大藤峽水利樞紐工程船閘監(jiān)控系統(tǒng)

張顯偉，余志剛，張軼臣

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，壩址在廣西桂平市黔口彩虹橋上游6.6 km 處，是紅水河梯級規(guī)劃中最末一個梯級。樞紐工程單級船閘布置在左岸，由上游引航道、上閘首、閘室、下閘首和下游引航道組成，船閘線路總長3 497.0 m。主體段長385.0 m，上游引航道長1 215.0 m，下游引航道長1 897.0 m。

船閘閘室有效尺度為280.0 m×34.0 m（長×寬），檻上最小水深5.80 m。在船閘上閘首人字閘門上游側(cè)設(shè)置了1 道平面事故閘門，由上閘首橋機進行操作。黔江船閘的上、下閘首兩側(cè)各設(shè)1 個液壓啟閉機房，采用液壓直聯(lián)式啟閉機分別操作上、下閘首的人字閘門。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)

船閘配置1 套用于船閘的集中監(jiān)控和運行管理的集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為現(xiàn)地控制層、集中監(jiān)控層和調(diào)度管理層。實現(xiàn)對船閘的機電設(shè)備、控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和船閘運行的自動化、信息化的控制和管理。

現(xiàn)地控制層主要由船閘上閘首機房、下閘首機房內(nèi)的控制設(shè)備組成，分手動控制、自動控制兩種操作方式。船閘下左閘首由1 套帶雙CPU 模塊、雙電源模塊、雙通信模塊的雙機熱備PLC 系統(tǒng)、遠程RIO、觸摸式顯示屏及現(xiàn)地控制柜組成，相應上左閘首、上右閘首、下右閘首及輔助泄水閥門室等各由1 套現(xiàn)地控制柜及遠程RIO 組成。

集中控制層由操作員工作站、數(shù)據(jù)服務器、WEB 服務器、綜合管理服務器、打印機工作站、大屏幕、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源裝置等組成。此層主要完成對船閘的過閘作業(yè)集中控制、集中操作、照明控制、PLC 系統(tǒng)編程、功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置及打印、故障報警等功能，通過大屏幕或操作員工作站的顯示屏，可直觀地顯示船閘各工藝流程段的實時工況、各工藝參數(shù)的趨勢畫面，使操作人員及時掌握船閘的運行情況。

調(diào)度管理層一方面可以接收集中控制層傳送來的各種實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，以便各部門管理人員隨時了解船閘運行的各類實時運行狀況和歷史數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行管理，形成報表，將報表情況及時通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上傳上級管理部門；另一方面，它還承擔著整個船閘的調(diào)度管理。

2.2 通航指揮信號燈控制系統(tǒng)

圖1 船閘計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

通航指揮信號燈控制系統(tǒng)是輔助調(diào)度指揮系統(tǒng)，是指導船只進出船閘、航道錨地的保障設(shè)施。通航指揮信號系統(tǒng)設(shè)置有遠程信號、進閘信號和出閘信號，遠程信號裝置設(shè)置在船閘上游和下游引航道口門區(qū)附近，進閘和出閘信號裝置設(shè)置在上閘首和下閘首上。進閘信號和出閘信號的控制能在控制室和信號裝置處現(xiàn)地操作，并能進行程序控制和手動控制。

船閘通航指揮信號燈共10 套，進出船閘信號燈分別設(shè)置在船閘上閘首內(nèi)外側(cè)、船閘下閘首內(nèi)外側(cè)，共8 套；進入航道信號燈在上游導航墻、下游導航墻各設(shè)置1 套。通航指揮信號燈選用紅、綠兩色LED 交通信號燈。

2.3 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

船閘設(shè)置1 套視頻監(jiān)視系統(tǒng)，由視頻監(jiān)視中心、前端設(shè)備和傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。視頻監(jiān)視中心由視頻服務器、以太網(wǎng)交換機、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機、監(jiān)視終端等組成，前端設(shè)備由高清攝像頭、云臺、解碼器、支架等組成，傳輸網(wǎng)絡(luò)由電纜、光纜、光端機組成。

中心設(shè)備布置在船閘控制室內(nèi)，監(jiān)視終端分別布置在船閘控制室和安防控制室內(nèi)。前端設(shè)備分別布置在上下游航道、上游閘門門體、上下游靠船墩、啟閉機房、檢修泵房、變電所和船閘控制樓等部位，對船閘區(qū)域建筑物狀況、人字門、輸水閥門及其啟閉設(shè)備運行狀態(tài)、閘室和上下游引航道的船舶行駛狀態(tài)進行監(jiān)視。

船閘視頻監(jiān)視系統(tǒng)對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的人員和船只出入的活動情況和治安秩序進行24 h 視頻監(jiān)控并錄像，完成視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)功能。

2.4 信息系統(tǒng)

船舶的過閘是一個非常復雜的過程，由船舶過閘申報和登記、計劃編制、錨地停泊、船舶發(fā)航、閘室排擋及船舶過閘等眾多環(huán)節(jié)構(gòu)成，同時，這些環(huán)節(jié)還受到地質(zhì)、水文、氣象、運行設(shè)備和航道內(nèi)通行船舶的影響，所以調(diào)度人員需要全面及時地了解船閘、航道和船舶的動態(tài)信息。

系統(tǒng)主要完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、調(diào)度決策及應急預案等功能，由數(shù)據(jù)服務器、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。工程信息系統(tǒng)主要配置了綜合信息處理、聯(lián)合調(diào)度決策、應急預案管理、專家輔助決策等應用，每個應用下又包含若干個子模塊。

3 結(jié)語

大藤峽水利樞紐工程黔江船閘控制系統(tǒng)還包括設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)等。擁有世界單體最大的人字門的大藤峽船閘現(xiàn)已通航運行。目前系統(tǒng)采集的信息全面、數(shù)據(jù)準確，各系統(tǒng)設(shè)備運行穩(wěn)定，由于整個樞紐工程還未全部竣工，船閘也還是試通航階段，船只過閘還未達到設(shè)計能力，作業(yè)流程和部分具體運行參數(shù)還需根據(jù)實際通航情況進行調(diào)整。從總體上看船閘控制系統(tǒng)的設(shè)計是合適的。