山东黄河自动化测流数据采集与处理系统设计与实现

论文摘要

近年来,黄委会提出了建设“三条黄河”的宏伟目标,数字水调是数字黄河建设的主要组成部分,也是直接关系到国计民生的大计。在“数字水调”建设中,引黄涵闸测流自动化是实现这一目标的关键环节。在引黄涵闸自动测流系统中,最核心的内容就是引水原始数据的采集和处理。目前,山东黄河至今没有开发类似的系统对黄河流量等基本要素进行采集,也没有对相关数据处理的先例。采集的数据是否准确、完整,是否满足处理的要求,数据传输是否安全,数据处理是否合理精确,直接关系到自动化测流的成败。本课题在经过调查研究的基础上,确定使用超声波技术进行数据采集,并设计了数据采集的地点,数据采集的内容及实现过程。组建了结构良好的信息网络,使原始数据得到安全、完整地进行传输,开发了针对性较强的管理软件,对原始数据进行计算、处理,并将该系统作为一个节点接入黄河广域网,使网内任一用户在得到授权后都可查询、浏览该系统内引水的有关信息。设计完成后,该课题在德州市局李家岸引黄涵闸进行了现场实施,安装了软、硬件设备,对系统进行了综合调试。系统投入了试运行后,运用一系列的措施对系统进行检验。对流速和水位数据采集的准确性、传输的安全性及数据处理的正确性进行了验证,使用人工测流和系统测流的数据进行了实际对比,对系统的整体性能进行分析论证,证明了该系统的准确性。从此实现了山东黄河引黄涵闸真正意义的“24小时”在线式测流。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 项目背景
• 1.2 数据采集和处理系统在项目中的意义和作用
• 第二章 系统设计
• 2.1 系统的建设的总体目标
• 2.2 数据采集
• 2.2.1 数据采集的目标要求
• 2.2.2 数据采集方案的选择
• 2.2.2.1 数据采集技术的选择
• 2.2.2.2 数据采集点的选择
• 2.2.2.3 数据采集内容
• 2.3 数据处理
• 2.3.1 数据处理的总体目标和要求
• 2.3.2 数据处理组网设计
• 2.3.2.1 网络基本要求
• 2.3.2.2 整体组网结构
• 2.3.2.3 测流仪器与测流服务器的联接
• 2.3.2.4 测流服务器与山东黄河广域网的联接
• 2.3.3 数据传输
• 2.3.3.1 数据传输方式的选择
• 2.3.3.2 换能器与控制器及液位计探头与控制器之间数据的传输
• 2.3.3.3 设备机房控制器与服务器数据传输
• 2.3.3.4 处理以后的数据传输
• 2.3.3.5 数据传输速率
• 2.3.4 数据软件处理系统
• 2.3.4.1 软件处理系统的要求及目标
• 2.3.4.2 软件处理系统具备的功能
• 2.3.4.3 断面平均流速计算
• 2.3.4.4 流量计算
• 2.3.4.5 水量计算
• 2.3.4.6 监视与报警
• 2.3.4.7 自动报表和历史数据查询
• 2.4 测流设备通信协议及基本要求
• 2.5 网络防雷安全的设计
• 第三章 系统安装调试
• 3.1 系统硬件
• 3.2 超声波流量计的安装
• 3.2.1 流量计换能器（探头）的安装与调试
• 3.2.1.1 安装位置
• 3.2.1.2 安装过程
• 3.2.2 流量计控制器的安装
• 3.3 超声波液位计的安装
• 3.3.1 液位计换能器（探头）安装与调试
• 3.3.2 液位计控制器的安装
• 3.4 防雷安全设施的安装
• 3.5 综合布线
• 3.5.1 电源布线
• 3.5.2 信号线连接
• 第四章 系统校验
• 4.1 测流关系式的校核
• 4.2 流速数据的校验
• 4.2.1 试验方案
• 4.2.1.1 基本思路
• 4.2.1.2 试验设施
• 4.2.1.3 水量的计算
• 4.2.1.4 含沙量配置
• 4.2.1.5 含沙量的确定
• 4.2.2 试验结果分析
• 4.2.3 基本结论
• 4.3 水位数据的校验
• 4.4 信息的网络传输与实时查询验证
• 4.4.1 当前引水信息查询
• 4.4.2 自动报表和历史数据查询
• 4.5 系统整体正确性验证
• 4.6 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 主要研究成果
• 5.2 总结
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读工程硕士期间发表的论文和取得成果
• 学位论文评阅及答辩情况表