應(yīng)用自動化系統(tǒng)有效提升過閘效率的探究

劉麗娟

（鹽城市運(yùn)東船閘管理所，江蘇 鹽城 223200）

船閘是水路通行中最常見的建筑物，屬于水利樞紐的通航設(shè)施，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代水利工程。隨著我國水運(yùn)業(yè)的迅猛發(fā)展，內(nèi)河航運(yùn)量不斷增加，船閘成為河道通行效率的控制性工程。由于天然河道的流量存在一定的不確定性，通常各段河道水位差較大，因此在水位集中跌落處建設(shè)船閘，不僅能對河道的水位、流量進(jìn)行管控，而且能夠滿足過往船舶的航運(yùn)需求。

鹽城市運(yùn)東船閘上游的京杭大運(yùn)河，水位常年處于9.6～10.7m之間，而下游蘇北灌溉總渠的水位則在4.5～6.4m之間，上下游存在4～4.5m的水位差，運(yùn)東船閘通過輸水廊道對閘室泄水、灌水以調(diào)節(jié)閘室內(nèi)水位，來滿足船舶通航需求。為提高過閘效率，結(jié)合信息技術(shù)，對新建船閘控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化設(shè)計(jì)。

1 工程概況

鹽城市運(yùn)東船閘位于江蘇省淮安市淮安區(qū)南郊，于1976年12月興建，為運(yùn)東樞紐的重要組成部分，具有防洪、抗旱、航運(yùn)等綜合功能，限于當(dāng)時(shí)條件，工程結(jié)構(gòu)簡陋、啟閉閘門費(fèi)時(shí)耗力，運(yùn)行效率較低，船舶過閘必須登記并支付完費(fèi)用后才能通過，人工登記繳費(fèi)出錯率較高，影響船舶通行效率；另外重復(fù)登記、量船、計(jì)算噸位等，導(dǎo)致辦理過閘的時(shí)間較長，管理方式落后，嚴(yán)重制約著船閘的通航效率，舊船閘已不能滿足船舶流量日益增長的需求。

為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，實(shí)施鹽城市運(yùn)東船閘除險(xiǎn)加固工程，現(xiàn)已正式通航。拆建后的船閘閘室擴(kuò)容為180m×23m（長×寬），單閘通貨量可達(dá)5000余t，是連接京杭大運(yùn)河與蘇北灌溉總渠航運(yùn)的單級船閘，與其左側(cè)的運(yùn)東閘、運(yùn)東水電站和蘇北灌溉總渠堤防，共同構(gòu)成了運(yùn)東閘閘下的防洪屏障。為了提升船閘的管理水平及運(yùn)行安全性、可靠性和先進(jìn)性，及時(shí)調(diào)度船舶，對新建船閘的自動化控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高過往船舶的過閘效率。

2 自動化控制系統(tǒng)

船閘自動化主要應(yīng)用于船舶信息的登記、自動收費(fèi)、智能調(diào)度和閘門自動啟閉系統(tǒng)，用于登記、收費(fèi)、調(diào)度和過閘的全過程控制。為進(jìn)一步優(yōu)化過閘流程，提升鹽城市運(yùn)東船閘窗口服務(wù)質(zhì)量，本著安全可靠的原則，設(shè)計(jì)包含主控系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)置、故障報(bào)警、監(jiān)測系統(tǒng)和控制中心的自動化控制系統(tǒng)，使一切船閘中的指令都可以在自動化控制中心執(zhí)行。

2.1 船舶信息數(shù)據(jù)庫的建立

建立完善的船舶信息數(shù)據(jù)庫，是提高船閘工作效能的首要任務(wù)。船舶首次過閘，需要憑《船舶檢驗(yàn)證書》等合法有效證件進(jìn)行登記和編號，詳細(xì)準(zhǔn)確地錄入船舶相關(guān)信息，系統(tǒng)自動根據(jù)錄入的船體長寬深等數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確地計(jì)算出船舶噸位和需要繳納的費(fèi)用。當(dāng)已錄入數(shù)據(jù)庫的船舶再次過閘時(shí)，只需提供船名、船主姓名、編碼等任一信息，就能夠快速調(diào)出該船舶的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以大大提高過閘效率。

2.2 自動化收費(fèi)系統(tǒng)

鹽城市運(yùn)東船閘收費(fèi)系統(tǒng)，是基于船舶完成登記以后的數(shù)據(jù)傳遞，不需要向收費(fèi)人員再次提供船舶信息，工作人員只需按照系統(tǒng)中經(jīng)調(diào)度復(fù)核確認(rèn)的船舶計(jì)費(fèi)信息和相關(guān)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)即可。工作人員可以根據(jù)需要在系統(tǒng)中調(diào)取各類數(shù)據(jù)，系統(tǒng)還可根據(jù)數(shù)據(jù)自動形成報(bào)表，便于財(cái)務(wù)管理人員對收入變化進(jìn)行動態(tài)測算。

鹽城市運(yùn)東船閘收費(fèi)系統(tǒng)，已接入鹽城市財(cái)政局開發(fā)建設(shè)的市級財(cái)政非稅收入管理系統(tǒng)，增加了電子票據(jù)功能，完善了線上繳費(fèi)渠道。船民可以在完成繳費(fèi)后，自行下載、打印電子發(fā)票作為繳費(fèi)憑證，徹底告別了手撕定額發(fā)票的歷史。

2.3 自動化開關(guān)閘系統(tǒng)

啟閉閘門是船閘正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開關(guān)閘門應(yīng)采用自動化系統(tǒng)進(jìn)行操控，通過控制程序操控閘門開閉，簡化管理和控制方式，解放船閘管理人員和船員，更好地發(fā)揮船閘功能。開關(guān)閘系統(tǒng)主要由PLC控制室進(jìn)行總體監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。操作員通過監(jiān)控畫面對閘門進(jìn)行監(jiān)督控制，在控制系統(tǒng)中使用鼠標(biāo)、鍵盤對開關(guān)閘系統(tǒng)進(jìn)行控制。

控制系統(tǒng)采用遠(yuǎn)控和現(xiàn)地控制兩種方式互相結(jié)合的方法，因運(yùn)東船閘水位監(jiān)測采用自浮球式水位傳感器向系統(tǒng)發(fā)送信號，當(dāng)自浮球被卡不能正確顯示水位時(shí)，就需要人工現(xiàn)場觀察確認(rèn)，并在操作系統(tǒng)中人工啟閉閘門，要求待船舶通過后及時(shí)查找故障來源。自動化開關(guān)閘系統(tǒng)為船舶的安全通行上了雙保險(xiǎn)，不僅減輕了操作人員的工作量，同時(shí)也讓閘門控制更加便捷，從而實(shí)現(xiàn)安全高效的自動化控制。

3 視頻監(jiān)視安防系統(tǒng)

在上下游閘首分別設(shè)置機(jī)房并配置專人監(jiān)控設(shè)備，對船舶通過情況進(jìn)行全過程監(jiān)控。在船閘控制單元，通過開關(guān)閘控制監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對經(jīng)過的人員和船只進(jìn)行全過程數(shù)據(jù)采集和管理。根據(jù)船閘運(yùn)行的特點(diǎn)，將自動控制模式與手動控制模式相結(jié)合，保障船閘運(yùn)行萬無一失。

3.1 自動化監(jiān)視系統(tǒng)

監(jiān)視系統(tǒng)對船閘內(nèi)所有參數(shù)進(jìn)行全天候搜集與傳輸，并在電腦屏幕清晰地顯示現(xiàn)場動態(tài)，操作人員能夠通過實(shí)時(shí)切換系統(tǒng)，直觀地監(jiān)視閘內(nèi)動態(tài)。顯示功能包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、模擬參數(shù)數(shù)字、控制方式、報(bào)警系統(tǒng)等。

遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)通過水位傳感器、測量閘門啟閉傳感器和紅外探測器等采集即時(shí)參數(shù)，閘門自動啟閉系統(tǒng)能實(shí)時(shí)讀取閘室內(nèi)外水位等數(shù)據(jù)，待閘門兩側(cè)水位相同時(shí)方可打開閘門，監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示閘門開啟過程的閘門開度、系統(tǒng)壓力等數(shù)據(jù)。傳感器的精度在船閘管理中尤為重要，傳感器優(yōu)劣直接影響船閘自動化控制水平。

3.2 安防監(jiān)控系統(tǒng)

安防監(jiān)控系統(tǒng)是對閘門啟閉流程進(jìn)行監(jiān)督和控制，從各環(huán)節(jié)管理閘門開閉的應(yīng)用系統(tǒng)。為順利開展各項(xiàng)工作，提高安防效果，從七個層次對安防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一層（表現(xiàn)層）是系統(tǒng)控制情況的直觀顯示層，包括監(jiān)控顯示電視墻、計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、音頻系統(tǒng)等。第二層是安防系統(tǒng)控制核心層，船閘控制采用模擬控制和數(shù)字控制兩種方法。第三層是音頻和視頻層，對傳送的音、視頻信號進(jìn)行分配和處理，并與控制核心層進(jìn)行整合，控制閘門與船舶。第四層是數(shù)據(jù)傳輸層，要求快速、便捷、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)，近距離采用視頻線和音頻線傳播；中遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸采用射頻線、微波等方式；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳遞，采用互聯(lián)網(wǎng)。第五層是執(zhí)行層，是控制指令執(zhí)行的設(shè)備層，如PTZ、鏡頭控制、云臺、解碼器輸出等。第六層是支持層，包括記錄和執(zhí)行設(shè)備的保護(hù)和支持，包括支持、保護(hù)、覆蓋等輔助設(shè)備。第七層是數(shù)據(jù)采集層，安全監(jiān)控系統(tǒng)信息采集包括鏡頭、攝像頭、報(bào)警傳感器、背景指令系統(tǒng)等。

4 結(jié)語

自動化系統(tǒng)具有便捷、高效等優(yōu)點(diǎn)，為船閘高效運(yùn)行提供了技術(shù)支撐，為實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化管理提供了新路徑。鹽城市運(yùn)東船閘管理所，為健全疫情常態(tài)化防控機(jī)制，持續(xù)做好水路疫情防控工作，實(shí)行船民“零接觸、零上岸”過閘服務(wù)，對于非首次過閘的船舶，采用電話登記和遠(yuǎn)程繳費(fèi)方式，實(shí)現(xiàn)了船舶全部過閘業(yè)務(wù)線上辦理，全面提升了船閘安全便捷、有序放行的環(huán)境。