潁河河道管理信息化建設探討

王馨

（潁上淮河河道管理局，安徽 阜陽 236200）

1 概述

潁河是淮河最大的支流，全長620km。流域范圍北抵黃河南堤，西北鄰黃河支流伊、洛河，西南與漢水水系的唐白河流域分界，南與洪汝河、谷河、潤河地區接壤，東北與渦河、西淝河水系相鄰。潁河上建有阜陽閘樞紐和潁上閘樞紐。水閘是河道管理的重要單位。通過在河道上修建水閘，可以控制河道流量及調節上下游水位，以滿足灌溉、發電、航運、水產、環保、工業和生活用水等需要。潁河段有多個小型涵閘，河道堤防線路長，流域影響范圍大，信息化建設對于河道管理有較好的應用價值。

2 潁河河道管理難點

2.1 河道違法采砂屢禁不止

潁河河道內砂量較為豐富，建筑行業需求量大，催生了違法采砂行業鏈，給河道管理帶來了困難。對于采砂頻發的地域，管理人員往往要數次巡查或夜間突襲，才能達到較好的震懾效果。

2.2 堤防灘地違建情況多

在河道管理范圍內，灘地及堤防對河道安全影響較大。由于河道戰線長，河道涉及的灘地及堤防區域內建設單位對于建設工程報備程序不熟悉或其他原因導致違建情況時有發生。管理人員很難第一時間發現，從而導致清理違章建筑需要較大的時間及成本。

2.3 管理工作的難點

日常的河道管理中，需要對河道情況進行定期巡查，一般模式為車輛堤防巡查和船只沿河巡查結合。但面對日益復雜的河道“四亂”情況，需要引入遙感、無人機等更高效率的巡查方式。

3 潁河河道管理信息化建設內容

3.1 水閘供配電系統

1）大型水閘供配電現狀。潁河上現有兩大節制閘——潁上閘、阜陽閘。潁上閘為24 孔卷揚提升水閘，阜陽閘為12 孔卷揚提升水閘（中間4 孔為淺孔加深孔組合），兩座水閘分別處于阜陽市區、潁上縣區中心，水閘及管理處使用單獨的變壓器進行供電，供配電與市電為同一系統，運行較為穩定。為防止汛期降雨引起的斷電，采用柴油發電機做備用供電。通過和當地供電部門合作，具備專用供電車臨時供電能力。水閘啟閉機還備有手搖接入裝置，當自動控制、電源保障出現問題時，還可以通過手搖控制閘門啟閉。

2）小型水閘供配電現狀。潁河沿岸的小型水閘由于遠離鄉鎮，供電成本較高，啟閉閘門采用手搖或柴油發電機臨時供電；為了確保流域整體水資源調度有序可靠，需要對閘門進行更為精確及頻繁的調度啟閉。為滿足小型水閘啟閉供電需求，根據實際情況新建專用變壓器或敷設供電線纜，保障了水閘的穩定供電。

3）不間斷電源（UPS）的使用。水閘或者水閘管理單位一般采用城鄉居民用電，特殊情況下斷電可能會影響流域水資源調度。UPS 在市電停電時能將蓄電池直流電源逆變成為交流電繼續為負載供電，一般要求后備時間為2 小時以上；市電電壓容易受到電力輸送線路的距離影響，離變壓器較近的用電點電壓較高，反之則較低，UPS 可以提供穩定電壓；市電的正常頻率為50Hz，部分情況下市電頻率可能會有波動，UPS 可以通過濾波功能穩定電源頻率。目前潁河河道部分管理單位已布設不間斷電源（UPS），能有效保證水閘信息化系統的電源穩定。

3.2 視頻監視系統

1）常用設備。視頻監控的前端設備一般為IP 高清攝像機，按照使用場景可以分為室內外云臺球機、半球機、槍機等多種類型，后端存儲設備為硬盤錄像機。當前端設備數量較多或者分部較為分散時，可以使用多臺硬盤錄像機進行存儲管理，也可以使用視頻管理平臺同時在線監控多臺硬盤錄像機及多臺攝像機，通過平臺進行視頻展示、回放、分析等。

2）系統架構。河道管理特點是線路長、跨度大，需要視頻監控的場景多而散。隨著信息技術的進步，視頻編碼存儲技術也有校大的提升，網絡上交換機、路由器等網絡設備的交換容量也在增加，從技術層面上已經具備視頻監控大規模使用的條件。河道監控適宜建設以水閘為基礎的本地集成監視，以本地為存儲單元，再通過專線網絡進行視頻平臺集成。

由于位置原因，偏遠河道上視頻監控點電力供應及網絡通信成本較高。網絡通信可以采用5G 通信流量卡代替，電力供應可以采用太陽能或風力發電互補的方式代替，建設綜合成本可以得到有效控制，相比傳統電力供應、網絡通信方式的成本降低50%以上。

3）重點監控。水閘需要對某些區域進行重點監控，而一般需監控的區域地處偏遠，無補充照射光源。這時可以選擇使用黑光球機或者紅外球機，同時對視頻進行后臺AI 分析，通過AI 分析區域內的異常情況類型。閘門前后安裝上下游攝像機、閘門攝像機等，確保開閘過程無監控死角，防止安全事故發生。

4）移動視頻。固定視頻可以實現24 小時無間斷監控，但由于成本限制，會出現監控上的死角；移動監控可以通過車載或者無人機搭載視頻吊艙方式，彌補固定視頻的死角，但無法實現24 小時的無間斷監控。通過兩種監控方式的配合使用，可以實現有效河道24 小時無死角視頻監控。

3.3 閘門現地/遠程控制系統及水工情監測

閘門的控制模式分為本地手動、本地觸摸屏、遠程單控、遠程成組集中控制等模式。大型水閘的閘門啟閉，遠程單控、遠程成組集中控制兩種模式使用頻次較多，往往一天內要數次啟閉閘門來調節流量及上下游水位。

閘門控制啟閉分電氣控制和自動控制，現地控制柜（LCU 柜）提供現場控制功能，能夠直接對現場設備進行操作和監控。一般1 臺LCU 柜可以控制1 臺啟閉機或者多臺啟閉機。

大型水閘的閘門啟閉成組控制，根據力學結構的穩定要求，按照規程要求開啟閘門時先開啟中間閘門，間隔閘門成組開啟；關閉閘門相反，間隔閘門成組關閉，中間閘門最后關閉。汛情發生時，水閘的控制往往由上級單位根據流域內水位情況統一調度。水閘管理單位需要采集本地的水情、工情信息，以輔助上級部門做出正確判斷。

LCU 柜自動化功能主要有：

1）數據采集與處理

主要包括水位、閘位、溫度、電流、電壓以及各種狀態值的采集與處理。閘位計安裝在閘門啟閉機傳動裝置上，能實時檢測閘門的高度值，并上傳給現場直接測控級設備的測量單元分析、計算和存儲。

2）一般狀態監測

在水閘上、下游安裝有水位傳感器，能實時采集水位數據，并給予相應的處理和存儲。閘門狀態數據包括閘門的上升、下降、全開、全關、啟閉告警、荷重保護、限位保護、過載保護等狀態。

3）電流、電壓、溫濕度監測

LCU 柜集成綜合電力儀表，并配置了電流、電壓變換器，能實時監測啟閉機的電流和電壓的穩定性，包括欠壓和過壓情況，為啟閉操作提供參考數據；電流的變化量同時也反映了監測啟閉機的工作狀態。LCU 柜裝有溫度、濕度等傳感器，用以實時監測啟閉機室LCU 柜的工作環境狀況。

3.4 數據平臺

通過水利基礎數據庫，可實現對河流、湖泊、水庫、溝道、測站、水電站、水閘、泵站、堤防等水利對象和涉水對象的水利基礎信息的集中存儲與管理。在整合成果的基礎上進行業務屬性、空間屬性和對象關系的擴展，結合潁河河道的基礎數據進行全新整合。水利對象和涉水對象相對穩定的屬性信息和對象之間的關系信息都存儲在基礎庫中。

4 結論

河道管理信息化建設可以有效提升管理效率，實時開展工程監控和預警，通過構建基礎數據庫，為水資源調度、水旱災害防御、水生態文明建設等工作提供決策數據。潁河河道管理部門將按照安徽省水利廳全力實現規范化、大力推進數字化、逐步實現智慧化的總體部署，持續從基礎數據、業務應用、建設標桿幾個方面同步進行，推動信息建設與技術管理協同創新發展，進一步提高潁河河道管理的科學性、有效性，為潁河河道管理現代化和智能化奠定基礎