ITMS实现流速仪法河流流量测验自动化

□张国庆

ITMS实现流速仪法河流流量测验自动化

□张国庆

河流流量测验与成果管理系统（ITMS）实现了从流速仪测流信息来源性采集到加工处理，自动完成断面测验和分析计算、成果整编工作，由便携式计算机支持测验作业，把传统的测验模式提高到信息化的测验水平。

流速仪；便携式计算机；COM端口；流量测验；自动化

河流流量测验是最基本的水文业务工作，流速仪测流一直是水文行业流量测验的主要方法，也是率定和衡量其他各种测流方法精度的标准，一般采用桥测、船测或水文缆道测量，人工记时、记数和计算，手段落后，工作效率低。现在ADCP测流方式已广泛应用且已纳入行业规范，但受水质、河床等条件限制，始终不能完全取代流速仪法、浮标法等传统测验方式。河流流量测验与成果管理系统（ITMS）的日益成熟，实现来源性采集信息和拥有一个成熟可靠的软件系统来支持，达到自动化、信息化的最高水平。

1.ITMS简介

ITMS是由测速信号采集和计算机软件处理共同组成的流量测验整编系统，是水文测验整编人员在长期工作实践中基于PowerBuilder工具开发的集流量、输沙测验信息的采集并自动计算、误差分析、辅助整编等一体的计算机软件系统，经过多年的完善，已经成为水文基层人员深深信赖的测报工具，特别是断面流量自动测验分析计算功能，以其同人工记录相同的界面和即时得到测验结果的人性化、规范化，对流速仪工作原理的理解的全面性、严谨性和作业中的简单性、计算结果的正确性，以及程序设计了计时计数功能，使用便携式计算机取代了停表、记录纸、计算器等测验工具，使测验水平有了本质的提高。

通过基于单片机的PC-LL3n型（无线）测速信号装置、专用鼠标信号器、人工操作这3种采集方式，实现流量、输沙率智能分析计算、测验不确定度和误差分析、日平均流量沙量的推求及过水总量计算、成果输出、流速仪自动注册管理、大断面更新维护等工作。

2.端口读写与施测过程设计

2.1 交互界面

对测速装置的测试、施测、提示等均在分析计算界面进行，给用户一个图、文、声、表并茂的开放式操作平台，并为野外作业能有一个最佳视线，设计了多种屏幕颜色可供选择。

2.2 信号获取

PowerBuilder11.0新增的byte数据类型为本系统读取COM端口数据提供了技术支持。测速信号装置接收端接收的各路信号由单片机处理后通过COM端口向计算机发送，这里使用通用软件转换到USB口，并使用USB的5V电源支持工作。

一是识别端口。为保证接收端插入计算机的任一USB口能够被有效识别，在每次工作开始前进行测试。点击“接仪器信号”选择图框，通过遍历windows虚拟的全部COM端口，发送和接收事先同单片机约定的口令，直到配对找到为止，给予成功连接提示并准备施测，查找失败则表明采集发射端电源未开启或出现故障。二是数据读取。识别成功并在接到计算机的开始工作指令后，单片机向端口以0.1s的频率和波特率9600,N,8,1连续发送处理后的数据，程序采用Timer事件驱动，以0.055s的频率和相同波特率读取，这样尽管函数Timer(0.055)的时间不是很精确，但足以保证不会丢失端口数据，当然也必须对读到的空值进行处理，采取累计连续读空值的时间，并设置超过2s则判断信号装置出现故障。程序控制累加读到的开始施测到结束的有效流速仪信号作为信号数，用于测点流速计算。为防止接触丝式流速仪因老化而造成虚连接致使1个信号多次读取的波动，允许用户在测速前任意设置流速仪信号最短时间间隔，需要程序对小于该时间间隔的相邻2个或连续多个信号合并为1个，从而保证测速结果的正确。

2.3 施测过程

一是信号提示。同传统的测验方式使用的音响器一样，对读取的各路信号使用声明的windows的API函数PlaySound实现多媒体播放形式提示用户，包括水面、流速仪、河底，以及由此派生的其它提示信息共10个。二是用户实施测验。选择第1条测速垂线（测点），流速仪置于相应测速位置时，点击停表图框开始测验，程序自动将停表和信号数（由流速仪转数得到）同时复制到该测点所在行进行动态计时和计数，到达设定的测速时间（如60s）后的第一个流速仪信号接收，即完成本次测点流速测验，并自动触发EditChanged事件完成计算分析，自动跳转下一垂线（测点），直至断面最后一条垂线完成，相应的断面统计分析工作同时完成，整个断面流量的测验结束。对任一有疑问的测点，可重新选择该测点或通过采集发射端的人工按键人为控制，以单向循环的方式跳转至该测点重新施测。当然也可以人工干预或全部由人工操作记录测速历时和信号转数完成，即不必需选择垂线，从点击停表图框开始施测，视为传统测验方式的音响器，由人工录入取得的测验信息。

3.结语

该系统目前已广泛应用于水文基层测站，使用便携式计算机取代了停表、记录纸、计算器等测验工具，特别是实现的断面流量智能化分析计算功能，以其同人工记录相同的界面和即时得到测验结果的人性化、规范化，对流速仪工作原理的理解的全面性、严谨性和作业中的简单性、计算结果的正确性，已经成为测报人员依赖的测报工具。□

2016-04-12

张国庆，男，汉族，沧州水文水资源勘测局，工程师。