摘要：崇明岛四面环水，水闸数量众多，建造年份不一。危旧改造推进缓慢，北沿1978年建造的北堡水闸仍在使用，目前水闸闸门启闭基本采用人工启闭，未能实现远程遥控启闭。随着世界级生态岛建设的全面展开，水环境治理标准及时效性均提升到了一个全新高度，对水闸启闭安全提出了更高要求。通过对各种类型水闸不同启闭方式的分析研究，拿出具体启闭预警及开度控制方案，为崇明水闸启闭安全提供保障。
关键词：闸门启闭；自动控制；安全保护
0 前言
《崇明世界级生态岛发展“十三五”规划》明确：有效提升水环境质量。到2020年基本实现全域达到水环境功能区的水质控制标准，地表水环境功能区达标率达到95%左右，实现出水断面水质不劣于进水断面。
目前，岛内水质改善很大程度上要依靠水闸引排水来调节内部生态系统，水闸作为水资源调度的主要口门，发挥着重要作用。因此，对水闸启闭安全也提出了更高要求。
1 崇明水闸类型
崇明岛四面环水，水闸数量众多，21世纪以来随着危闸改造的逐年推进，南、北横引河的贯通，为岛内水资源调度提供了有利条件。目前，全岛共有沿江水闸25座，其中南沿水闸15座，北沿水闸10座。其中最老的为1978年建成的北堡水闸。新建港、庙港、新河港等9条大河南北口均建有水闸。
1.1 按是否通航划分
崇明本岛水闸均为节制闸，主要承担引清排污的任务，原各水闸基本都承担着照顾性通航的任务，后因航道整治及海事部门要求，缩减通航水闸数量，目前只有7座水闸允许船只通航。
1.2 按闸门门叶启闭时运动方式划分
崇明本岛水闸均为平面钢闸门结构，多数为垂直升降闸门，只有2座水闸为升卧式闸门，分别为北堡水闸和新村沙下游闸。
1.3 按闸门孔数划分
目前，25座沿江水闸中单孔闸有21座，多孔闸有4座，总孔径达410米，最大的单孔闸孔径16米，最大的多孔闸总孔径42米，各孔径具体组合情况见表1。
2 历年危闸改造
25座水闸中，建于上世纪70年代有3座，80年代的有2座，90年代的有3座，其余17座均为本世纪后改建或新建，其中新建4座，改建13座。改建的13座水闸中原拆原建水闸3座，因滩涂围垦等原因而外移的水闸10座。因北横引河开通，原四滧港北闸成为内河闸而拆除；因黄瓜沙围垦，长江水闸和前进水闸亦成为内河闸。鸽龙港北闸、老滧北闸由于新村沙水域综合整治工程的实施现已变成内河闸。中北部地区因北沿围垦而废除了长江、前进、北四滧三座出海水闸，中北部地区新建的新河港北闸尚未正式启用。2015-2017年对较老的16座水闸进行了安全鉴定，其中四类水闸6座，三类水闸1座，二类水闸9座，具体结果见表1。
3 闸门启闭控制方式
按启闭机动力传送方式来分，崇明岛水闸中除崇西水闸和三沙洪水闸采用液压启闭外，其余水闸均采用卷扬式启闭。
按闸门电气自动控制来分，主要有传统的继电器—接触器控制以及PLC模式控制。在2000年前建设的水闸均采用了传统的继电器—接触器控制方式，而在2000年后建设或技改的水闸则采用了PLC技术控制方式。
3.1 传统的继电器—接触器控制
传统的继电器—接触器控制方式，主要是通过按钮操作来开闸和关闸，其特点是结构简单、价格便宜，在一定的范围满足了简单自动控制的需要。随着技术的发展，其可靠性、灵活性、网络性、排查故障困难等缺点逐步显现，目前正逐步被淘汰。
3.2 PLC模式控制
采用PLC模式启闭控制，控制方式比较灵活。它将操作层和管理层有效分离，有利于系统的使用和保护，避免了计算机操作带来的误操作、死机状态以及计算机病毒的侵害；采用触摸屏的屏触键控制设备，可以根据屏幕提示按步骤执行，避免步骤错误，提高了操作安全性；计算机不作为操作终端，对操作人员的操作技能要求相对较低，与目前水闸管理的人员现状相结合；而采用计算机采集数据管理又能将必要和有用的资料保存，相关数据还可以进行远程输送。
4 启闭预警及开度控制
针对不同类型水闸及不同闸门启闭控制方式，制定相应启闭预警预控内容，同时针对闸门开启关闭对应流程实施从头到尾的开度控制，有效预防水闸闸门运行失控事故的发生，有效地保证了水闸在调水、通航放船过程中的安全，对保护水闸的自身安全也有着及其重要的作用。
4.1 安全保护
4.1.1 超时保护
通过设立水闸闸门安全运行计时控制系统，实现启闭预警预控，通过将系统中的时间继电器与电机运行时继电器相配合，当传统的限位因各方面的故障而失效时，记时继电器继续计时，超过时间，给予空气开关保护跳闸，从而切断总电源，起到了保护作用。
4.1.2 监视保护
通过设立无线实时图像上传系统，在水闸内外河、闸门、机房等关键点位布置监控摄像机实时采集现场视频监控信号，以各水闸监控中心为平台，将实时监控画面通过专用光纤网络传输到信息调度中心，实现在线监控，信息中心通过实时警报，即时调用客户端监控视频，可为闸门启闭提供确切可靠的视频依据。并通过和检测人员相配合，提前发现问题，预防问题，以达到预警预控功能。
4.2 限位保护
4.2.1 开度两头控制
闸门启闭设置防冲顶系统、防冲底系统。防冲顶系统通过顶部设置防冲顶设备，闸门开启到预警高度，自动暂停，闸门开启到禁止高度，自动停止运行，有效预防冲顶；防冲底系统通过安装交流电流检测设备，当电机电流超出正常控制范围启闭机自动停止，有效预防因杂物堵塞闸门关不到底问题。
4.3 参数保护
4.3.1 水位差变化辅助控制
通过设立水闸调水自动化控制系统，针对内外河水位差变化对开度进行辅助控制，根据历史数据，制定水闸内外河水位差变化对水闸启闭开度关联辅助表，实现水位差辅助指导开度控制，超过辅助表警戒预警值，实现自动报警，有效提供直观辅助印象。
4.3.2 点位监测辅助控制
针对卷扬设备中钢丝绳变形及钢丝绳处于不同卷筒位置带来的开度误差，制定点位监测系统，通过布置在水闸机房设备，启闭机设备，钢丝绳等关键安全运行监测点位，安装各类数字式在线监测仪器，通过监测设备电流，电压，钢丝绳张力等动态数据，为水闸开度控制提供辅助参考，任何设备出现异常数据情况系统激发声光自动报警，实时提供辅助监测数据。
5 结语
通过对各类水闸不同闸门设置对应的全过程控制，从开启预警及控制，到开启全程控制，到关闭预警及控制，同时通过人工观察与无线实时监控相配合，利用系统平台建设，通过水位控制、点位监测等辅助手段加强判断，实现水闸启闭开度全过程控制，确保水闸启闭安全，为世界级生态岛建设保驾护航，全面提升崇明水环境质量。
参考文献：
[1] 吴志强.浅谈水利水电闸门启闭机的管理与维护[J].机电信息，2012(15)
[2] 洪艳,李家振.加强水闸闸门及启闭机管理和维护的几点认识[J].江苏水利， 2008(10)
[3] 郑惠成.中小型水闸螺杆启闭机闭门冲顶破坏及对策[J].治淮，2003(08)
[4] 张众,王凯歌.周口市大中型水闸闸门及启闭机存在的问题及对策[J].治淮，2003(07)
[5] 张彻,陈肖坪.闸门及启闭机运行状况分析[J].价值工程，2010(18)
作者简介：
龚武明（1977-），男，工程师，工学学士，主要参与水利工程管理。E-mail:446487441@qq.com
论文作者:龚武明1,蔡勇圣1,龚瑞萍1,王国琪2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：水闸论文; 启闭论文; 闸门论文; 崇明论文; 接触器论文; 方式论文; 继电器论文; 《基层建设》2018年第16期论文;