1、安阳新特测控设备有限责任公司,无人值守水文缆道远程自动测流系统,讲解：王振兴 13903729135,无人值守水文缆道远程自动测流系统,水文监测作为水文管理最为基础工作的重要性。,设计原则：,以中华人民共和国水法、中华人民共和国防洪法、中华人民共和国水文条例为准绳，以水文测验规范和水文测验手册等技术标准为技术准则。,主要应用技术：,无线网络通讯技术，视频监控技术，PLC控制技术，缆道测流技术，数据联接技术，语音处理技术，数据整编技术，计算机高级语言编程技术，人工智能技术等。,实施目标：,无人值守水文缆道远程自动测流系统是一个集测、报、整、算为一体的全自动测流系统。为了更好的实现“大水文”的发展
2、理念以及认真贯彻落实全国中小河流水文监测系统建设精神。系统在设计之初就确定了实施目标，即实施精兵高效战略，降低工作强度，提高工作效率、测量精度和智能化程度，确保系统性能稳定、可靠，同时操作简便，各项技术指标均要符合水文规范要求，并能通过网络实现远程集中测控，使系统具有良好的社会推广使用价值。,1. 控制部分,控制部分主要有水文测量控制台、电脑、控制电器柜（变频器、PLC及内部主要设备）水文绞车等组成，主要指标如下： 供电电源：380V10%，50Hz； 驱动电机：2.5kW（可根据电机选配变频器）； 铅鱼运行速度：01.0m/s秒； 电机运行频率：050Hz（控制台上显示）； 限位控制设置（水
3、平时起点距最大、最小，垂直时铅鱼最高、河底自动停车）； 铅鱼制动时间：小于1s； 测点定位自动停车控制。,2. 起点距测量, 测量范围：-999.99999.9m； 测量精度：0.1m（符合水文规范要求）； 光电编码传感器信号系数：0.0019.999； 字符和图形显示起点距。,3. 水深测量, 测深范围：-99.99999.99m； 精度：0.01m（符合水文规范要求）； 光电编码传感器信号系数：0.0019.999； 字符和图形显示水深。,4. 流速测量, 适应范围：20转、5转、1转、12转为一个信号的流速仪（流速仪信号转速值可在上位机任意设定）； 流速仪公式：V=K*NT + C，公式
4、中K、C值可修改、保存； 测速历时：100S、60S、30S.可视河道洪水变化，按照测验规范设置、保存； 精度：0.1秒；计数：无误差； 字符和图形显示：流速、计数、计时值。,5. 照明设备,照明设备采用高亮度25W水文防汛LED灯其主要指标如下： 光源：25WLED灯； 色温：5500K； 外形直径：220mm； 外形长度：260mm； 工作电压：交流220V； 工作电流：0.5A。,6. 图像监视设备,图像监视设备采用海康高清网络数字摄像头及室外云台组成其主要指标如下：（1）高清网络数字摄像头主要指标： 像素：1920x1080； 视频压缩标准：H.264/MJPEG； 压缩输出码率：32
5、Kbps8Mbps； 自动增益、CCD光圈控制、背光补偿：ON/OFF可选择; 通讯接口：RJ4510M/100M自适应以太网口； 工作温度和湿度：-30 +60，湿度小于95%（无凝结）； 所需电源、功率消耗：AC220V 10%，50Hz、7.5W max; 尺寸：195mm x 95mm x 90mm。 通用功能：一键恢复、防闪烁、镜像、双码流、心跳、密码保护、视屏遮盖、水印技术。,（2）室外云台主要指标： 旋转角度：Pan:350 Tilt+60； 旋转限位：外调； 旋转速度：Pan:6 Tilt:3； 最大限载：18kg； 电源：交流：220V，直流：24V； 工作温度：-25+60
6、； 输出功率：DC24V，5A；AC220V，2A； 外型尺寸：277mm（h）x196mm（d）； 重量：7.5kg。,7. 远程视频监控, 测站现场视频图像通过互联网远传至异地显示； 异地能够对测站现场的视频图像进行调整； 能够在异地进行自动测流控制； 测站铅鱼运行位置、测量数据实时传输至异地显示； 测量结束异地能自动生成流量记载计算表。,流量测验最常用方法是流速-面积法： 流量Q=过水断面面积A 断面平均流速U,断面测量：河道断面测量主要包括测量水深、起点距和水位。测量水深的方法通常采用测深杆、测深锤(或铅鱼)或回声测深仪等器具施测。水位减去水深得到各测深垂线处的河底高程。起点距是指断面
7、上测深垂线到断面起点桩的水平距离，可用断面索法和仪器交会法等测定。,流速测验：测流常用的有流速仪、浮标、雷达、ADCP等测流方法，其中以流速仪测流法最为常用。流速仪主要有旋杯式和旋桨式两类，计算公式 V=KN/T+C 。 （ V-测点流速 N-总转速 T-总历时 K和C为实验率定的流速仪的转速与流速的关系系数）流速仪测速时必须在断面上布设测速垂线和测点。垂线的数目主要根据水面宽度确定；测点数目主要根据水深确定。常用测量方法主要有：水面法、一点法、二点法、三点法、五点法等。,流量计算： 流量计算广泛应用的方法是分析法。其基本思路是由测点流速推求垂线平均流速，由垂线平均流速推求部分面积上的平均流速
8、，部分平均流速和部分面积相乘求得部分流量，各部分流量之和即为全断面流量。,无人值守水文缆道远程自动测流系统从功能结构上划分三个部分： 机械部分 控制部分 软件设计部分,1. 机械部分,机械部分由 缆道 、缆道电动绞车和吊箱等组成，其主要设备及其功能如下：缆道包括主缆道、循环缆和副拉索缆。行车架沿主缆往返移动，吊箱悬吊于行车架下方。在缆道电动绞车驱动轴上安装有两个绝对值旋转编码器，实现对铅鱼水平和垂直移动精确定位。,副拉索设计具有自动跟踪功能，很好的实现了对吊箱和铅鱼的牵引作用，使系统运行更加平稳，测流位置更加准确。设计了一个多功能测流吊箱。该吊箱具有流速仪防护功能、照明功能、视频监控功能、信号
9、处理功能、吊箱位置校准等多种与测流相关功能。在整个系统的关键部位设置多重机械保护限位，确保系统运行时设备的安全可靠。,2. 控制部分,控制部分的核心控制设备由计算机和两台西门子PLC构成，协同完成整个测流系统的信号采集、自动控制、数据整编等工作。其主要设备控制功能简述如下：缆道采用一套西门子PLC、交流变频器、旋转编码器、缆道电动绞车等进行控制，保证了精确、稳定、可靠。吊箱内安装一套西门子PLC系统，实现对吊箱移动、照明、视频、保护、测量信号等采集处理，确保实现全天候测流。吊箱电源：吊箱内装有电瓶为吊箱内设备提供电源，吊箱上部有太阳能电池板为电瓶进行充电。计算机与移动设备之间数据传输设计为无线
10、通讯，设备选用高端成熟产品，为视频监控等大数据量的传输提供了安全可靠保障。,测量系统内部为一个小型局域网，网络内数据传输由交换机和无线微波通讯等完成，与外部数据的联接通过路由器实现，通过路由器可实现对本地设备的远程操作及实时监控，从而实现无人值守远程自动测流。,3.软件设计部分,系统采用windows操作系统.NET编程框架开发平台，控制软件高度优化，集成了多种核心编程技术，操作简单、功能齐全、画面效果好，智能化程度得到了质的飞跃。操控界面集控制、视频监控、视频跟踪、语音处理、参数设置、测量方法自动生成修改、测量过程全程预览、各测点补测重测、数据精算保存、测量实时显示等功能于一体，测量功能齐全
11、简单。建立多种数据模型，对采集数据按照水文测验的各种规范自动进行分析计算，保证数据整编过程中精算要求。本系统开放性强，测量数据可以通过电子表格、数据库、文本等多种形式对外交互传输，提供多种分析手段，为决策层提供有力的数据支撑。,测流过程操作全部由计算机完成，操作界面采用C#高级语言进行编写，画面简洁明了，操作简单、功能齐全。界面分为工艺模拟区、视频监视区、手动操作区、测量操作区及视频控制区五大块。,直观显示河流缆道断面全景图及水流放大图，测流时动态模拟缆道断面测流整个过程（铅鱼位置、测点位置、测点状态等），实时显示测流过程中关键数据，还可通过滑块查看起点距对应水深等。,1. 工艺模拟区,界面包
12、含三个视频监控窗口，可相互切换及进行缩放，并附带云台控制，能够对整个测流过程进行全方位实时监控、同时还可以实现对铅鱼自动跟踪设置及自动跟踪功能。,2. 视频监视及操控区,主要完成吊箱电源及照明的开关操作，手自动切换操作，变频器高低速切换操作，铅鱼的上升、下降、出车、退回操作，吊箱的上升、下降操作等。,3.手动操作区,测量操作区有基本操作按钮和扩展操作按钮。基本操作主要有：刷新模拟断面图，切换全景图和水流断面放大图，自动测量开始，自动测量停止，打印报表，初始位置校准等功能。扩展操作有： 参数设置：上位机参数设置、下位PLC参数设置、断面高程数据设置、行车垂度偏差校准设置、水尺设置及自动生成测量方
13、法设置等，灵活方便，功能强大。 测量设置：可根据系统内部参数值，自动生成左右水边、测流垂线数及测量方法等，并可对自动生成的测量方法进行修改，功能强大、操作简单。 实时预览：实时监视测量过程数据，并可对有问题测点数据进行重测、补测等操作。测量结束后对测量数据进行精算，生成断面流量报表。,4.测量操作区,无人值守水文缆道远程自动测流系统是一个集测、报、整、算为一体的全自动测流系统，可通过网络实现电脑（或手机）远程测控。降低了工作人员的工作强度，提高了人力资源利用率。提高了工作效率和测量精度。系统界面设计合理，操作简便易懂，实时信息一应俱全。系统经过长时间测试，功能齐全、性能稳定、安全可靠、智能化程度高等特点。在水文系统是一个非常先进的智能系统，有很好的社会推广价值。,Thank You !,技术探讨： 王振兴 手 机： 13903729135,
