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在线测流技术在水利信息系统建设中的应用陈长伟 宋东旭 吴宝国黄河水利委员会信息中心，450004 郑州（Email：cwchen@）摘要：本文以南方某流域水资源水量水质监控系统项目建设为背景，简述了使用固定式多普勒剖面仪、遥测数传终端机，实现江、河断面实时流量的在线监测。系统采用多通道通信技术，保证了数据上传的可靠性，通过中心站数据接收平台，实现数据的实时接收和原始数据的入库，供应用系统的计算、分析和展现。关键词：断面、监测、H-ADCP、RTU、GPRS、在线测流1 引言江河（明渠）在线测流的方法有：水位法——采用水位~流量关系曲线得出在线流量；流速面积法——通过测量过水断面的面积与断面流速来求得在线流量。流速面积法按使用的仪器不同，又分为超声波时差法、超声波多普勒法、电磁法和流速仪法。对于河道或跨度大于20m的渠道，多采用固定ADCP法、多普勒走航式明渠流量计、时差法明渠流量计和流速仪法。本文介绍的是固定式多普勒剖面仪在江河（明渠）在线测流的应用。该仪器为了做到自动和实时，流量在线监测采用测量水平某层的平均流速，采用率定方法（指标流速法），计算出断面平均流速的方法，建立实测流速与断面平均流速之间的相关关系。2系统组成及工作原理系统的结构如图2-1所示，主要由江河断面（现地站）实时流量的采集、通信传输和后台数据接收、入库和数据处理。图2-1 江河（明渠）在线测流系统机构示意图2.1前端主要设备江河断面（现地站）实时流量的采集，采用美国YSI/Sontek公司生产的在线声学多普勒流速剖面仪，采集江河（明渠）测量水平某层的平均流速和水面高度。根据水文测量经验，几百米宽河流，仍然可以采用几十米内的水平平均流速作为指标流速，测量实际的水位（水深），通过预置的断面几何尺寸，由软件计算出断面面积，实时瞬时流量＝断面平均流速×断面面积。测量断面应尽量选取无回水、紊流的顺直河道，主槽最具有代表性，因此测量区域，多普勒波束不应打到水面或河床底部。遥测数传终端机（RTU）采用国产YSCADA-1型水文数据采集终端，该终端机核心部分采用美国军工企业Z-WORLD公司制造的超低功耗高可靠性LP3500系列核心模块。它配置各种外围接口电路，可接入多种水文要素采集传感器，可接入多种通信设备实现水文数据自动采集和传输，所有接口和信号部分全部进行了防浪涌、防雷保护，结构如下图所示。图2-2YSCADA-1型水文数据采集终端结构示意图YSCADA-1终端机程序软件开发，采用Z-world公司自主研发的Dynamic C编译平台，开发平台的版本更新与新硬件的发布同步，大大提高系统的整体开发效率和可靠性。YSCADA-1 RTU软件下载存储到flash存储器中，当RTU软件增加了新的功能，需要重新安装RTU软件。本系统RTU工作流程如下图：图2-3YSCADA-1型水文数据采集终端工作流程图RTU数据发送格式采用“自报式”数传终端机的固定帧结构，详见下表：前导符数据类型测站编码采样时间ADCP数据包NN前导符：***，用于标示数据记录起始的标志。数据类型：DM，占两个字符，CHAR类型。测站代码：8字符，CHAR类型。时间：12字符，CHAR类型，如： 110101230000表示2011年1月1日23点0分0秒ADCP数据包：打包ADCP的所有数据，下面详细介绍数据包中各字段的含义。结束符：NN，数据记录结束标志。数据包举例：***DM 8110135000 121019154500 2012 10 19 15 45 06 -21.9 -1.0 0.414 0.3 0.1 10.0 110 110 210 0 101.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 27.32 2.769 0.007 12.0 4.5 -80.0 35 27 19 -674.1900 3078.4934 NNH-ADCP输出原始数据字段分解：2012 10 19 15 45 06 -21.9 -1.0 0.414 0.3 0.1 10.0 110 110 210 0 101.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 27.32 2.769 0.007 12.0 4.5 -80.0 35 27 19 -674.1900 3078.4934表2-1 H-ADCP输出原始数据字段含义一览表序号字段名中文含义单位1S_Year采样时间（平均间隔时间起始点）－年　2S_Mon采样时间（平均间隔时间起始点）－月　3S_Day采样时间（平均间隔时间起始点）－日　4S_Hour采样时间（平均间