ADCP流量测验辅助程序设计

余军强 郑宣东 周思宇 徐灵灵

摘要：为缩短ADCP（声学多普勒流速剖面仪）测验前期准备时间，减少参数输入差错，达到多测站流量快速巡测、精准测验目的，采用Visual Studio.NET设计了ADCP流量测验辅助程序。该程序内置GNSS导航模块，能够指示大断面起点距和偏距，实现一步操作完成ADCP测验和GNSS导航工作。结果表明：ADCP流量测验辅助程序既保障了水文测验成果精度，也提高了水文测验工作效率，同时深化了水文流量测验新技术的探索与发展。该程序经过1a来的多次测验使用，效果良好。

关键词： ADCP;流量测验;Visual Studio.NET

中图法分类号：P332.4 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.05.012

文章编号：1006 - 0081（2021）05 - 0049 - 05

1 程序概况

ADCP测验技术已广泛应用于江河湖海水文测验，流量测验软件WinRiver II在使用中需录入各种参数和命令，易于出错，每次测验基础工作重复，输入繁杂[1-2]。鉴于此，采用Visual Studio.NET设计了ADCP流量测验辅助程序，并使测验软件WinRiver II操作过程简便化、程序化、系统化，以达到测验前期工作简便且一步到位的效果。同时，为了确保WinRiver II航线航迹准确，编写了GNSS导航偏离指示条，可不再运行其他软件，指示测验断面起点距和偏距，实现一步操作完成ADCP测验和GNSS导航工作。

2 程序模块

采用Visual Studio.NET中高级程序语言Visual Basic.NET设计《ADCP流量测验辅助程序》，使用SQLite本地数据库进行水文系统单位分级管理、测验基础参数和ADCP测验控制的信息一体化[3-7]，简化ADCP测验操作流程。结合GNSS导航定位模块，根据SQLite数据库的测站参数，计算北京85和CGCS2000平面坐标[1-2]，以解决ADCP测验航线航迹信息反馈过程，为水文巡测船引导航行，从而提高测验精度。同时程序界面友好，结构简单直观，测验流程智能化，以便快速测验、规范操作。ADCP测验辅助程序主要模块包括以下5点。

（1）StartForm启动窗体，引入系统状态条快捷操作方式。

（2）AdcpForm测验设置窗体，通过数据库规划多站点ADCP测验基础参数[1-5]。

（3）DeviateForm导航偏离窗体，通过GNSS的GGA定位数据实施导航偏离、断面起点距指示等。

（4）StationConfigForm测站配置窗体，设置或修改测站测验参数。

（5）MainModule主模块，常用函数和模块。

3 程序设置、导航及测站配置

3.1 设置与使用

ADCP流量测验辅助程序运行后，驻留在操作系统任务栏（图1）

（1）测站设置。首次运行程序，要进行测站相应参数配置，以便测验时获得测站的完整正确参数。

（2）常规设置。选择测站、测次、开始水位、风力风向、天气情况、断面最大水深、ADCP用户命令等（测次首次输入正确后，下次自动产生正确测次）。设置完成后，即可点击[开始测量]，形成测验使用的MMT测验工程文件，并自动运行WinRiver II程序打开本次形成的测验工程文件，从而进行测试或测验。

（3）外围设备设置。可自行定义修改WinRiver II外围串口设备GNSS和罗经，以及本程序导航端口设置。可设置本程序启动时，窗体是否自动打开的默认方式，是否进行语言播报偏航距，以及偏航条窗体透明度等。

若要实现多个巡测站进行测验，只要点击任务栏ADCP流量测验辅助程序图标，在ADCP测验配置更改测站和相关配置，修改自定义ADCP用户命令，以适应测站断面，点击“开始测验”按钮即可，同时测次、用户命令自动保存在相应测站数据库中，以待下次该站进行流量测验。设置界面如图2～3所示。

3.2 ADCP测验断面线同步导航

在ADCP流量测验辅助程序测验设置中，选择测站后，自动调用相关参数。根据三参数进行坐标转换，将GNSS坐标转换为北京54坐标系（支持选择CGCS2000坐标系统）。此外，計算测船GNSS位置相对断面线的偏移距、相对断面线中起的投影起点距（在断面线上就是起点距）。ADCP测验辅助程序具备语音播报航迹偏距功能，偏距超过3 m进行偏距语音播报，具备显示测船位置的上下游关系。

3.2.1 导航航迹偏离

导航界面设计置顶，通过合理设置透明度，不会遮挡WinRiver II程序。导航航迹偏离界面如图4～5所示。

3.2.2 定位精度对比分析

在南咀站相同位置进行GNSS定点定位测试，对比ADCP流量测验辅助程序导航航迹偏距与商业软件HYPACK航迹偏距数据，通过数据比较分析，定位偏距精度可靠。程序导航偏航距定位数据与HYPACK航迹偏距数据对比见图6～7。

3.3 测站配置

任务栏程序右键菜单，点击测站配置，进入测站配置窗口，鼠标右键支持单元格和行的复制、粘贴、删除、排序和保存，即可添加、修改、删除测站、测船和设备使用、测员参数（图8～10）。

4 WinRiver II程序流量测验简介

对于ADCP流量测验辅助程序，点击“开始测验”后，自动创建MMT测验工程文件，启动WinRiver II程序，并自动打开ADCP测验辅助程序形成的测验文件。在WinRiver II已经设置好外围设备的前提下，即可进行设置ADCP时钟与开始ADCP测试。按快捷键F3进行现场配置检查，快捷键F4开始ADCP发射，快捷键F5进行ADCP测验。

對于非美国德立达仪器（TRDI）公司瑞江600 kHz的仪器，亦可使用ADCP流量测验辅助程序形成MMT测验工程文件，点击“开始测验”后，启动WinRiver II程序，自动打开ADCP测验辅助程序形成的测验文件。点WinRiver II采集菜单，点击配置向导，在向导中选择使用设备，按快捷键F3检查修改测前必要参数，确定参数后，马上可以进行ADCP测试，并进行测验。按快捷键F3进行现场配置检查和ADCP测试，见图11。

5 测站数据库配置文件Config.db结构

ADCP测验辅助程序由主程序ADCP测验辅助.exe、测站数据库配置文件Config.db、汉字转首字母库HzToPy.FLI、ADCP测验辅助程序配置文件Config.xml与Sqlite数据库控件System.Data.SQLite.dll等组成。

测站数据库若要配置文件，ADCP测验辅助程序可以进行配置管理，也可使用Sqlite管理软件进行修改编辑（如Database.net），但不要改变数据库结构。

（1）StationInfo表。测站信息设置测站地点、起始点坐标、投影角、起始岸边（测站中起标识，右岸为1，左岸为0），测次在程序界面直接输入。必须设置测站三参数、中断面起止点坐标、起始岸边，才能用于导航偏距，才能自动显示测站上下游关系，语音播报测船位于测验断面的上下游位置。设置测站断面河床最深处高程，可以自动生成WinRiver II程序所需要的最大水深。

使用Database.net数据库管理程序打开的测站信息表结构，如图12～13所示，为WinRiver提供测验单位、测站基础信息，并为ADCP测验辅助程序GNSS导航偏离指示条模块提供定位参数。

（2）Surveyor表。使用Database.net数据库管理程序打开的测验单位测员表结构，如图14（a）所示，为WinRiver提供测验单位、测员信息。

（3）ShipEquipment表。使用Database.net数据库管理程序打开的测船设备表结构，为WinRiver提供测船、ADCP吃水信息、使用设备信息等，如图14（b）所示。

（4）History表。使用Database.net数据库管理程序打开的测验历史信息表结构（图15）。使用ADCP测验辅助程序后，下次测验默认打开历史测验测站信息，简化测验输入过程。

6 结 语

ADCP流量测验辅助程序界面友好，简化了参数输入过程，减少了输入参数的差错，易于流量测验操作，将其应用于瑞江600 kHz ADCP、瑞智设备进行测验稳定可靠。结合生产工作实际，在ADCP流量测验辅助程序中，内置了航迹偏离模块，测站断面线导航偏距准确可靠，定位精度高。该模块窗口保持在最前面，并可设置透明度，不影响WinRiver II或其他软件的显示和操作，比商业软件HYPACK占用内存小，一体化操作便捷。

ADCP测验辅助程序的设计实现了测验操作过程智能化、配置设置自由，简化了测验流程，易于操作。将该程序应用于日常水文流量测验、大断面测验，有助于提高生产效率，特别是多站点应急测验或者高洪测验中，为水文测验快速反应争取了时间，降低了差错，提高了效率。

参考文献：

[1] 何海波. 高精度GNSS动态测量及质量控制[D]. 郑州：中国人民解放军信息工程大学，2002：179-182.

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[6] 黄河宁. ADCP河流测量原理和方法[R]. 圣地亚哥：美国亚迪仪器公司，2002：10-11.

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（编辑：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