ADCP远程遥测监控系统的实现

唐东跃，吴 婷

（浙江省河海测绘院，浙江 杭州 310008）

1 问题的提出

声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler，简称ADCP）是目前使用较为广泛的测流仪器，具有省时、高分辨率、低能耗等特点[1]，被广泛用于江道、海洋等水域的流场观测，亦可用于流量、水深等要素的观测[2]。目前ADCP测流的一般方法为：提前设置好ADCP工作任务及参数，再将仪器布放于工作现场，仪器完成监测任务后从现场取回，最后导出数据进行分析。由此可见，在自容模式下，ADCP工作期间不能与配套软件进行交互，导致工作人员无法得知现场工作情况，亦无法实时监测数据动态及根据实时数据更改工作任务等，由此造成在各种突发情况下（如供电异常、测流平台走锚翻转、仪器不按时工作、仪器内部时间紊乱等）无法及时发现和处理，造成人力、物力的损失。

ADCP远程遥测监控系统是一套针对ADCP无法人机交互问题而自主研发的遥测系统，具有实时监控及存储仪器数据、更改仪器任务及参数等功能，亦解决现有技术中网络延迟而导致的交互失败问题。

2 远程遥测监控系统构成

ADCP远程遥测监控系统由硬件、软件2部分组成。其中，硬件部分包含现有的ADCP流速剖面仪及自主研发的现场数据控制及传输器、USB加密狗；软件部分则包含现有的ADCP配套软件（远程控制装置）及自主研发的数据接收软件（远端数据接收处理装置）。

2.1 软件构成

（1）远程控制装置：即ADCP配套软件，用于对ADCP工作任务、参数等进行设置。

（2）远程数据接收处理装置：即自主研发软件，用于接收命令并向现场数据控制及传输器发送该命令。软件界面见图1。

图1 远程数据接收处理装置界面图

2.2 硬件构成

（1）ADCP流速剖面仪：美国RDI公司系列产品，用于现场流速、流向等要素的测量。

（2）现场数据控制及传输器：包括主控模块、数据处理模块、定位时钟模块、无线通信模块、数据存储模块、数据闪存模块和供电模块。现场数据控制及传输器内部结构见图2，外观见图3。

图2 现场数据控制及传输器内部结构示意图

图3 现场数据控制及传输器外观图

各模块主要功能：

1）主控模块：对其它模块进行控制；

2）数据处理模块：对现场数据进行控制及对传输器接到的数据进行必要分析及处理；

3）定位时钟模块：对现场数据控制及传输器进行定位，并调节现场数据控制及传输器的时钟；

4）无线通信模块：与ADCP远程控制装置进行无线通信；

5）数据存储模块：存储ADCP实时获取的数据；

6）数据闪存模块：对现场数据控制及传输器中的数据进行缓存；

7）供电模块：向主控模块供电。

（3）USB加密狗：用于缓存数据，缓存的数据则用于响应ADCP远程控制装置命令，避免因网络延迟导致数据交互失败，实现稳定交互。

（4）配套的数据连接线：用于ADCP流速剖面仪与现场数据控制及传输器间的有线连接。

3 远程遥测监控系统工作方式

远程遥测监控系统工作方式见图4。图4中，USB加密狗插入电脑，布放至远程区域，与电脑中ADCP远程控制装置、远端数据接收处理装置建立连接；ADCP和现场数据控制及传输器布放至工作现场，以有线方式连接；远程控制设备与现场数据控制及传输器以无线传输方式（GPRS）相连。工作时，用户通过ADCP远程控制装置发送控制命令，命令传输至USB加密狗；USB加密狗响应于该命令，一方面从其存储器中检索与控制命令相关的缓存数据并将其发送给ADCP远程控制装置，另一方面将控制命令发送给远端数据接收处理装置；远端数据接收装置接收到命令后，通过无线传输方式向现场数据控制及传输器发送该命令，现场数据控制及传输器则将接收到的命令发送给ADCP；最后，ADCP根据该命令指示进行相应操作。

图4 远程遥测监控系统工作方式示意图

4 远程遥测监控系统功能及特点

ADCP远程遥测监控系统在ADCP已有的测流功能上，还具备以下功能及特点：

（1）实时动态监测。通过ADCP远程遥测监控系统，用户可实时监测仪器数据，及时发现异常现象，避免因数据缺测或错误观测而导致时间、精力的损失。

（2）随时更改监测任务及参数。用户可根据ADCP远程遥测监控系统所获得的数据及时调整参数，如更改串口、工作模式、观测时间及间隔等，以此获得最优数据。用户亦可根据该系统远程对ADCP进行倾斜校正、时钟校正、定位、更改监测任务等，从而节省现场操作所需的人力、物力。

（3）随时获取历史数据。通过ADCP远程遥测监控系统，用户可随时下载ADCP历史监测数据，避免因仪器丢失而造成数据损失。该功能在长期海流监测中显得尤为重要。

5 结 语

本文介绍ADCP远程遥测监控系统构成、工作方式及功能特点。利用该系统，用户可实现流场动态实时监测，并根据仪器数据及时更改参数或工作任务，从而节省外业成本，避免不必要的损失。