关于城市河道闸站自动化系统的建设指导

陈辉

摘 要：结合杭州市城市河道闸站运维的实际情况，坚持资源整合，提升整体水平，加快环境配水分公司系统管理及信息化技术标准的建设，推进智慧河道建设，建设覆盖河道闸站监管范围内河道网格管理体系，推进河道管理运行的精细化，通过河道闸站信息化建设，将动态监控、巡检巡查、辅助决策和社会参与融入城市河道信息化建设，将是河道闸站信息化建设实现智慧化的发展道路。

关键词：城市河道;泵站;闸站;监测

一、背景现状

杭州市市区河道闸站分为泵站和闸门两类，主要功能起引配水和排涝作用。因泵站操作复杂和重要性，目前泵站管理模式采用操作人员24小时值班，主要工作是巡检和人工操作设备，操作以启停水泵引水调节河道水位为主;闸门结构单一、分布广、使用频率低，闸门管理模式采用操作人员片区包干，主要工作是巡视和操作闸门，操作以启闭闸门配水调节河道水位为主。

二、存在问题

（一）运行效率低

因近几年市政府提高了对河道景观水位的要求，要求全市统一调度，控制水位误差在2 cm左右，增加了操作设备难度，特别是汛期，短时间暴雨，操作人员无法及时赶到现场操作设备，导致水位失控发生，所以传统人眼加手动操作的经验模式，已无法满足控制要求，存在运行效率低下的现象。

（二）管理效率低

泵站和闸门调度相对独立，无法实现统一的科学调度管理，造成水资源调配不合理，严重浪费水资源的取用。

（三）人工费上涨

河道闸站养护经费主要是政府划拨出资，分为政府购买和市场招标两种形式，经费内容分为人工费、设备维护费、绿化费、网络费、检测费等，养护经费人工费占比40%至50%，随着市场人工费上涨，为企业运营带来一定的经济负担。

综上所述，传统管理模式已无法满足现状，需采用新型的信息化技术提升效率，以减轻企业压力，提高工作效率。

三、解决措施

（一）建立闸站自动化系统

建立闸站自动化系统可逐步减低人工现场操作带来的不便，提升设备操作的精细化程度，提高工作效率。

调度控制中心的建立实现了全方位监视自动化系统及宏观调度，通过运行参数设置及预警提醒，及时调整调度方案，提前实施应急处置，减小生产损失，保障运行效率。

（1）系统架构

自动化系统架构由在线监测仪表、控制硬件、显示硬件、控制软件四部分组成。

（2）监测硬件

闸站现场安装前后池液位计、水泵监测多功能表、闸门开度编码器、电力监测仪表、温湿度监测仪表等在线监测仪表，用以监测河道水位、设备运行工况。

（3）控制硬件

通过线缆将各类水泵、闸门、格栅机、输送机等控制柜接触器的控制电力信号采集至继电器，然后继电器转换成弱信号传输至PLC数字量输入模块，在线监测数据采集至PLC模拟量模块，数字量和模拟量输入模块将信号发送至PLC中央处理模块进行信号处理控制，利用工控机或液晶触摸屏控制组态软件，PLC编程软件发出输出量模块动作信号，用以控制继电器、接触器，最后实时控制水泵、闸门、格栅机等设备运行。

（4）显示硬件

闸站现场安装液位数显仪、水泵监测多功能表（监测显示一体）、闸门开度仪、电力监测仪表（监测显示一体）、温湿度监测仪表（监测显示一体），水泵、閘门控制柜液晶触摸屏、工控机电脑显示器运用组态软件用以显示现场实时监测数值。

（5）控制和存储软件

利用PLC编程软件将控制逻辑顺序通过软件编程方式导入PLC中央处理器，然后将PLC模块采集处理的数据储存在数据库服务器，软件设计组态软件将储存的数据结合PLC编程规则，可视化监视和控制各类水泵、闸门设备，以供操作人员方便使用。

（6）报警和报表

组态软件需根据运行和设备要求设置各类报警，采用图像、声音等方式提醒，并记录至数据库日志，以供操作人员查询。此外，组态设计人员根据操作人员要求，利用数据库软件整理、归类、设计各类数据报表，以供操作人员使用。

（二）建立安防监控系统

建立安防监控系统可解决操作人员实时查看整个泵站、闸门的河道、设备、周边环境运行情况，起到辅助操作设备的功能，提高工作效率。

（1）视频监控系统

闸站现场安装高清数字红外摄像头，在进水池、出水池、格栅、管理房、高低配间、闸站周边等无遮挡处固定设置，并将图像网络连接实时传输至硬盘录像机储存，一种是采用硬盘录像机直连显示器、控制摇杆键盘的方式，监视和控制监视图像;另一种是采用硬盘录像机网络连接至电脑，电脑安装配套专业监控软件，监视和控制监视图像;还有一种是将摄像头采用网络连接实时传输至电脑，电脑本地储存、监视和控制监视图像。在关键部位设定入侵报警区域或开启移动侦测功能，用以提升安全防护能力;在自动化系统重点操作处开启图像联动功能，用以操作的辅助使用;在电脑监控软件可回放、截屏储存的视频录像。

（2）门禁系统

门禁系统采用机械锁加电子锁双重保护安全，在闸站进出大门、控制室、高低配间各设置1个电子门禁，将设备网络连接至电脑，电脑安装配套专业监控软件，远程控制值班室大门开启，用于加强内部管理和重点场所的自动安全防范。

（3）可视对讲系统

对讲采用远程可视化实时对讲系统，进出大门、重点区域各设置语音对讲1个，将设备网络连接至可视对讲机，用来实现现场人员与调度控制中心人员实时对讲。

四、改进建议

（一）建立应急预案机制

系统应对突发事故缺少应急处置方案保障及应急抢修队伍配备，特别是汛期时间紧迫，对设备操作性和抢修的及时率有较高要求，如没有应急处置方案，无法有针对性及时安排人员解决，造成设备运行瘫痪;建议配套24小时应急抢修队全天待命，有效解决人员调度不及时的问题。

（二）数据分析辅助决策

根据系统采集的大量数据，从操作、调度、监控、巡检、维护等维度进行深度挖掘，找出数据之间关联，改进设备联动、闸站联动、闸泵群联动、操作加视频联动等功能，利用河道液位曲线与设备操作之间的关系，建立水位控制模型辅助决策，实现闸站控制全自动化的设想。

参考文献：

[1].董建伟，关于河道管理中自动化运用的初步设想[J];科技资讯，2016

[2].韩华，基于城市河道闸站信息化建设的相关分析[J];科技致富，2017