淺析東淝閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用與管理

李繼武

東淝閘是壽縣瓦埠湖蓄洪控制工程，瓦埠湖位于淮河中游南岸，流域面積4193km2,流域內(nèi)有合肥、淮南及六安三市的五個縣（區(qū)），湖區(qū)跨壽縣、長豐和謝家集三縣（區(qū)），耕地面積338 萬畝，農(nóng)業(yè)人口143 萬。該閘位于瓦埠湖出口段距東淝河入淮口2.5km，距壽春鎮(zhèn)2.5km 的八公山腳下，由老閘和新閘共10 孔組成。五孔老閘建成于1952年，2004年10月至2006年5月進(jìn)行了除險加固，加固老閘的同時，在老閘的南側(cè)擴(kuò)建了五孔新閘。2020年9月安徽省淮河河道管理局在東淝閘新建了自動化監(jiān)控系統(tǒng)，極大提高了現(xiàn)場管理單位對水利工程的管理水平。

一、東淝閘監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的必要性

東淝閘工程建設(shè)時受當(dāng)時經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等條件限制，存在先天不足的問題，加之半個多世紀(jì)的運(yùn)用，老化損壞狀況相當(dāng)嚴(yán)重。且2004年進(jìn)行的除險加固沒有對老閘安裝自動化系統(tǒng)，加上新閘的自動化監(jiān)控系統(tǒng)跟不上現(xiàn)代需要，要使東淝閘工程切實發(fā)揮作用，就必須對東淝閘工程進(jìn)行科學(xué)、規(guī)范的管理，必須用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配備科學(xué)的管理進(jìn)行操作，克服管理工作中存在的問題。

二、東淝閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)

東淝閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過前端傳感器件檢測閘門上、下游水位，閘門啟閉狀態(tài)與開度以及電機(jī)電壓、電流等采集參數(shù)；同時使用固定或云臺攝像機(jī)采集圖像信息并在本地存儲。系統(tǒng)可實現(xiàn)在現(xiàn)地對閘門手動控制啟閉、現(xiàn)地觸摸屏對閘門“定開高”控制（半自動）以及在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程成組或遠(yuǎn)程單門控制；通過實時圖像可以直觀了解閘門的運(yùn)行工況以及周邊環(huán)境。系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)中央控制室（監(jiān)控中心）和水閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)兩部分。東淝閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)于2020年9月開始設(shè)備的安裝和調(diào)試，至2021年8月基本實現(xiàn)水閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)全部功能。至此，東淝閘閘門調(diào)度以“自動化控制為主，人工手動為輔”的方式，工程管理效率提升，效益明顯。但由于受環(huán)境、設(shè)備質(zhì)量的影響，系統(tǒng)部分設(shè)備出現(xiàn)不同程度的故障。

三、可能發(fā)生的故障類型

（一）前端傳感器故障

由于東淝閘處于雷電多發(fā)區(qū)域，前端傳感器易受到雷擊后產(chǎn)生的浪涌及電磁干擾而損壞，因此在系統(tǒng)設(shè)計時對攝像機(jī)及水位計增加了防雷器件，用于保護(hù)前端傳感器。

（二）開度儀表不準(zhǔn)確

東淝閘啟閉機(jī)為卷揚(yáng)式，剎車裝置為電動抱閘（存在剎車行程）。啟閉機(jī)在經(jīng)過多次啟閉后，會產(chǎn)生累計誤差，造成開度顯示與實際開度不準(zhǔn)確，需要定期進(jìn)行開度儀表率定。

（三）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障

東淝閘現(xiàn)地自動化系統(tǒng)共有6 臺LCU 控制柜，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組建環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較高。東淝閘監(jiān)視系統(tǒng)采用華為商用以太網(wǎng)交換機(jī)組建星型網(wǎng)絡(luò)，由于攝像機(jī)大多數(shù)布置在室外且距離匯聚交換機(jī)距離較遠(yuǎn)，一般采用點對點的光纖通訊，由于光電收發(fā)器件穩(wěn)定性低于網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備，在實際運(yùn)行中易出現(xiàn)光電收發(fā)器件故障導(dǎo)致攝像機(jī)無信號。

（四）UPS 設(shè)備故障

UPS 設(shè)備出現(xiàn)故障后，一般可以實現(xiàn)旁路到市電供電，但當(dāng)UPS 損壞且旁路功能出現(xiàn)故障時，無法切換到市電，此時市電及備用電源均無法供電，使系統(tǒng)無法正常工作。

四、自動化監(jiān)控系統(tǒng)問題分析

（一）管護(hù)工作不到位

自動化監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行對周圍環(huán)境要求較高，但東淝閘地理位置偏僻，管理手段、模式也相對落后，應(yīng)對溫度、濕度等影響因素的方式有限；設(shè)備面板、線路、接口等養(yǎng)護(hù)不及時，系統(tǒng)零部件老化速度加快。檢修制度不完善，日常檢查和年度檢查項目及內(nèi)容不全面，落實不嚴(yán)格。并且管護(hù)人員所具備的自動化養(yǎng)護(hù)知識有限，管護(hù)工作期易導(dǎo)致系統(tǒng)零部件損傷。

（二）重視程度不夠

自動化監(jiān)控系統(tǒng)作為閘門啟閉的一種方式，是水利工程現(xiàn)代化的重要組成部分。然而管理單位對其重要性認(rèn)識不足，自動化系統(tǒng)推進(jìn)力度跟不上，監(jiān)管落實難，管理水平落后，受資金、技術(shù)影響，基礎(chǔ)設(shè)備得不到更新。

（三）專業(yè)人員匱乏

閘門啟閉自動化監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)、自動化控制技術(shù)、水閘工程知識、電力和機(jī)械知識，涵蓋范圍廣；原有技術(shù)人員普遍年齡偏大知識有限，接受新事物能力較弱，學(xué)習(xí)速度較慢；新進(jìn)人員受專業(yè)限制影響，看問題不夠全面。

五、自動化監(jiān)控系統(tǒng)管理的建議

（一）加強(qiáng)自動化管理隊伍建設(shè)

管護(hù)人員業(yè)務(wù)能力是自動化系統(tǒng)能否長久發(fā)揮效益的關(guān)鍵，要大力開展全方位、多層次的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，加強(qiáng)對管理人員的專業(yè)知識、系統(tǒng)維護(hù)能力培訓(xùn)。鼓勵職工積極參加多種形式的繼續(xù)教育，不斷提高專業(yè)理論知識；聯(lián)系監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，派遣專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場講解系統(tǒng)使用知識以及演示維護(hù)實操技能；定期安排技術(shù)人員參加自動化方面的技能培訓(xùn)，學(xué)習(xí)管理經(jīng)驗。

（二）強(qiáng)化管理意識，加大資金投入

閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)閘門無人看守遠(yuǎn)程自動化控制，對于一些地處偏僻的水閘工程，不僅可以減輕管理人員勞動強(qiáng)度，而且能夠極大提高工程效益。因此，根據(jù)閘門調(diào)度需要，結(jié)合目前面臨設(shè)備老化、部分系統(tǒng)癱瘓等問題，應(yīng)加大資金投入，加快基礎(chǔ)設(shè)備更新以及系統(tǒng)升級換代，選用性能更穩(wěn)定、質(zhì)量更高的設(shè)備。

（三）完善操作辦法，抓好檢修制度落實

參照水閘自動化監(jiān)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程，結(jié)合系統(tǒng)使用手冊和自身實際情況，進(jìn)一步制定和完善監(jiān)控系統(tǒng)操作規(guī)范辦法。推動檢修制度有效執(zhí)行，嚴(yán)格按照水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)；做好運(yùn)行數(shù)據(jù)備份，技術(shù)文檔的妥善保管工作。

六、結(jié)束語

東淝閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)投入使用后，操作人員在集控室通過觀察視頻監(jiān)視系統(tǒng)和工控機(jī)組態(tài)畫面，可準(zhǔn)確了解現(xiàn)場水情、工情；操作人員能夠在現(xiàn)地精準(zhǔn)控制閘門的開度，也能在集控中心按照操作規(guī)程成組按次序啟閉閘門，既減輕了操作人員工作量，也提高了閘門啟閉的準(zhǔn)確性。東淝閘閘門調(diào)度以“自動化控制為主，人工手動為輔”的方式，使工程管理水平有了較大提升■