蚌埠闸枢纽信息化建设分析与展望

刘 渤 孙浩轩 施航天

一、蚌埠闸信息化建设现状

蚌埠闸枢纽工程始建于1958年，现由12 孔节制闸、28 孔节制闸、水力发电站、船闸、分洪道和3.37km 堤防等部分组成，具有防洪、蓄水灌溉、航运、发电、城市供水、调污等综合功能，是淮河历史悠久的大型水利枢纽工程，经过多年的软硬件建设，蚌埠闸枢纽工程信息化已初具规模。

（一）网络通信系统

蚌埠闸网络通信机房有内网和外网通过路由器和交换机实现逻辑隔离，其中，内网包括视频监控网和工业控制网，外部由联通专线与安徽省淮河河道管理局相连接。机房采用市电供电+UPS 不间断电源供电方式。通信线路以办公楼主机房、28 孔闸南堡机房、28 孔闸北堡楼机房及12 孔闸南堡机房四处作为主要节点，通过光纤连接，形成环路，各个节点均能访问各处摄像头和LCU 机柜。

（二）节制闸自动化系统

蚌埠闸节制闸自动化系统分为28 孔闸现地控制系统、12 孔闸现地控制系统和自动化控制系统。28孔闸共设7 套LCU 控制柜，每套LCU 柜控制4 孔闸门，每套LCU 控制系统配置1 台环网交换机与集控环网交换机，连接至机房集控接入交换机。12 孔闸共设有12 套LCU 控制柜，每套LCU 柜控制1 孔闸门，12 套LCU 柜通过1 台汇聚交换机连接至28孔闸机房集控接入交换机。2 个闸集中监控系统位于28 孔闸控制室，通过iFix 组态软件开发的上位机软件对闸门启闭机进行监控。

（三）监测信息采集系统

监测信息采集系统主要有28 孔闸扬压力监测（22 个测点）、28 孔闸伸缩缝监测（13 个测点）、12孔闸扬压力监测点（14 个测点）、12 孔闸伸缩缝监测（5 个测点），均采用振弦式渗压计。分别于28孔节制闸控制室及12 孔节制闸控制室内放置2 台MCU 对监测数据进行采集，采用RS485 通信，通过串口服务器映射到以太网，经过光纤网络上传至总调中心信息化系统平台。

（四）水电站综合自动化系统

水电站于2009年进行综合自动化系统改造，采用LR-201 型可编程序微机励磁装置，测温自动屏，DMP348 全球卫星同步时钟技术，微机线路保护测控装置，母联保护及母线测量装置，发电机保护测控装置及触摸式机组自动化屏等先进设备。该系统改造完成后，水电站工作人员可通过在中控室对水电站发电机、水轮机及辅机运行状态进行监测、控制，对发电机输出功率进行调控，并将机组运行历史数据上传至本地数据库。

（五）监控安防系统

监控安防系统包括视频监控系统和电子围栏防护系统。整套系统建于2014年，共设计安装80 个监控点位，采用海康威视系列网络摄像机，主要监控蚌埠闸管区内28 孔节制闸、12 孔节制闸、船闸、黑牛嘴湿地公园、管理处办公区等。前端视频传输和管理采用数字化方式，录像采用硬盘录像机存储，具备较强的稳定性及容灾能力。机房部署1 台视频管理兼流媒体发布服务器、1 台智能分析服务器，1台视频监控工作站。电子围栏防护系统主要用于黑牛嘴湿地公园的周界防护。在非出入通道的周边区域设置脉冲电子围栏探测器，当有人非法翻越围墙或破坏，探测器可立即将警情传送到管理中心，并显示出入侵区域；同时，外接的声光报警器开始报警。

二、蚌埠闸信息化建设面临的形势和不足

作为淮河干流的大型水闸，蚌埠闸信息化建设取得一定成效，部分节点的信息化建设较为系统全面。随着《“十四五”国家信息化规划》的发布和水利部推进数字孪生流域建设工作的开展，水利信息化、数字化进入发展的新阶段。根据水利部淮河水利委员会数字孪生淮河建设布局，和安徽省水利厅关于“建设蚌埠闸管理现代化试点”的方案，对照蚌埠闸信息化建设提出的新要求，蚌埠闸的信息化整体建设现状仍存在不足和短板。

（一）系统整体规划设计不够

由于蚌埠闸信息化建设是分批分点建设，各系统建设时间不一、标准不同，系统的顶层规划和设计不够全面，部分接入标准不统一，如视频网、办公网与自动化网络不能全部连为一体；网络设备众多，设备IP 地址没有设置准确地址规划表，新增设备时容易发生地址冲突；已建管理型交换机未作配置，通信效率不高。

（二）数据整合共享不足

蚌埠闸信息化建设未建立集中管理平台，视频监控、水电站发电机组状态、节制闸闸门启闭状态等基础业务数据存储分散，办公楼与部门间的数据资源共享交互受到严重制约，由生产层到管理处再到安徽省淮河局的三层管理结构无法得到体现，导致分散的资源无法整合应用。

（三）基础设施老化

节制闸自动化系统自建成至今已有十余年，受当时技术等条件限制，自动化系统所使用的PLC 程序相对落后，导致目前设备维修维护困难。管理区监控管理配套的解码器、分屏器等平台较为落后，部分显示端不支持720P 以上画质预览，监控画面未达到摄像头的最高精度，存在一定安防盲区。

（四）信息化专业人才不足

蚌埠闸工程管理人员多是水利技术专业，管理区面积大，网络自动化等设施设备众多，涉及部门多，管理和维护工作量大，信息化管理工作需求的知识面较为广泛，需掌握网络安全、自动化控制、计算机系统等方面的知识，专业技术人才需求较多，信息化管理人才配备不足。

三、蚌埠闸信息化建设的展望和探索

（一）目标和任务

1.目标导向。在蚌埠闸信息化的基础上，充分运用新一代信息技术，通过构建感知与仿真、决策与预警、调度与控制三大核心能力，实现感知全天候、业务全覆盖、监控全过程。

2.融合创新。坚持改革创新、适度发展原则。推进前沿技术在蚌埠闸水利枢纽的创新应用，强化物联网、人工智能、5G 等新技术与水利业务深度融合。

3.整合共享。充分依托现有水利工程和信息化项目，加强水利信息化设施、数据、平台的整合集约与成果复用，加快推进全面互联、充分共享和智能应用。

（二）展望和探索

为了不断提升蚌埠闸水利枢纽的信息化建设水平，探索新的信息化技术在水利工程的实际应用，蚌埠闸结合自身单位实际情况，将围绕工程、安全、运行、管理四大主题，通过物联网技术、移动互联技术、大数据技术、虚拟现实技术和人工智能技术，建设“蚌埠闸工程管理信息化系统”的“1+N”系统平台。

1.综合业务平台和移动应用模块

在安徽省淮河河道管理局综合业务系统的框架下建设综合业务管理模块，根据不同角色权限实现个人综合业务管理，功能包括个人工作台、任务处理分配、工程信息管理等功能。增加移动应用模块，在综合系统的框架下开发，包括用户登录，任务派发、审核、接收、执行，上报数据。上报内容形式包括图片、视频、文字、位置、时间等信息，所有业务处理全部实现信息化。

2.孪生三维展示模块

建设蚌埠闸水利枢纽数字孪生应用系统，以实景三维数据为基础，全面展示闸区面貌，真实反映现场水情水位等情况。建立高仿真数字孪生三维展示平台，结合采集的三维实景数据和精细化模型、相关监测数据等，实现水位模拟，河道地形、安全监测数据（伸缩缝、垂直位移、扬压力）及水电站、水文等信息在数字孪生虚拟场景中真实呈现，提升蚌埠闸水利枢纽的数字孪生。

3.水面漂浮物视频AI 分析

在节制闸上游安装大型水面漂浮物预警装置，提前对上游水面漂浮物进行检测报警，以便采取相应的措施，减少对闸体的冲击，支持智能AI 监控视频，能够对视频区域内出现的运动目标自动识别，支持区域入侵侦测、越界侦测、进入区域侦测和离开区域侦测等智能侦测。

4.工程安全监测

通过机器视觉智能测量仪+靶标，对蚌埠闸节制闸等坝体进行表面位移监测，采用物联网技术及智能灾变识别算法将视频数据转化为变形数据，实现对各类工程结构物的超高精度非接触式实时测量，达到对结构物健康状况全天候监测的目的，确保水利建筑设施的工程安全。

5.堤防维修养护模块

为了加强堤防维修养护管理，将构建堤防维修养护模块，形成养护任务和养护结果一一对应的闭环管理，养护中间过程的图片、影像实时上传，形成记录。对监控薄弱区域增设摄像头，提高摄像头清晰度，以填补管理处对堤防信息化管理上的空白。根据各级用户创建的维修养护任务进行管理，实现对各类维修养护业务的跟踪与查询，并对重要节点进行提示，推动“任务”与“结果”配比，形成闭环，从而提高养护任务结案率。

6.闸站运行信息化模块

对闸站运行进行数字孪生展示，实时展示运行状态，能集成工况、视频AI、水情雨情、水文预报等信息进行预测、预报、预警，对运行情况进行统计分析。

7.水面漂浮物拦护的探索应用

为了加强对蚌埠闸水利设备设施的安全防护，结合蚌埠闸水面漂浮物的监控预警建设，探索水闸上游的水闸拦河防撞系统建设，包括雷达，数据处理单元，报警装置，GPRS 模块和太阳能电池板等软硬件模块，第一时间对水面漂浮物进行处理阻拦，尽可能减少对水闸闸体的安全威胁。

四、结语

多年来蚌埠闸信息化建设在不断地探索和完善，也取得了一定的成就。但在信息化水平飞速发展的时代，作为淮河流域重要水利枢纽工程设施，必须时刻紧跟时代步伐，统筹加强顶层的规划和设计，不断提高信息化网络化基础建设，全面加强信息数据的互联互通共享，积极推进蚌埠闸智能智慧化应用■