李丕军
德州市李家岸灌区运行维护中心 山东省德州市临邑县 251500
摘 要 ：水文测验是获取河道流量第一手资料的直接途径。传统河道流量测验的技术主要有三种：水文缆道铅鱼流速仪方式、水面浮标法测流方式和走航式 ADCP（声学多普勒）测流方式。其中，水文缆道铅鱼流速仪方式是传统水文站的主要水文测验手段，也是当前国内大部分水文站所采用的方式；水面浮标法测流方式主要应用于汛期高洪测验或北方河道流冰期，需尽量缩短测流时间的情况；ADCP 方式组装调试费时，主要用于临时测验。这三种传统的测流方式目前都存在诸如：技术落后、测流过程耗时费力、施测频次低等问题。
关键词 ：水文测验；集控系统；无人值守；ADCP；雷达波
1 系统设计
本文设计的河道流量自动监测集控系统，主要包含一套河道流量自动监测集控管理平台、数据上传多信道多通讯模式以及五种可选的针对不同水文站河道工况的流量就地自动监测方式。系统总结构图如图 1 所示。在下面的内容中，我们将根据图 1 所示的系统总结构图
详细介绍该系统的设计。
1.1 河道流量自动监测集控管理平台
集控管理软件平台由通信服务器软件、WEB 信息监控管理软件、分中心（中心水文站）集控管理软件（C/S）三部分组成，该平台采用微软的.NET 技术架构，应用 B/S 与 C/S 相结合的模式，所有流量成果数据和监控信息全部上传到河道流量自动监测集控管理平台（WEB），部署在分中心（中心水文站）
的河道流量自动监测集控管理软件可通过网络从 WEB 端下
图 1 系统总结构图
载数据，同时对自动测流系统进行远程监控，实现了集控测流所需的控制、监视和管理等功能。
（1）流量自动监测集控管理平台（Web）：本平台软件是在线测流平台的核心监控软件，主要功能包括基于高德地图的测站信息查询（地图信息、测站状态、实时信息）、图表信息查
询和数据导出（实时水情、历史水情、测流成果、水位过程）、测流远程控制、参数配置、日志查询、系统管理等功能模块。
（2）流量在线测流集控管理平台（分中心，C/S）：平台部署在各个分中心（中心水文站）的计算机上，用于监控所管理的雷达波在线监测系统。平台主要功能包括测站状态监控、测站通信监视、数据同步、测站实时监控、实测流量成果表查询及实测流量过程线线图绘制等。
（3）通信服务器软件：通信服务器软件是整个河道流量自动监测集控系统的中心通信枢纽，保证集控中心、各分中心 （中心水文站）、在线测流站互联互通，将各在线测流站的数据采集、入库，并允许分中心（中心水文站）通过通信服务器控制测站在线测流系统和视频监控摄像头运行，修改在线系统参数，下载存储在线测流站的数据。
1.2 数据上传多信道多通讯模式
针对不同工况的河道断面，根据现场通信条件，由于GPRS/GSM/3G/4G 在不同地区覆盖的程度不同，都属于移动公网通信的范畴，以下简称“移动物联”。默认通过移动物联/北斗信道将水雨情信息发送到水情中心；通过移动物联/AD－SL/北斗信道将在线测流系统监测
的信息发送到在线测流集控管理中心；通过 ADSL 信道将视频监控信息（含抓拍图片）发送到自动测流集控管理中心。
流量就地自动监测站每次测完流量后，将流量、相应水位传送给测站的雨水情信息采集系统；将垂线流速等成果信息发送到在线测流集控管理中心，包括：测次，起、止时间，垂线数、垂线起点距、垂线流速、过水面积，水面宽、最大水深、最大流速，相应水位、流量，以及系统运行参数。
1.3 河道流量就地自动监测方式
河道流量就地自动监测方式主要包括代表垂线法缆道模式ADCP 在线测流系统、高效缆道模式雷达波在线测流系统、座底式ADCP（V-ADCP）在线测流系统、岸边式 ADCP（H-ADCP）在线测流系统等。
（1）代表垂线法缆道模式 AD－CP 在线测流系统：依托常规电动水文缆道系统，实现了 ADCP 模式的无人值守流量在线监测。包括现地监控管理软件、遥测 RTU、ADCP 控制器、系统主控器、PLC 缆道控制台，以及测流计算机、ADCP、红外一体摄像机等软硬件设备的研发与集成。系统特别适合于受下游洪水顶托与上下游水电工程发电、泄水影响，导致水位～流量关系紊乱条件下的水文站流量测验。
（2）高效缆道模式雷达波在线测流系统：依托高效双轨缆道与直流水文绞车，实现了非接触式雷达波模式的无人值守流量在线监测。包括现地监控管理软件、遥测 RTU、雷达波控制器、系统主控器、视频控制器、直流缆道控制箱、直流水文缆道绞车，以及测流计算机、雷达波测速仪、红外一体摄像机等软硬件设备的研发与集成。系统全部采用太阳能光板+蓄电池组供电方式，特别适宜于山区性河道流量自动测流。
2 难点
第二节详细介绍了该系统的设计及其组成部分，本节介绍系统在设计过程中的难点，主要有3方面：
2.1 河道流量监测集控技术
按照分区（片）或分流域机构管理模式进行各测站的纵向管理。要求集控管理平台（WEB）支持 500 个测站同时接入、分中心（中心水文站）集控管理软件（C/S）支持 30 个测站同时接入。
2.2 ADCP 模式 PD0 数据解析
走航 ADCP 自带程序包不提供原始数据的解析数据接口，需要开发人员利用 PD0 数据包进行译码解析。
2.3 雷达波测流模式数据稳定性
非接触式雷达波流速仪在强风、大暴雨情况下数据跳动较大，雷达波运行车如何选择合理的运行与控制模式、监控管理软件如何合理有效的选用原始数据分析算法是一个难点。
3结束语
本文设计的河道流量自动监测集控系统能根据不同的测验河段和测站具体情况，采用多种方式实现水文站流量的实时在线自动检测，集控中心只需要少量人即可完成下辖所有测站的流量测验任务，实现无人值守全自动水文站集中管理的模式，具有广阔的市场前景和社会价值。
参考文献：
[1]侯宇，喇乾坤.无线遥控雷达波数字化测流系统的组成及应用[J].河北水利，2015（3）：11-11．
[2]谢波.ADCP 河流流量测验及其误差分析[J].水资源研究，2007，28（4）：34-36.