虞寅佳 王家龍 王標(biāo)

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1 問題提出

目前纜道測(cè)流系統(tǒng)普遍存在自動(dòng)化程度低、效率不高、測(cè)驗(yàn)方式單一的不足之處，不適宜在流速大場(chǎng)景進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)工作；現(xiàn)有纜道信號(hào)傳輸采用有線方式傳輸，信號(hào)有線傳輸方式穩(wěn)定性較為脆弱，極易受到纜道絕緣、河段特性影響。

全國中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)工作完成以來，新建水文站與水文監(jiān)測(cè)人員不足之間的矛盾日益突出。一種高效、可靠、先進(jìn)功能與架構(gòu)的智能水文纜道測(cè)控系統(tǒng)需求日益突出。全自動(dòng)纜道測(cè)流控制軟件開發(fā)，將極大地減輕測(cè)量人員工作量，并提升流量測(cè)量的工作效率。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,水文纜道技術(shù)水平不斷提高，纜道測(cè)流技術(shù)勢(shì)必向智能化、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、移動(dòng)監(jiān)測(cè)管理方向發(fā)展。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

纜道全量程場(chǎng)景化流量測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)和纜道測(cè)流技術(shù)，為用戶提供了一種全新的纜道測(cè)流的解決方案。在水文站駐站纜道測(cè)流基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分中心對(duì)多個(gè)水文站站點(diǎn)纜道測(cè)流控制及相關(guān)水文信息傳輸。系統(tǒng)以纜道為過河載體，搭載不同測(cè)流設(shè)備，完成高、中、低水位流量測(cè)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)無技術(shù)人員值守、自動(dòng)工作。

纜道主要由變頻調(diào)速控制子系統(tǒng)、動(dòng)力控制子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)測(cè)流控制子系統(tǒng)、信號(hào)處理子系統(tǒng)、電源控制子系統(tǒng)、防雷子系統(tǒng)及附屬配套線纜、接插件、開關(guān)等組成。變頻調(diào)速控制子系統(tǒng)主要部件為變頻器、水文絞車等；動(dòng)力控制子系統(tǒng)主要部件為PLC（動(dòng)力控制部分）、接觸器、繼電器、現(xiàn)地按鈕等；工作時(shí)由工控機(jī)或現(xiàn)地控制按鈕通過PLC（動(dòng)力控制部分）利用RS485 口控制變頻器正反轉(zhuǎn)、加減速；PLC（動(dòng)力控制部分）、接觸器、繼電器控制絞車電機(jī)上電。

數(shù)據(jù)采集及信號(hào)處理子系統(tǒng)主要部件為PLC（信號(hào)處理部分）、水文綜合信號(hào)源、光柵編碼器、限位開關(guān)等。水文綜合信號(hào)源產(chǎn)生水面、河底、流速儀信號(hào)，供電為太陽能鋰電池充電；光柵編碼器產(chǎn)生起點(diǎn)距、入水深信號(hào)；限位開關(guān)產(chǎn)生上升、下降、歸零開關(guān)量信號(hào)；以上信號(hào)皆接入PLC（信號(hào)處理部分）進(jìn)行處理。

3 測(cè)流控制軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)

3.1 系統(tǒng)功能

全自動(dòng)纜道測(cè)流控制軟件功能主要包含自動(dòng)測(cè)流、半自動(dòng)測(cè)流、手動(dòng)測(cè)流、測(cè)站基本信息配置、斷面配置、測(cè)流參數(shù)與測(cè)流垂線配置、遠(yuǎn)程測(cè)流、報(bào)表生成與查詢、數(shù)據(jù)管理、幫助文檔、技術(shù)支持、智能視頻預(yù)警等功能，各模塊之間相互依托、相互聯(lián)系，有機(jī)構(gòu)成統(tǒng)一整體。

該軟件是基于C/S 模式，以纜道控制臺(tái)為支撐，軟件通過纜道控制臺(tái)控制鉛魚的前進(jìn)、后退、上升、下降、停止，以及流速儀測(cè)流；采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)功能模塊功能明確、操作簡便；智能化自動(dòng)控制，具備垂線重測(cè)補(bǔ)測(cè)、自動(dòng)減速、緊急避險(xiǎn)等特點(diǎn)；測(cè)流完成后，軟件可自動(dòng)生成流量測(cè)驗(yàn)報(bào)表。此報(bào)表是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的水文纜道測(cè)驗(yàn)規(guī)范生成，無須進(jìn)行修改就可以納入整編資料。

圖1 自動(dòng)測(cè)流業(yè)務(wù)流程圖

軟件服務(wù)中心安裝在中心站服務(wù)器上，也可安裝在控制臺(tái)計(jì)算機(jī)，Client 端可安裝在內(nèi)網(wǎng)任何一臺(tái)電腦上。測(cè)流控制軟件采用C#語言WinForm 形式開發(fā)，選用Mysql 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，利用數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)和高級(jí)編程語言,實(shí)現(xiàn)圖、文、表一體化表現(xiàn)纜道測(cè)流過程。

纜道全自動(dòng)測(cè)流控制軟件詳細(xì)功能：

參數(shù)配置：測(cè)站信息管理、流速儀管理、斷面管理、垂線配置管理；纜道測(cè)流：自動(dòng)測(cè)流、半自動(dòng)測(cè)流；報(bào)表打?。嚎缮闪髁繄?bào)表；系統(tǒng)管理：用戶管理；系統(tǒng)幫助：可查看一些幫助文檔；視頻監(jiān)控：調(diào)取當(dāng)前測(cè)站的實(shí)時(shí)視頻信息。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

軟件采用MySql 數(shù)據(jù)庫，MySql 是一個(gè)全面的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，提供了企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)庫引擎為關(guān)系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了更安全可靠的存儲(chǔ)功能。該軟件的數(shù)據(jù)庫實(shí)體包括測(cè)站、測(cè)驗(yàn)人員、測(cè)流信息、測(cè)流成果、垂線信息等。

3.2.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

水文纜道測(cè)流分為自動(dòng)測(cè)流和半自動(dòng)測(cè)流，自動(dòng)測(cè)流是計(jì)算機(jī)按照事先配置好的斷面信息、垂線信息、測(cè)流參數(shù)信息，自動(dòng)完成測(cè)流的過程；半自動(dòng)測(cè)流與自動(dòng)測(cè)流過程是一樣的，唯一不同的就是鉛魚的控制有人員參與，而自動(dòng)測(cè)流是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，半自動(dòng)測(cè)流需求分析與自動(dòng)測(cè)流相同。其業(yè)務(wù)流程圖如1。

3.2.3 各個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)與分析

系統(tǒng)測(cè)流模塊：系統(tǒng)測(cè)流分為自動(dòng)測(cè)流和半自動(dòng)測(cè)流。系統(tǒng)根據(jù)垂線配置信息（包括測(cè)流類型、測(cè)流垂線信息、測(cè)站測(cè)流信息等）進(jìn)行水文測(cè)流。

參數(shù)配置模塊：系統(tǒng)公共參數(shù)配置，實(shí)測(cè)斷面數(shù)據(jù)配置，流速儀數(shù)據(jù)信息配置，測(cè)流垂線與測(cè)流參數(shù)配置。

數(shù)據(jù)分析模塊：測(cè)流結(jié)束后，軟件根據(jù)水文流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范自動(dòng)生成流量測(cè)驗(yàn)報(bào)表。

系統(tǒng)管理模塊：系統(tǒng)管理包括用戶管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)支持等功能。

4 結(jié)語

本文針對(duì)現(xiàn)有的水文纜道測(cè)流系統(tǒng)現(xiàn)狀和水文測(cè)驗(yàn)工作需求，對(duì)纜道測(cè)流控制軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。在實(shí)際的水文測(cè)驗(yàn)過程中，測(cè)驗(yàn)軟件能大大提高測(cè)驗(yàn)工作的效率，同時(shí)減少測(cè)驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度