現代水利自動化工程存在問題的思考

朱夢珺，唐琦

(江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200)

關鍵字：智慧水利；水利自動化；思考；建議

現在省廳正在全力推進“智慧水利”建設，“智慧水利”是指以水利信息化為基礎，高度整合水利信息資源，通過物聯網、互聯網+、云計算等新技術，基于水利大數據，建立具有模擬分析和智能優選能力的水利業務應用系統，實現水利信息資源共享和智慧管理，也是科學化調配水資源，中國水利走向人水和諧的大方向。為進一步做好“智慧水利”相關工作，管理處逐步完善水文、重點水利工程、水行政執法和湖泊管理等相關信息的自動采集建設，加強移動信息采集和應急信息采集。完善水利工程自動監控體系，擴大監控覆蓋范圍和監控參數內容，增加監控系統管理和預警功能。將全處工程視頻監視系統改造為高清數字攝像機，利用網絡直接傳輸。建設統一的水利信息采集系統和工程監控平臺，形成水利信息采集、傳輸體系，為各業務系統提供基礎信息。而自動化監視系統則是其中不可缺少的一環，主要是在平臺上實現各閘站自動化監控系統數據監測和統計。工程信息化平臺展示視頻畫面時，通過對應通信驅動向科達視頻監視平臺采集各個工程實時畫面，從而在一體化軟件平臺上實現對各工程視頻監視。軟件平臺可在水利專網內任意一臺電腦上登錄和二次展示。以滿足江蘇省灌溉總渠管理處水利現代化發展和工程精細化管理的要求。

目前，管理處主要建有淮安抽水站集中控制中心和管理處集控中心2 處集中監控點。淮安抽水站集中控制系統，將位于淮安站區周邊的淮安抽水一站、二站、三站、四站、淮安抽水站變電所、運西分水閘、運東閘7 個閘、站點自動化監控系統實時運行數據集中采集、接入位于淮安抽水二站的淮安抽水站集中控制中心，同時有網頁發布功能，具備向省廳傳送運行數據的能力。多年來管理處利用加固改造和工程維修養護機會,逐步提高工程信息化、自動化水平，從而不斷提高工程可靠運行能力、優化運行能力。

1 當前水利自動化工程存在的問題

而管理處所管理的水工建筑物配備的自動化控制系統存在著以下幾方面問題：

1.1 經費方面

1）中國水利自動化工程還不盡成熟，很多人未意識到自動化控制系統在現代水利中發揮的重要作用，對其保障水工建筑物工程安全重要性的認知不到位。因此，對自動化專項工程等項目的資金投入有所減少。而我們知道，自動化監控系統的實際運用效果主要取決于信息的采集以及傳輸，這就要求自動化監控系統中所使用的元器件的質量要過硬，而目前，由于在自動化監控系統的建設中資金通常不是很充裕，導致工程實施過程中所能配備的元器件數量、質量均有限，導致在自動化系統運作過程中會出現數據錯誤或延遲的現象，后期維護壓力非常大。

2）信息自動化系統后期維護經費也是嚴重不足，技術力量薄弱。隨著社會的不斷進步和發展，都對水利信息自動化提出了越來越高的要求，信息自動化系統更新升級的步伐也不斷加快。

3）受傳統觀念的影響，閘門、建筑物、機泵是硬件設備，是防汛的必備條件，而自動化、信息化是軟件，是輔助手段，往往沒有經費及時處理運行中出現的問題，系統中問題逐步累積，直至完全癱瘓。

1.2 專業人員不足

1）早期自動化監控系統工程建設時，管理處熟悉自動化控制系統的人員不足，自動化相關工程在完工驗收時無法得到專業的意見，通常只按照施工協議中的功能實現情況作為工程質量驗收的標準。這導致后期投入運行后，常常會出現無法預估的故障。

2）管理處部分自動化管理人員缺乏專業理論的支撐和實踐的經驗，無法處理出現的這些故障，而且在長期的運行管理中，各閘站通常將重心放在了工程的安全運行上，忽視了自動化系統的更新維護，這給后期的維護工作帶來了很大的壓力，需聘請原施工人員到場維護，增加不小的維護成本。

3）一些基層閘站管理所，由于條件差、收入低、所屬地偏僻，在招聘時難以引進工程自動化人才，現有人員又缺少專門培訓機會，使得系統沒有專人管理，普通時期尚且在出現問題時非常被動的等待維護人員前來，在汛期時，在等待維修的時間里，則是要加大人力物力及資金投入，確保這段時間的工程安全監控和操作等。

1.3 環境惡劣

1）以管理處為例，水利工程常常設立在人跡罕至處，有些傳感器如水位計，流量計，溫度傳感器等，被安裝在烈日曝曬下，水藻堆積處，曝曬下的機柜中……這直接導致了傳感器使用壽命的減少。且外部傳感器與上位機或PLC 的通訊線路也常因農耕活動、野生動物野外活動軌跡等遭到破壞。

2）有些閘站為方便手動操作，將PLC 控制機柜與啟閉機、油泵、變電設備等放置在同一環境中，所以現場環境比普通環境都要惡劣，在溫度、震動、濕度等方面都要惡劣于普通環境，且機柜中通常線路比較復雜，有嚴重的線間干擾等。

1.4 施工的水利自動化公司及后期維護的公司各不相同

1）因工程需配備自動化控制系統的時間不同，所以并不是統一招標，投標公司不盡相同，則所使用的部件廠家各有不同，如二河樞紐所使用的為西門子PLC，運西分水閘所使用的為施耐德PLC，通榆樞紐為GE plc 之類。則所使用的編程語言、故障檢測方式等各不相同，基層單位人員流動性相對較大，有些還未完全熟悉本單位自動化信息就更換到其他工作崗位上，給交接人員留下的資料不足，日常維護難度大。

2）隨著水利自動化建設行業的蒸蒸日上，建設公司如雨后春筍般冒出，施工單位服務質量參差不齊，有些元器件在投入應用前施工單位未核實廠家對其校準的情況，而是發現問題后由自己編制的運算方式對傳感器上獲得的數值加以運算，得到接近的值應付驗收，導致后期水位變化時，傳感器傳遞的數據不準確。也有施工單位沒有考慮到有些閘站的功能特殊性，如運西分水閘管理所，兼具發電使用的運西分水閘與引水所用的沙莊引江閘，在PLC 設計上，同時需要兼顧到兩個閘的閘門啟閉以及發電機的開關等，使得程序運行時間有所加長，而在在施工時，施工單位將系統監視定時器的時間設定的很短，在長期使用過程中，運行時間超時、數據溢出情況多有出現，自動化工程不能正常運行。

3）有些施工單位會出現“以次充好”現象，在資金充足的情況下，用低品質的零件作為替代；也有些會出現“超規格”情況，這種現象在線路鋪設過程中尤為常見，在需分類、分段使用不同規格的線路進行鋪設的情況下，全部使用高規格的產品，大大增加了建設成本。

1.5 粗放管理

1）在對管理處的自動化控制系統的相關資料進行收集的過程中，發現各單位的數據規范性比較差，大多不完全清楚所負責的自動化控制系統的模塊型號、網絡拓撲圖、網絡節點、點表等具體情況，對日常維護有可能會使用到的故障判斷說明書、設備使用說明書、日常維護日志等資料的收集情況也不是很到位。

2）部分閘站的自動化監控系統的建成時間較長，長期高溫的機柜加快了標簽的氧化速度，設備型號模糊不清，出現故障后，在無設備管理記錄的情況下，不易快速查詢型號進行購買替換。

3）在有設備維護日志的前提下，一些基層閘站單位的技術負責人為使得自動化資料更加豐富，會杜撰出一些設備的維修情況，這給設備的使用壽命評估帶來了干擾。

2 現代水利自動化工程改善建議

針對上述發現的問題，文章提出以下5 個方面的思考及建議：

2.1 提高對自動化監控系統的認識，加大對水利自動化系統建設的投資

1）加大宣傳力度，讓水利工作者們更加深刻地了解到水利工程的信息化建設在當前信息化社會的重大意義。認識到水利自動化是水利工程管理走向智能化、智慧化的必不可少的一環。

2）由于PLC 自身是非常穩定的，它將對開關量的操作都寫入到了所使用的的程序當中，將控制都交由CPU 來進行實現，基本上不會涉及到物理層面的損耗，所以可供使用的時限很長。且目前的PLC 在設備的各個接口處都集成有隔離保護模塊，能夠在一定的干擾情況下防止瞬發生成的大電壓電流對設備造成影響。所以要擯棄“機器不可靠，人力才準確”的思想，將自動化系統使用起來，避免資源浪費。

3）加大自動化系統建設的投資，提高自動化工程建設質量，改善設備安裝環境。為減少環境對設備以及數據傳輸能力的影響，可以盡量使用工業級的設備如工業級環網交換機等可以在惡劣環境中保持正常的工作狀態，保障數據傳輸的準確性和可靠性。加大自動化設備維護的資金投入，減少后期維護壓力，增強維護團隊質量。

4）加大維護資金，后期的維護也是實現水利自動化控制系統安全運行的關鍵所在，通過定期對各工程自動化系統所使用的的傳感器進行校驗，確保設備工作正常，增強了信息來源的準確性，供“智慧水利”進行水利大數據分析，實現水利信息資源共享和智慧管理。

2.2 嚴控招標標準，把握工程質量

1）在招投標方面，要嚴控招標標準，進一步強化水利行業資質要求，調研投標公司施工實例和工程使用情況反饋情況。盡量在招標中統一施工單位所使用的plc 廠家，便于統一管理維護，并在施工或維護后對施工內容進行記錄，由基層管理單位整理成維護檔案，方便隨時調閱。

2）工程建設過程中委托第三方檢測，在驗收時，詳細核對設備品牌、技術參數和施工資料，聘請信息化專家參與驗收，增強技術審查人員的技術力量，以專業技術為支撐，確保工程質量。

3）根據本工程的運行特點，在一些細節上選擇合適的配置，并不是貴的就一定是適合的，要按需選擇，如在運行環境較好的地方，有些通訊設備可以使用商用級別進行替換，有些可以使用超五類或六類網線就可以滿足需求的地方，施工單位則全部使用超六類雙屏蔽的網線等，這不但造成了資源的浪費，也大大增加了施工成本。

2.3 更加專業化，注重管理處相關工作人員的業務培訓

1）培養大量信息化人才，一方面是有計劃的定向招聘一批自動化專業人才；另一方面是定期組織基層管理單位自動化負責人員及日常維護人員進行自動化相關理論知識及操作技能的培訓，以增強工作業務能力。也可以實踐教學，當管理處自動控制系統維修工程處接到較為典型的維護任務時，可以由管理處組織相關人員或有學習意向的職工到場共同參與維護，共同學習共同進步。

2）時刻關注現代水利工程自動化控制系統的技術發展情況，以單位創造的“技師工作室”等技術平臺，學習新技術，嘗試將新技術與管理處工程實際運行情況相結合，探索出最契合的管理方式。為早日實現“智慧水利”夯實基礎。

3）以組織技能競賽的方式，調動有特長人員的積極性，發現他們的閃光點，創建一個可供學習的平臺，將自動化技術不單用于水利工程管理，更可以將其應用到行政管理、環境管理、檔案管理等方面，讓日常辦公可以更加智能化、智慧化。

2.4 收集資料

1）各基層管理單位要做好每一次的工程建設和維護后的資料收集工作，依據本單位工程所使用自動化控制系統的品牌，收集各工程目前在使用的設備清單，備用設備清單，設備說明書，工程原理圖，PLC、上位機及觸摸屏正在使用的程序備份及點表，從說明書上整理出使用中的模塊的故障診斷方式等。

2）目前管理處加快步伐成立職教中心，召集工作經驗豐富的技術管理人員參與教材的編寫工作，針對管理處工程運行情況及技術難點，將理論與管理處的實際工作聯系起來，用理論去武裝自己，在實踐中提升自己的業務水平，其中，將電氣與自動化系統實訓一項單獨列出，通過對PLC、保護、觸摸屏、儀表、勵磁、閘站控制等方面進行分類實訓，系統的提升了職工的業務能力。

2.5 將自動化相關工作的精細化管理落實到細節

1）現各單位都在做精細化管理的相關工作，制定水閘、泵站的精細化管理條例，在符合水利標準、符合安全標準、符合工作標準的同時也要對照自動化工程運行實際情況及日常維護情況，細化精細化管理中自動化工程管理的內容，并在實際工作中對照實行，將精細化管理落實到實處，落實到細節。

2）建議將自動化的維護細節添加到精細化管理條例中，總結歷次維護經驗，不斷完善條例內容，為水利安全管理添磚加瓦。

3 結語

綜上而言，目前的水利自動化處于一個承前啟后的關鍵時刻，隨著中國社會經濟的快速發展，水利自動化系統的建設也日漸完善，文章總結了自動化起步階段的優勢和不足，在發展階段將優勢發揮到最大化，彌補不足之處，在日常運行中不斷發現問題，解決問題，將自動化系統的發展推上新的歷程。