ADCP流量測驗(yàn)輔助程序設(shè)計(jì)

余軍強(qiáng) 鄭宣東 周思宇 徐靈靈

摘要：為縮短ADCP（聲學(xué)多普勒流速剖面儀）測驗(yàn)前期準(zhǔn)備時(shí)間，減少參數(shù)輸入差錯(cuò)，達(dá)到多測站流量快速巡測、精準(zhǔn)測驗(yàn)?zāi)康模捎肰isual Studio.NET設(shè)計(jì)了ADCP流量測驗(yàn)輔助程序。該程序內(nèi)置GNSS導(dǎo)航模塊，能夠指示大斷面起點(diǎn)距和偏距，實(shí)現(xiàn)一步操作完成ADCP測驗(yàn)和GNSS導(dǎo)航工作。結(jié)果表明：ADCP流量測驗(yàn)輔助程序既保障了水文測驗(yàn)成果精度，也提高了水文測驗(yàn)工作效率，同時(shí)深化了水文流量測驗(yàn)新技術(shù)的探索與發(fā)展。該程序經(jīng)過1a來的多次測驗(yàn)使用，效果良好。

關(guān)鍵詞： ADCP;流量測驗(yàn);Visual Studio.NET

中圖法分類號：P332.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.05.012

文章編號：1006 - 0081（2021）05 - 0049 - 05

1 程序概況

ADCP測驗(yàn)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于江河湖海水文測驗(yàn)，流量測驗(yàn)軟件WinRiver II在使用中需錄入各種參數(shù)和命令，易于出錯(cuò)，每次測驗(yàn)基礎(chǔ)工作重復(fù)，輸入繁雜[1-2]。鑒于此，采用Visual Studio.NET設(shè)計(jì)了ADCP流量測驗(yàn)輔助程序，并使測驗(yàn)軟件WinRiver II操作過程簡便化、程序化、系統(tǒng)化，以達(dá)到測驗(yàn)前期工作簡便且一步到位的效果。同時(shí)，為了確保WinRiver II航線航跡準(zhǔn)確，編寫了GNSS導(dǎo)航偏離指示條，可不再運(yùn)行其他軟件，指示測驗(yàn)斷面起點(diǎn)距和偏距，實(shí)現(xiàn)一步操作完成ADCP測驗(yàn)和GNSS導(dǎo)航工作。

2 程序模塊

采用Visual Studio.NET中高級程序語言Visual Basic.NET設(shè)計(jì)《ADCP流量測驗(yàn)輔助程序》，使用SQLite本地?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行水文系統(tǒng)單位分級管理、測驗(yàn)基礎(chǔ)參數(shù)和ADCP測驗(yàn)控制的信息一體化[3-7]，簡化ADCP測驗(yàn)操作流程。結(jié)合GNSS導(dǎo)航定位模塊，根據(jù)SQLite數(shù)據(jù)庫的測站參數(shù)，計(jì)算北京85和CGCS2000平面坐標(biāo)[1-2]，以解決ADCP測驗(yàn)航線航跡信息反饋過程，為水文巡測船引導(dǎo)航行，從而提高測驗(yàn)精度。同時(shí)程序界面友好，結(jié)構(gòu)簡單直觀，測驗(yàn)流程智能化，以便快速測驗(yàn)、規(guī)范操作。ADCP測驗(yàn)輔助程序主要模塊包括以下5點(diǎn)。

（1）StartForm啟動窗體，引入系統(tǒng)狀態(tài)條快捷操作方式。

（2）AdcpForm測驗(yàn)設(shè)置窗體，通過數(shù)據(jù)庫規(guī)劃多站點(diǎn)ADCP測驗(yàn)基礎(chǔ)參數(shù)[1-5]。

（3）DeviateForm導(dǎo)航偏離窗體，通過GNSS的GGA定位數(shù)據(jù)實(shí)施導(dǎo)航偏離、斷面起點(diǎn)距指示等。

（4）StationConfigForm測站配置窗體，設(shè)置或修改測站測驗(yàn)參數(shù)。

（5）MainModule主模塊，常用函數(shù)和模塊。

3 程序設(shè)置、導(dǎo)航及測站配置

3.1 設(shè)置與使用

ADCP流量測驗(yàn)輔助程序運(yùn)行后，駐留在操作系統(tǒng)任務(wù)欄（圖1）

（1）測站設(shè)置。首次運(yùn)行程序，要進(jìn)行測站相應(yīng)參數(shù)配置，以便測驗(yàn)時(shí)獲得測站的完整正確參數(shù)。

（2）常規(guī)設(shè)置。選擇測站、測次、開始水位、風(fēng)力風(fēng)向、天氣情況、斷面最大水深、ADCP用戶命令等（測次首次輸入正確后，下次自動產(chǎn)生正確測次）。設(shè)置完成后，即可點(diǎn)擊[開始測量]，形成測驗(yàn)使用的MMT測驗(yàn)工程文件，并自動運(yùn)行WinRiver II程序打開本次形成的測驗(yàn)工程文件，從而進(jìn)行測試或測驗(yàn)。

（3）外圍設(shè)備設(shè)置。可自行定義修改WinRiver II外圍串口設(shè)備GNSS和羅經(jīng)，以及本程序?qū)Ш蕉丝谠O(shè)置。可設(shè)置本程序啟動時(shí)，窗體是否自動打開的默認(rèn)方式，是否進(jìn)行語言播報(bào)偏航距，以及偏航條窗體透明度等。

若要實(shí)現(xiàn)多個(gè)巡測站進(jìn)行測驗(yàn)，只要點(diǎn)擊任務(wù)欄ADCP流量測驗(yàn)輔助程序圖標(biāo)，在ADCP測驗(yàn)配置更改測站和相關(guān)配置，修改自定義ADCP用戶命令，以適應(yīng)測站斷面，點(diǎn)擊“開始測驗(yàn)”按鈕即可，同時(shí)測次、用戶命令自動保存在相應(yīng)測站數(shù)據(jù)庫中，以待下次該站進(jìn)行流量測驗(yàn)。設(shè)置界面如圖2～3所示。

3.2 ADCP測驗(yàn)斷面線同步導(dǎo)航

在ADCP流量測驗(yàn)輔助程序測驗(yàn)設(shè)置中，選擇測站后，自動調(diào)用相關(guān)參數(shù)。根據(jù)三參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將GNSS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為北京54坐標(biāo)系（支持選擇CGCS2000坐標(biāo)系統(tǒng)）。此外，計(jì)算測船GNSS位置相對斷面線的偏移距、相對斷面線中起的投影起點(diǎn)距（在斷面線上就是起點(diǎn)距）。ADCP測驗(yàn)輔助程序具備語音播報(bào)航跡偏距功能，偏距超過3 m進(jìn)行偏距語音播報(bào)，具備顯示測船位置的上下游關(guān)系。

3.2.1 導(dǎo)航航跡偏離

導(dǎo)航界面設(shè)計(jì)置頂，通過合理設(shè)置透明度，不會遮擋WinRiver II程序。導(dǎo)航航跡偏離界面如圖4～5所示。

3.2.2 定位精度對比分析

在南咀站相同位置進(jìn)行GNSS定點(diǎn)定位測試，對比ADCP流量測驗(yàn)輔助程序?qū)Ш胶桔E偏距與商業(yè)軟件HYPACK航跡偏距數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)比較分析，定位偏距精度可靠。程序?qū)Ш狡骄喽ㄎ粩?shù)據(jù)與HYPACK航跡偏距數(shù)據(jù)對比見圖6～7。

3.3 測站配置

任務(wù)欄程序右鍵菜單，點(diǎn)擊測站配置，進(jìn)入測站配置窗口，鼠標(biāo)右鍵支持單元格和行的復(fù)制、粘貼、刪除、排序和保存，即可添加、修改、刪除測站、測船和設(shè)備使用、測員參數(shù)（圖8～10）。

4 WinRiver II程序流量測驗(yàn)簡介

對于ADCP流量測驗(yàn)輔助程序，點(diǎn)擊“開始測驗(yàn)”后，自動創(chuàng)建MMT測驗(yàn)工程文件，啟動WinRiver II程序，并自動打開ADCP測驗(yàn)輔助程序形成的測驗(yàn)文件。在WinRiver II已經(jīng)設(shè)置好外圍設(shè)備的前提下，即可進(jìn)行設(shè)置ADCP時(shí)鐘與開始ADCP測試。按快捷鍵F3進(jìn)行現(xiàn)場配置檢查，快捷鍵F4開始ADCP發(fā)射，快捷鍵F5進(jìn)行ADCP測驗(yàn)。

對于非美國德立達(dá)儀器（TRDI）公司瑞江600 kHz的儀器，亦可使用ADCP流量測驗(yàn)輔助程序形成MMT測驗(yàn)工程文件，點(diǎn)擊“開始測驗(yàn)”后，啟動WinRiver II程序，自動打開ADCP測驗(yàn)輔助程序形成的測驗(yàn)文件。點(diǎn)WinRiver II采集菜單，點(diǎn)擊配置向?qū)В谙驅(qū)е羞x擇使用設(shè)備，按快捷鍵F3檢查修改測前必要參數(shù)，確定參數(shù)后，馬上可以進(jìn)行ADCP測試，并進(jìn)行測驗(yàn)。按快捷鍵F3進(jìn)行現(xiàn)場配置檢查和ADCP測試，見圖11。

5 測站數(shù)據(jù)庫配置文件Config.db結(jié)構(gòu)

ADCP測驗(yàn)輔助程序由主程序ADCP測驗(yàn)輔助.exe、測站數(shù)據(jù)庫配置文件Config.db、漢字轉(zhuǎn)首字母庫HzToPy.FLI、ADCP測驗(yàn)輔助程序配置文件Config.xml與Sqlite數(shù)據(jù)庫控件System.Data.SQLite.dll等組成。

測站數(shù)據(jù)庫若要配置文件，ADCP測驗(yàn)輔助程序可以進(jìn)行配置管理，也可使用Sqlite管理軟件進(jìn)行修改編輯（如Database.net），但不要改變數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

（1）StationInfo表。測站信息設(shè)置測站地點(diǎn)、起始點(diǎn)坐標(biāo)、投影角、起始岸邊（測站中起標(biāo)識，右岸為1，左岸為0），測次在程序界面直接輸入。必須設(shè)置測站三參數(shù)、中斷面起止點(diǎn)坐標(biāo)、起始岸邊，才能用于導(dǎo)航偏距，才能自動顯示測站上下游關(guān)系，語音播報(bào)測船位于測驗(yàn)斷面的上下游位置。設(shè)置測站斷面河床最深處高程，可以自動生成WinRiver II程序所需要的最大水深。

使用Database.net數(shù)據(jù)庫管理程序打開的測站信息表結(jié)構(gòu)，如圖12～13所示，為WinRiver提供測驗(yàn)單位、測站基礎(chǔ)信息，并為ADCP測驗(yàn)輔助程序GNSS導(dǎo)航偏離指示條模塊提供定位參數(shù)。

（2）Surveyor表。使用Database.net數(shù)據(jù)庫管理程序打開的測驗(yàn)單位測員表結(jié)構(gòu)，如圖14（a）所示，為WinRiver提供測驗(yàn)單位、測員信息。

（3）ShipEquipment表。使用Database.net數(shù)據(jù)庫管理程序打開的測船設(shè)備表結(jié)構(gòu)，為WinRiver提供測船、ADCP吃水信息、使用設(shè)備信息等，如圖14（b）所示。

（4）History表。使用Database.net數(shù)據(jù)庫管理程序打開的測驗(yàn)歷史信息表結(jié)構(gòu)（圖15）。使用ADCP測驗(yàn)輔助程序后，下次測驗(yàn)?zāi)J(rèn)打開歷史測驗(yàn)測站信息，簡化測驗(yàn)輸入過程。

6 結(jié) 語

ADCP流量測驗(yàn)輔助程序界面友好，簡化了參數(shù)輸入過程，減少了輸入?yún)?shù)的差錯(cuò)，易于流量測驗(yàn)操作，將其應(yīng)用于瑞江600 kHz ADCP、瑞智設(shè)備進(jìn)行測驗(yàn)穩(wěn)定可靠。結(jié)合生產(chǎn)工作實(shí)際，在ADCP流量測驗(yàn)輔助程序中，內(nèi)置了航跡偏離模塊，測站斷面線導(dǎo)航偏距準(zhǔn)確可靠，定位精度高。該模塊窗口保持在最前面，并可設(shè)置透明度，不影響WinRiver II或其他軟件的顯示和操作，比商業(yè)軟件HYPACK占用內(nèi)存小，一體化操作便捷。

ADCP測驗(yàn)輔助程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了測驗(yàn)操作過程智能化、配置設(shè)置自由，簡化了測驗(yàn)流程，易于操作。將該程序應(yīng)用于日常水文流量測驗(yàn)、大斷面測驗(yàn)，有助于提高生產(chǎn)效率，特別是多站點(diǎn)應(yīng)急測驗(yàn)或者高洪測驗(yàn)中，為水文測驗(yàn)快速反應(yīng)爭取了時(shí)間，降低了差錯(cuò)，提高了效率。

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（編輯：唐湘茜）

Abstract： In order to shorten preparation time for the ADCP measuring， reduce parameter input errors， and achieve the purpose of rapid and accurate tour flow measurement of multiple stations， a ADCP flow measuring auxiliary program was designed with Visual Studio.NET. The program has a built-in GNSS navigation module to indicate the starting position and offset of measurement cross-section. The program completes ADCP measurement and GNSS navigation in one times， which can not only guarantee the accuracy of hydrological measurement results， but also can improve the efficiency of hydrological measurement work， and improve the new technology of hydrological flow measuring. A lot of measurement in the past year showed that the effect was good.

Key words： ADCP;? discharge measurement; Visual Studio.NET