浅谈水利船闸自动化系统

李 曼 叶建光 徐 玮

(江苏省淮沭新河管理处，江苏 淮安 223005)

浅谈水利船闸自动化系统

李 曼 叶建光 徐 玮

(江苏省淮沭新河管理处，江苏 淮安 223005)

盐河北闸管理所集防洪、灌溉、航运功能于一体，日常工作中航运占大部分。随着时代的进步，该所为方便航运工作的开展，安装了一套自动化系统，包括收费、开关闸、安防监控3个部分，现对此进行详细分析。该系统在使用过程中既节省了人力，又提高了工作效率，同时也能很好地保障日常工作的正常开展。

自动化系统；收费；开关闸；安防监控

0 引言

盐河北闸位于灌云县侍庄乡境内的新沂河北大堤上(92.3 km处)，与盐河南闸共同构成了盐河穿过新沂河的航道，航道设计标准为Ⅴ级，是集防洪、灌溉、航运功能于一体的综合性水利工程。该闸始建于1970年10月，加固于1998年11月，1999年6月加固完毕。

盐河北闸老式的工作模式为：船只到达停泊区后船民上岸来到距离较远的收费大厅登记缴费，收费人员凭借船民手中的船只登记簿进行人工收费并交予收费凭证。收费完成后，收费人员通知调度人员开闸放船。调度人员根据当时的水情、船情，指挥上下闸首闸门运行工开关闸，指挥船民过闸。船只过闸时船民还要向验票人员出示缴费凭证。停泊、登记、操作、调度、过闸，每个环节都繁琐复杂、耗费时间。为方便航运工作的顺利开展，盐河北闸管理所现使用一套自动化系统，包括收费、开关闸、安防监控3个部分。

1 自动化系统介绍

过往船只通过船闸需登记缴费，以往的人工登记速度慢、效率低，并且容易出错。船民由于急于过闸，在漫长的等待中，容易跟其他船民或者工作人员发生矛盾。

盐河北闸通航时调度人员统一调度，需要掌握大量的信息，如水位、闸门开高等，从而做出正确的安排，指挥上下闸首闸门运行工开关闸，指挥船民有序进闸、停泊、固定、出闸。期间一系列事情必须井然有序、有条不紊，稍不注意就很容易出事。

鉴于以上原因，为方便通航工作及广大船民，我处结合北闸实际情况编写了一套自动化收费程序，设计安装了自动化开关闸系统。

水利行业工作人员较少，所管面积较大，船闸人流量大，很难顾全船闸的方方面面，船闸单位与过往船民打交道，又牵涉到收费问题，因此盐河北闸设计了安防监控系统。通过监控设备既监督了工作人员的工作，也能保护工作人员，使收费工作公开化。同时通过安防监控系统，操作人员能实时地观察到上下游船只的停泊情况及船只通航过程，及时做出合理的安排。

如图1所示，自动化控制室装有PLC控制柜、通信网络和3个操作平台，启闭机房安装开关闸控制系统和数据采集系统，启闭机房、上下游河道、闸室、闸门等处安装监控设备。

图1 盐河北闸自动化系统布置图

自动化控制需要3个操作平台，在控制室内安装3台专用电脑，1台完成自动化收费，1台进行自动化开关闸控制，1台实时显示监控视频。如图2所示，操作人员使用操作平台收取过闸费用，通过安防监控视频观察上下游船只数量，确认船只全部登记后，利用操作平台读取实时数据，合理安排船只过闸。

图2 盐河北闸自动化系统结构图

2 自动化收费

以往的人工收费最大的问题就是信息混乱，所收费用计算繁杂，提供票据手续繁琐。为此，自动化收费系统设置了专有信息库，利用收费操作平台调出数据，收取费用后打印收费凭证。

2.1 信息库

我们建立了收费信息库，把来往船只逐一编号，把吨位、船主姓名、船号等信息详细记录在册。在登记时，船民只需报出船的编号或者船号，电脑就可以自动查询出船的信息，然后再根据该船此次的装运情况自动计算出应缴的过闸费用。

2.2 收费操作平台

收费操作系统提供多种查询方式，如船名、姓名、简码、代码等，船民只需提供任意的船只信息，操作人员就可以调出信息库中相关信息。如图3所示，收费系统会自动提取信息库中的信息，根据显示金额收取费用后，打印工作小票。

图3 盐河北闸船闸收费管理系统

2.3 工作小票

我们在专用微机上装上1台专用打字机，用于打印小票，小票一式3份，其上详细记录着船号、吨数、缴费数额、登记时间。小票打印过后，收费工作人员留存根，其余2份交予船民，待过闸时，船民再将其中一张小票交予监票人员。

3 自动化开关闸

盐河北闸开关闸系统采用的控制方案可概括为可编程序控制器(PLC)+上位监控站。控制系统通过PLC对整个监控系统实现集中远程控制。控制系统采用远控及就地操作相结合的控制方式，程序控制包括系统投运、停运程序。通过操作员站进行监视控制，即通过CRT画面和键盘对整个流程进行监视控制；整套开关闸流程及内外河水位、闸室水位、闸门开度等参数都在CRT屏幕上显示出来；当参数报警时，在CRT报警窗口进行显示；正常情况下通过CRT进行程序操作。这样就减少了操作员的工作量，实现了方便可靠的控制室集中监控。

上位机监控系统的主要功能为多种显示功能，并且所有图形均为动态显示，能实时、直观地监控开关闸系统的运行状态。多种显示功能分别为船闸平面图、上下闸首剖面图的显示，设备运行状态的显示，模拟量等参数的数字显示，控制方式的显示，报警的显示，历史报警查询等。

自动化开关闸系统需要读取水深、闸门开高等一系列的数据以便操作，盐河北闸现有水位测读机、测量闸门开高的传感器及红外线探测仪，用于全天候读取、传输数据。

4 安防监控系统

安防监控是一门日益为人们所重视的新兴专业，就目前的发展来看，其应用普及将越来越广，科技含量将越来越高。

对于安防监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个系统划分为7层，即表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。当然，由于设备集成化程度越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。

(1) 表现层是我们最直观感受到的，它展现了整个安防监控系统的品质。如监控电视墙、监视器、高音报警喇叭、报警自动驳接电话等，都属于这一层。

(2) 控制层是整个安防监控系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。通常我们的控制方式有2种，即模拟控制和数字控制。

(3) 处理层或许该称为音视频处理层，它对由传输层送过来的音视频信号进行分配、放大、分割等处理，有机地将表现层与控制层连接起来。音视频分配器、音视频放大器、视频分割器、音视频切换器等设备都属于这一层。

(4) 传输层相当于安防监控系统的血脉。在小型安防监控系统中，我们最常见的传输层设备是视频线、音频线；对于中远程监控系统而言，我们常使用的是射频线、微波；对于远程监控而言，我们通常使用Internet这一廉价载体。

(5) 执行层是我们控制指令的命令对象，在某些时候，它和我们后面所说的支撑层、采集层不太好截然分开，我们认为受控对象即为执行层设备，比如云台、镜头、解码器等。

(6) 支撑层是用于后端设备的支撑，即保护和支撑采集层、执行层的设备。它包括支架、防护罩等辅助设备。

(7) 采集层是整个安防监控系统品质好坏的关键因素，也是系统成本开销最大的地方。它包括镜头、摄像机、报警传感器等。

5 结语

随着时代的进步、科技的发展，自动化技术已逐步成熟，它无论是在人们的日常生活中还是在工业生产中都创造了很大的价值。通过使用自动化系统，我们切实体会到了它的快捷、准确及安全性。在此，作为自动化系统的受益者，笔者建议其他水利单位引进自动化系统，推动江苏水利现代化发展的进程，另外也希望能在盐河北闸的院区、仓库、配电间等重要部位安装监控系统，实时监控，更好地保障安全。

2014-06-18

李曼(1986—)，女，安徽淮北人，助理工程师，主要从事水利工程管理工作。