全自動纜道測流控制軟件分析與設計

虞寅佳 王家龍 王標

（1.江蘇南水科技有限公司 南京 210012 2.無錫瀚瀾水利科技有限公司 無錫 214024）

1 問題提出

目前纜道測流系統普遍存在自動化程度低、效率不高、測驗方式單一的不足之處，不適宜在流速大場景進行水文測驗工作；現有纜道信號傳輸采用有線方式傳輸，信號有線傳輸方式穩定性較為脆弱，極易受到纜道絕緣、河段特性影響。

全國中小河流水文監測系統建設工作完成以來，新建水文站與水文監測人員不足之間的矛盾日益突出。一種高效、可靠、先進功能與架構的智能水文纜道測控系統需求日益突出。全自動纜道測流控制軟件開發，將極大地減輕測量人員工作量，并提升流量測量的工作效率。隨著我國科學技術的進步,水文纜道技術水平不斷提高，纜道測流技術勢必向智能化、遠程監測、移動監測管理方向發展。

2 系統硬件結構

纜道全量程場景化流量測驗系統是運用計算機網絡技術、遠程控制技術、視頻監控技術和纜道測流技術，為用戶提供了一種全新的纜道測流的解決方案。在水文站駐站纜道測流基礎之上，實現遠程分中心對多個水文站站點纜道測流控制及相關水文信息傳輸。系統以纜道為過河載體，搭載不同測流設備，完成高、中、低水位流量測驗，從而實現無技術人員值守、自動工作。

纜道主要由變頻調速控制子系統、動力控制子系統、計算機測流控制子系統、信號處理子系統、電源控制子系統、防雷子系統及附屬配套線纜、接插件、開關等組成。變頻調速控制子系統主要部件為變頻器、水文絞車等；動力控制子系統主要部件為PLC（動力控制部分）、接觸器、繼電器、現地按鈕等；工作時由工控機或現地控制按鈕通過PLC（動力控制部分）利用RS485 口控制變頻器正反轉、加減速；PLC（動力控制部分）、接觸器、繼電器控制絞車電機上電。

數據采集及信號處理子系統主要部件為PLC（信號處理部分）、水文綜合信號源、光柵編碼器、限位開關等。水文綜合信號源產生水面、河底、流速儀信號，供電為太陽能鋰電池充電；光柵編碼器產生起點距、入水深信號；限位開關產生上升、下降、歸零開關量信號；以上信號皆接入PLC（信號處理部分）進行處理。

3 測流控制軟件設計與開發

3.1 系統功能

全自動纜道測流控制軟件功能主要包含自動測流、半自動測流、手動測流、測站基本信息配置、斷面配置、測流參數與測流垂線配置、遠程測流、報表生成與查詢、數據管理、幫助文檔、技術支持、智能視頻預警等功能，各模塊之間相互依托、相互聯系，有機構成統一整體。

該軟件是基于C/S 模式，以纜道控制臺為支撐，軟件通過纜道控制臺控制鉛魚的前進、后退、上升、下降、停止，以及流速儀測流；采用模塊化設計，各個功能模塊功能明確、操作簡便；智能化自動控制，具備垂線重測補測、自動減速、緊急避險等特點；測流完成后，軟件可自動生成流量測驗報表。此報表是嚴格按照標準的水文纜道測驗規范生成，無須進行修改就可以納入整編資料。

圖1 自動測流業務流程圖

軟件服務中心安裝在中心站服務器上，也可安裝在控制臺計算機，Client 端可安裝在內網任何一臺電腦上。測流控制軟件采用C#語言WinForm 形式開發，選用Mysql 數據庫管理系統作為數據庫平臺，利用數據庫管理技術和高級編程語言,實現圖、文、表一體化表現纜道測流過程。

纜道全自動測流控制軟件詳細功能：

參數配置：測站信息管理、流速儀管理、斷面管理、垂線配置管理；纜道測流：自動測流、半自動測流；報表打印：可生成流量報表；系統管理：用戶管理；系統幫助：可查看一些幫助文檔；視頻監控：調取當前測站的實時視頻信息。

3.2 系統設計

3.2.1 數據庫的設計

軟件采用MySql 數據庫，MySql 是一個全面的數據庫平臺，提供了企業級的數據管理。數據庫引擎為關系型數據和結構化數據提供了更安全可靠的存儲功能。該軟件的數據庫實體包括測站、測驗人員、測流信息、測流成果、垂線信息等。

3.2.2 業務流程設計

水文纜道測流分為自動測流和半自動測流，自動測流是計算機按照事先配置好的斷面信息、垂線信息、測流參數信息，自動完成測流的過程；半自動測流與自動測流過程是一樣的，唯一不同的就是鉛魚的控制有人員參與，而自動測流是由計算機自動完成，半自動測流需求分析與自動測流相同。其業務流程圖如1。

3.2.3 各個功能模塊設計與分析

系統測流模塊：系統測流分為自動測流和半自動測流。系統根據垂線配置信息（包括測流類型、測流垂線信息、測站測流信息等）進行水文測流。

參數配置模塊：系統公共參數配置，實測斷面數據配置，流速儀數據信息配置，測流垂線與測流參數配置。

數據分析模塊：測流結束后，軟件根據水文流量測驗規范自動生成流量測驗報表。

系統管理模塊：系統管理包括用戶管理、權限管理、系統支持等功能。

4 結語

本文針對現有的水文纜道測流系統現狀和水文測驗工作需求，對纜道測流控制軟件進行設計與分析。在實際的水文測驗過程中，測驗軟件能大大提高測驗工作的效率，同時減少測驗人員的工作強度