自动化监控系统在朱家站水闸中的应用

罗小巧, 吕建红,高小娅

（1.温州为民工程造价咨询有限公司，浙江 温州 325000；2.杭州定川信息技术有限公司，浙江 杭州 310020）

1 工程概述

朱家站水闸除险加固工程为浙江省重点水利工程，也是温州市防洪减灾重点工程之一。朱家站水闸位于苍南县，水闸于2012 年7 月底正式动工建设，设计规模为大（2）型，具备防洪、挡潮、蓄淡等综合功能。水闸共5 孔，每孔净宽10 m，设计流量1 066 m3/s，为抵御50 a 一遇排洪标准，造价1.474 亿元。工程自动化监控改造系统包括闸门监控、图像监视、公共广播及安防报警等系统。

2 系统设计

系统综合采用自动控制、计算机网络、数据库、工程监测等多种技术，建成一个基于局域网的水闸自动监控系统。软件开发注重开放性、可扩展性，为今后工程运行调度所需的其他各类系统预留接口。

3 系统结构

系统主要包括闸门监控、图像监视、公共广播及安防报警系统[1]。闸门监控主要对5 孔水闸液压启闭机等设备进行计算机监控；图像监视主要对水闸管道间、闸门、管理区等重要设备进行监视，并实现工程管理范围内的安防监控；公共广播可以通过话筒对水闸上下游船只以及人员进行调度，确保水闸安全、高效、可靠地运转。各子系统通过局域网有机整合在一起，形成一个能够实现信息共享、协同工作的综合自动化管理平台。系统采用数据库技术集中处理信息，结合Web 技术，开发基于B/S/D 架构的水闸工程综合信息处理和发布系统，能够为各类用户提供水闸工程各个子系统的实时信息。系统拓扑结构见图1。

图1 朱家站水闸自动化监控改造系统结构图

3.1 闸门监控系统

针对水闸规模，闸门监控系统拟采用分层分布的开放式结构[2]，按控制层次分为远程自动控制、现地自动控制和现地手动控制3 层结构（见图2）。

图2 闸门监控系统结构图

主控计算机通过工业以太网与现地控制单元（LCU）相连，与图像监视系统一起构成完整的工程计算机监控网络。水闸自动化监控系统提供标准网络接口与其他系统相接。

闸门监控系统的3 层控制结构中，现地手动控制优先级最高，其次为现地自动控制，最低为远程自动控制，三者具有互锁功能。

现地手动控制层由常规电气控制元件组成，通过手动按钮操作继电器、接触器等设备器件，每孔水闸的手动控制设备设置在现地电器控制柜。

现地自动控制层由PLC、触摸屏等自动化控制设备组成，通过硬线连接采集现地手动控制层的信号，并输出控制信号。触摸屏和PLC 之间采用MPⅠ协议通讯，输出的PLC 信号显示在触摸屏上，并向PLC 发送控制命令。

远程自动控制层包括1 套主控计算机、2 套工程师工作站和1 套移动工作站。该层通过工业以太网和现地控制层交换数据并发送控制命令，同时计算机通过以太网连接到闸区管理大楼局域网，在远程自动控制层实现闸区自动化监控和信息管理、数据分析等多种功能。工程师工作站和移动工作站可以通过局域网连接主控计算机，实时监视系统运行状态。

3.2 图像监视系统

3.2.1 系统任务

图像监视系统主要用于工程中重要区域和设备的远程图像监视，对工程现场状况进行定期巡视，监视火警及安全保卫。系统对监视场景进行录像，以便于事故分析，并可通过局域网、互联网将图像信息传输至上级管理机构，为水闸的运行控制提供图像依据。

本系统共设15 个图像监视点，其中13 个固定图像监视点、1 个移动图像监视点、1 个移动图片采集点，对闸站重点部位进行实时有效的视频探测、视频监视、图像显示、记录与回放。监视点设置见表1。

表1 监视点设置表

续表1

3.2. 2 系统结构

图像监视系统由前端图像信息采集设备和后端控制与录像显示设备2 部分组成，主要包括前端摄像及控制设备、图像传输网络、图像传输设备、硬盘录像机等，采用现场模拟信号方案。系统共安装3 种技术性能配置与外观形式不同的摄像机、1 台移动图像采集器和1 台移动图片采集器，以满足不同监视点的监视需求。其采集的视频信号经通信设备传输至中心控制室的视频服务器，视频服务器主要完成图像信息的存储录像和数据远传工作。中心控制室的操作人员判断所见信息并进行相应操作，完成调用、切换、控制前端图像以及选择性地对监视信号进行录像等工作。

3.3 公共广播系统

公共广播系统包括广播主机、输入设备、输出设备等。实现中控室管理人员对闸门上下游船只及人员的调度，确保水闸安全、高效、可靠运转。公共广播主机具有分区切换功能，可以及时有效地对上下游广播进行切换，方便调度。

3.4 安防报警系统

安防报警系统包括探测器、报警主机、报警装置等。安防报警系统主要对工程中重要区域发生非法入侵、盗窃、破坏和抢劫等情况进行实时有效的探测与报警。系统具有防破坏报警功能，能显示和记录报警部位及相关警情数据，并提供与其他子系统联动的控制接口信号。利用被动红外入侵探测器对非法进入或试图非法进入设防区域的行为发出报警信号，经报警主机处理报警信息后由声光显示设备实现报警功能。本系统设置6 个入侵布防点，采用总线制，便于集中控制与管理。

4 结 语

实践证明，朱家站水闸自动监控系统的建设以及在提高资源共享和数据利用、保证供水稳定和水域安全方面具有推广价值。