全自动缆道测流控制软件分析与设计

虞寅佳 王家龙 王标

（1.江苏南水科技有限公司 南京 210012 2.无锡瀚澜水利科技有限公司 无锡 214024）

1 问题提出

目前缆道测流系统普遍存在自动化程度低、效率不高、测验方式单一的不足之处，不适宜在流速大场景进行水文测验工作；现有缆道信号传输采用有线方式传输，信号有线传输方式稳定性较为脆弱，极易受到缆道绝缘、河段特性影响。

全国中小河流水文监测系统建设工作完成以来，新建水文站与水文监测人员不足之间的矛盾日益突出。一种高效、可靠、先进功能与架构的智能水文缆道测控系统需求日益突出。全自动缆道测流控制软件开发，将极大地减轻测量人员工作量，并提升流量测量的工作效率。随着我国科学技术的进步,水文缆道技术水平不断提高，缆道测流技术势必向智能化、远程监测、移动监测管理方向发展。

2 系统硬件结构

缆道全量程场景化流量测验系统是运用计算机网络技术、远程控制技术、视频监控技术和缆道测流技术，为用户提供了一种全新的缆道测流的解决方案。在水文站驻站缆道测流基础之上，实现远程分中心对多个水文站站点缆道测流控制及相关水文信息传输。系统以缆道为过河载体，搭载不同测流设备，完成高、中、低水位流量测验，从而实现无技术人员值守、自动工作。

缆道主要由变频调速控制子系统、动力控制子系统、计算机测流控制子系统、信号处理子系统、电源控制子系统、防雷子系统及附属配套线缆、接插件、开关等组成。变频调速控制子系统主要部件为变频器、水文绞车等；动力控制子系统主要部件为PLC（动力控制部分）、接触器、继电器、现地按钮等；工作时由工控机或现地控制按钮通过PLC（动力控制部分）利用RS485 口控制变频器正反转、加减速；PLC（动力控制部分）、接触器、继电器控制绞车电机上电。

数据采集及信号处理子系统主要部件为PLC（信号处理部分）、水文综合信号源、光栅编码器、限位开关等。水文综合信号源产生水面、河底、流速仪信号，供电为太阳能锂电池充电；光栅编码器产生起点距、入水深信号；限位开关产生上升、下降、归零开关量信号；以上信号皆接入PLC（信号处理部分）进行处理。

3 测流控制软件设计与开发

3.1 系统功能

全自动缆道测流控制软件功能主要包含自动测流、半自动测流、手动测流、测站基本信息配置、断面配置、测流参数与测流垂线配置、远程测流、报表生成与查询、数据管理、帮助文档、技术支持、智能视频预警等功能，各模块之间相互依托、相互联系，有机构成统一整体。

该软件是基于C/S 模式，以缆道控制台为支撑，软件通过缆道控制台控制铅鱼的前进、后退、上升、下降、停止，以及流速仪测流；采用模块化设计，各个功能模块功能明确、操作简便；智能化自动控制，具备垂线重测补测、自动减速、紧急避险等特点；测流完成后，软件可自动生成流量测验报表。此报表是严格按照标准的水文缆道测验规范生成，无须进行修改就可以纳入整编资料。

图1 自动测流业务流程图

软件服务中心安装在中心站服务器上，也可安装在控制台计算机，Client 端可安装在内网任何一台电脑上。测流控制软件采用C#语言WinForm 形式开发，选用Mysql 数据库管理系统作为数据库平台，利用数据库管理技术和高级编程语言,实现图、文、表一体化表现缆道测流过程。

缆道全自动测流控制软件详细功能：

参数配置：测站信息管理、流速仪管理、断面管理、垂线配置管理；缆道测流：自动测流、半自动测流；报表打印：可生成流量报表；系统管理：用户管理；系统帮助：可查看一些帮助文档；视频监控：调取当前测站的实时视频信息。

3.2 系统设计

3.2.1 数据库的设计

软件采用MySql 数据库，MySql 是一个全面的数据库平台，提供了企业级的数据管理。数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能。该软件的数据库实体包括测站、测验人员、测流信息、测流成果、垂线信息等。

3.2.2 业务流程设计

水文缆道测流分为自动测流和半自动测流，自动测流是计算机按照事先配置好的断面信息、垂线信息、测流参数信息，自动完成测流的过程；半自动测流与自动测流过程是一样的，唯一不同的就是铅鱼的控制有人员参与，而自动测流是由计算机自动完成，半自动测流需求分析与自动测流相同。其业务流程图如1。

3.2.3 各个功能模块设计与分析

系统测流模块：系统测流分为自动测流和半自动测流。系统根据垂线配置信息（包括测流类型、测流垂线信息、测站测流信息等）进行水文测流。

参数配置模块：系统公共参数配置，实测断面数据配置，流速仪数据信息配置，测流垂线与测流参数配置。

数据分析模块：测流结束后，软件根据水文流量测验规范自动生成流量测验报表。

系统管理模块：系统管理包括用户管理、权限管理、系统支持等功能。

4 结语

本文针对现有的水文缆道测流系统现状和水文测验工作需求，对缆道测流控制软件进行设计与分析。在实际的水文测验过程中，测验软件能大大提高测验工作的效率，同时减少测验人员的工作强度