通航效益。新閘共三孔，總凈寬32 m，其中中孔凈寬12 m，為通航孔；兩邊孔凈寬10 m，東邊孔為輸水孔不通航，西邊孔為輸水孔，在特殊情況下可作通航孔。老閘共六孔，總凈寬42 m，東五孔每孔凈寬6 m，為輸水孔，西邊孔凈寬12 m，為通航孔。

新江海河閘新、老閘具體工程參數見圖1、圖2。

圖1 新江海河閘新閘立面圖

圖2 新江海河閘老閘立面圖

2 現代化計算機監控系統的應用

新江海河閘工程遠離市區，工程管理人員偏少，且改造后需要新、老閘聯合調度，日常工作中承擔著日益繁忙的通航任務。為減少頻繁開閘造成的人力投入，需對水閘控制進行自動化的頂層設計。由于該閘除引、排水外，還兼顧通航，對自動化的控制要求非常嚴格，可靠性、穩定性、先進性均為考慮要素。為保障日常啟閉的安全性，上下游水位、電機電壓、電流、閘門啟閉高度、油液位、油壓力等適時數據報警等均需及時有效，交通信號燈、廣播系統等輔助控制也需同時集中控制。只有對閘門整個開啟過程實施全程監控，才能使水閘工程運行的安全性得到有效保障。

2.1 監控對象

新江海河閘工程運用現代化計算機監控系統的主要目的在于能夠實現有效控制工程閘門的開啟與關閉，更好地對工程閘門河流上下游水位和閘門進行控制[1]。除此之外，新江海河閘監控系統還具有非常強的靈活性，能夠有效采集相關數據，以準確掌握工程閘門的水流狀況和系統參數等，確保記錄的準確性和完整性。

2.2 系統結構布置

水閘工程計算機監控系統結構主要是以分層分布式結構為主實現有效控制。新江海河閘現代化計算機監控系統由一套現地單元控制級別的PLC和閘門控制PLC構成，同時在控制室中安裝一套PLC，實現對照明系統的有效控制[2]。現地單元控制級PLC主要采用現場總線的方式控制現場設備，包括多功能儀表等，更好地滿足實際需求。現地單元控制級PLC主要是以環形工業級光纖以太網為主。一般情況下，主控室內會布置一臺服務器和兩臺監控主機，監控主機用于傳達相關的控制命令，起到對閘門狀態進行實時、有效控制的作用。PLC的靈活運用可以實現對閘門、水位、水流等科學、合理的控制，保證數據的有效性。

為更好地完成監測工作，還可根據現場實際情況，對系統結構進行優化，如將水位信號接入管理區域，確保水閘管理人員適時掌握水情信息。拓撲圖見圖3。

圖3 新江海河閘自動化控制系統拓撲圖

2.3 自動化監測系統功能

為提高水閘工程監測的自動化水平，新江海河閘采用專門的安全監測自動化系統，以使得水閘工程的安全性得到有效保障[4]。同時，在工程的各個部位設置自動觀測儀器，保證各項操作，如測量、傳輸及分析等工作的順利完成。按照處理階段的不同，水閘監測系統主要由數據自動化采集、數據傳輸、數據存儲和數據管理等若干階段構成。新江海河閘的數據自動化采集系統設置在啟閉機房內，在管理房內實現相應的網絡控制。為保證數據采集裝置的通信順暢，工程采用網絡線或者光纖的方式實現通信。該數據自動化采集裝置可保證數據采集、數據監測的動態性和實時性。

新江海河閘新、老閘自動化控制系統在控制室內集中控制，控制界面見圖4,同時對部分關鍵數據進行監測，見圖5。

圖4 新江海河閘自動化控制系統界面圖

圖5 新江海河閘自動化控制系統監測圖

水閘工程現代化計算機監控系統主要實現功能見表1。

表1 現代化計算機監控系統功能表

3 現代技術的不足及解決措施

雖然新江海河閘自動化水平較高，但其監控區域及范圍較小，管理上仍存在盲點。同時為了適應水利管理現代化的要求，便于新江海河閘管理所管轄的新江海河閘、營船港閘及雙橋套閘統一調度，集中管理，需要設置調度管理中心，利用自動化系統，實現異地水閘的統一管理。通過對新江海河閘現代化計算機監控系統的分析，可以發現現代技術在水閘工程中的應用仍然存在著諸多不足，主要表現在創新力度不足、現代化技術應用不足等方面。

針對當前現代技術在水閘工程應用中存在的不足，應采取針對性的處理措施：加大探索和創新力度，深刻了解現代化技術，將其與水閘工程管理進行有機統一，促進水閘工程管理水平的全面提升；實施全面、有效的監測，利用現代化技術保存全面的監測信息，包括水溫、水質等，為后續分析監測提供數據保障。

針對新江海河閘現代化技術管理上存在的不足，提出提高視頻監控數量，建設集中統一控制中心的措施，見圖6、圖7。

圖6 新江海河閘視頻監控系統拓撲圖（遠期規劃）

圖7 管理中心集中監控系統拓撲圖（遠期規劃）

4 結論

隨著我國經濟建設的不斷發展，水利工程也呈現出高速發展的態勢，工程安全運行必須補短板、強監管，通過充分發揮現代化科學技術的優勢和作用，全面提升水利工程的整體性能，更好地滿足新時代的治水需求。因此，要加大水利工程建設的創新力度，最大限度地運用計算機技術，以提高水閘運行的安全性和可靠性。以點多面廣的中小型水閘工程為重點，加大對工程安全規范運行的監管，不久的將來，現代化發展水平高的自動化水閘，將在防汛抗旱的一線發揮不可估量的作用。