[摘要]作为沙坪水闸除险加固达标工程的配套工程，沙坪水闸自动化监控系统的建设，以实用性、可靠性为前提，结合实际需要采用多项新技术，实现了沙坪水闸管理现代化。

[关键词]水闸自动化闸门控制船闸现地控制

1工程概况

鹤山市沙坪水闸位于广东省西江右岸一级支流沙坪河上，闸址在鹤山市沙坪镇东北方向6km，闸址以上流域面积328km²，河长39km，干流平均坡降3．06‰。沙坪水闸由7孔泄水闸、1孔船闸、船闸收费值班室、水闸控制室、水闸控制中心等组成。其中泄水闸1座7孔，每孔净宽8m；船闸1孔，分上下闸首，净宽10m，长180m；整个水闸净宽66m，总宽度88m。沙坪水闸于1958年底兴建，1964年完成；2006年2月份开始进行除险加固达标工程建设，预计至2006年12月底完成。

在本次除险加固达标工程中，以实用性、可靠性为前提，立足于水闸运行管理的需要，运用先进的计算机网络技术、信息技术、通讯技术、自动化监控技术以及合理优化的调度运行方案，开展沙坪水闸自动化监控系统的建设；实现对沙坪水闸水情、工情的实况监测、监视和工程泄水闸、船闸的自动化控制。在自动化监控的基础上建立与鹤山市水利局、西江大堤管理处的网络通讯，实现远程视频监控、视频会商系统和远程调度，并预留与西江大堤、沙坪排涝站、闸群联合调度中心站的接口，实现沙坪水闸管理现代化。

2沙坪水闸自动化系统设计

沙坪水闸自动化系统由水闸、船闸监控系统、视频会商系统、视频监控系统以及计算机网络系统等组成。从系统结构上分为前端设备、传输系统以及监控中心控制系统等。前端设备包括现地PLC控制柜、各类传感器、视频采集设备、信号灯、射灯等，完成各种工况的采集、动作以及信息反馈等；传输系统有线缆(视频、控制、通讯等)、光缆以及租用光纤通道等，实现控制、通讯以及网络连接的功能；监控中心有上位控制主机、视频会议、视频监控系统等，通过软件和控制设备实现整个水闸自动化系统的运行管理。

2．1水闸监控系统

在水闸控制室安装1套现地监控单元，分成2个现地控制柜，分别控制7孔闸门的液压启闭设备，其中1号控制柜控制1、3、5、7号泄水闸启闭机、2号控制柜控制2、4、6号泄水闸启闭机。现地控制柜内配置三菱PLC可编程控制器实现闸门启闭设备的自动控制，同时通过网络方式与控制中心的上位机通讯，实现远程监控。

2．2船闸自动化管理系统

实现上下闸首的闸门控制，通过设定船闸上、下行运行程序，实现自动化控制，配合交通信号灯、以及语音提示，实现过船闸的船只有序安全通航。在船闸收费室配置1套现地PLC控制柜，控制上下闸首的启闭机动作及其工况反馈，在上位机上发出上行、下行命令后，上下闸首启闭机、交通信号灯、语音提示根据设定程序自动运行，同时，操作人员对进闸船只进行计算机收费，提高工作效率。根据实际情况，也可以手工控制运行程序，满足特定需要。分别安装在上下闸首、船闸闸室收费室的摄像头全程监视船闸通航情况。船闸自动化管理系统实现了船闸通航自动化、收费管理信息化、安全通航有序化，实时监控直观化。

2．3视频监控系统

在沙坪水闸关键部位安装了14个摄像头，分别监视上下游河道、泄水闸门、船闸、控制室等，在管理中心和船闸收费室建立了2个监控中心。除了监视泄水闸门的摄像机采用固定摄像机外其他前端摄像头均采用球型一体化摄像机。监控中心通过视频矩阵设备控制球型一体化摄像机，获得全方位监控效果，同时配备大屏幕输出设备，直观显示选定画面。

2．4视频会议系统

建立与鹤山市三防的视频会议系统，沙坪水闸的会商室作为鹤山市三防指挥中心的分会场，在汛期可以召开视频会议，及时上传汛情，为上级领导正确决策提供直观的、及时的依据。

2．5计算机网络系统

沙坪水闸管理处建筑物相对分散，各控制室相距比较远，故采用光纤网络方式建立沙坪水闸管理处计算机局域网络，连接管理楼控制中心、水闸控制室、船闸收费室之间的网络通道，同时采用自建和租用光缆通道的方式与西江大堤管理处和水利局三防之间网络互联，实现了视频会议和水闸自动化监控系统的远程分级监控。

3沙坪水闸自动化系统特点

3．1闸门分级控制

沙坪水闸运行方式采用三层分级控制，分成现地测控层、监控操作层、管理网络层。现地测控层在水闸控制室，通过在现地控制柜的触摸屏上实现闸门的运行；监控操作层位于水闸控制中心，通过上位计算机的监控系统软件实现闸门的运行；管理网络层位于沙坪水闸管理处的局域网络以及与之互联的上级主管单位的计算机上，运行监控系统客户端软件，经过系统权限认证通过后运行。三层按照设定权限级别，现地测控层最高，监控操作层次之，管理网络层最低。闸门的操作分为升、降、停等点动模式和设定闸门开度的预设模式。

3．2闸门运行实时图像监控

对每扇闸门各安装1套视频监控设备，实时传输闸门工况，同时在水闸控制室以及沙坪河上下游各设1套全方位球型摄像机，为闸门控制系统提供相关的运行工况实时图像，使得闸门操作直观，发现问题及时作出保护动作。

3．3船闸有序通行

通过安装交通信号灯和通航卡杆导航，在船闸上下闸首分别安装2套交通信号指示灯和1套通航卡杆，通过设定过闸顺序指挥船只有序安全通航。

3．4船闸运行自动化

本系统船闸为上下闸首2套移动卷扬启闭机，通过没计的船闸过闸上下行流程控制，通过上位机发送上行或下行命令后，按照设定好的流程自动开启上下闸首的启闭机，结合交通信号灯以及通航卡杆自动运行。无须操作人员手动进行烦琐的流程，避免了因误操作而产生的事故。通过计算机售票系统，规范通航收费，同时加强船只过航管理。

3．5声、光辅助船闸安全运行

配置1套广播系统，通过船闸收费室进行广播，播放过往船只注意事项以及船闸通航情况，电可作为应急指挥用。同时安装3套射灯系统，分别在水闸控制中心楼顶以及上下闸首顶，射灯可以360°水平旋转和30°垂直移动，每个射灯照射距离可达1km，可视距离为300m左右，为夜间通航的船只提供照明服务，同时也为视频系统进行夜间监控提供光源。大大提高了过往船只的安全性。

3．6视频会商系统

租用广电光缆建立水利局三防与沙坪水闸管理处的VPN网络通道，建立基于IP的视频会商系统，实现沙坪水闸控制中心与水利局三防会商室的双向视、音频传输，召开视频会议，同时把视频监控系统的实时工况图像发送给三防指挥中心，为上级领导决策指挥提供实时的第一手资料。

4结语

沙坪水闸自动化监控系统建成投入运行后，将大大提高现代化管理水平。三层不同权限级别的控制方式方便了闸门运行，基于PLC的闭锁控制将避免因操作不当而造成设备的损坏，图像监系统获得闸门实时运行工况，使得沙坪水闸的运行安全、可靠、方便。

船闸自动化管理系统采用计算机信息管理技术实现船舶登记、售验票以及报表统计，广播系统和信号灯系统对过闸船只进行有序管理，射灯照明系统有助于夜间安全通行。

基于IP网络的视频会商系统方便沙坪水闸管理处与上级管理部门的通讯联系，结合视频监控在汛期为及时给上级三防部门传送现场工况，方便决策指挥。