引言
在水文行業(yè)中，水文纜道是流量測(cè)驗(yàn)的主要測(cè)驗(yàn)設(shè)備，與其它 測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備相比，在搶測(cè)洪峰、安全保障、節(jié)省人力、操作方便、改 善勞動(dòng)條件等方面有突出的優(yōu)點(diǎn)。但是水文纜道測(cè)深一直是纜道流 量測(cè)驗(yàn)中的技術(shù)瓶頸。目前，水文纜道測(cè)深基本采用濕繩測(cè)繩法，利 用水面信號(hào)和鉛魚河底托盤、干簧管及磁鋼裝置產(chǎn)生的河底信號(hào)作 為計(jì)算起始，其受纜道主索彈跳、懸索偏角等影響測(cè)深誤差大。纜道 主索垂度調(diào)整、懸索更換后及偏角改變時(shí)等都應(yīng)進(jìn)行比測(cè)率定，工 作量大。當(dāng)河底淤泥較深時(shí)，容易導(dǎo)致河底信號(hào)失靈影響工作效率， 錯(cuò)失測(cè)流時(shí)機(jī)。利用磁致伸縮液位傳感器測(cè)深具有許多優(yōu)點(diǎn)，如：（1）精度高；（2）不受纜道主索彈跳及懸索偏角影響；（3）體積小，功耗低；（4）抗力強(qiáng)等等；文章提出一種新型的纜道測(cè)深方法，利用液位傳感器壓力測(cè)深原理，應(yīng)用到水文纜道測(cè)深中，從根本上解決水文纜道測(cè)深技術(shù)難題，提高了測(cè)深精度和工作效率。
1總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)分上位機(jī)（岸上）和液位傳感器（水下）兩部分，上位機(jī)通過I/O 端口和 DAC 控制鉛魚前進(jìn)、后退、上、下四個(gè)方向及速度，與液位傳感器之間通過短波無線通信。當(dāng)鉛魚向下運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)實(shí)時(shí) 發(fā)送命令采集液位傳感器數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)河底時(shí)得到水深 H（h1+h2， h1 為壓力水深，h2 為傳感器安裝位置到鉛魚底部的距離）。
2.1液位傳感器
磁致伸縮液位傳感器是一款全不銹鋼設(shè)計(jì)全密封潛入式智能化液位測(cè)量?jī)x表。該產(chǎn)品選用高穩(wěn)定、高可靠性壓阻式 OEM 壓力傳感器及高精度的智能化變送器處理電路，采用精密數(shù)字化溫度補(bǔ)償技術(shù)及非線性修正技術(shù)，是一款高精度水位測(cè)量產(chǎn)品。防水電纜與外殼密封連接，通氣管在電纜內(nèi)，可長期投入液體中使用。一體化的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化的輸出信號(hào)，為現(xiàn)場(chǎng)使用和自動(dòng)化控制提供了方便。該產(chǎn)品以兩線制方式工作，體積小巧、重量輕、易安裝，使用方便。綜合精度±0.075%FS，補(bǔ)償溫度-10℃～70℃，工作溫度-10℃～ 80℃。2.2上位機(jī)
上位機(jī)主件采用 C8051F020，是集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí) MCU 芯片，單周期指令運(yùn)行速度是 8051 的 12 倍，全指令集運(yùn)行速度是原
來的 9.5 倍，使得以 8051 為內(nèi)核的單片機(jī)上了一個(gè)新的臺(tái)階。具有與 8051 兼容的 CIP-51 微控制器內(nèi)核，兩個(gè)具有可編程數(shù)據(jù)更新方式的 12 位 DAC，64K 字節(jié)可在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲(chǔ)器，兩個(gè) UART 串行接口（方便與 PC 機(jī)接口），片內(nèi)看門狗定時(shí)器。通過交叉開關(guān)配置寄存器 XBR0、XBR1、XBR2 方便對(duì) I/O 端口進(jìn)行配置，大量減少了外部連線和器件擴(kuò)展，有利于提高可靠性和抗力。
3軟件設(shè)計(jì)
軟件采用 Keil C51 編程，C51 語言結(jié)構(gòu)清晰，語言簡(jiǎn)潔，易學(xué)易用，兼?zhèn)涓呒?jí)語言與低級(jí)語言的優(yōu)點(diǎn)，在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上比匯編更有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有匯編語言的硬件操作能力。軟件主要功能：
（1）通過無線模塊與傳感器通信；
（2）參數(shù)設(shè)置，包括水平系數(shù)、加常數(shù)等；
（3）控制鉛魚前進(jìn)、后退、上、下、停止及運(yùn)行速度；
（4）實(shí)時(shí)顯示水平、水深數(shù)
4結(jié)束語
該應(yīng)用在多個(gè)水文站得到推廣，實(shí)用性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、測(cè)驗(yàn)精度 高。2014 年 7 月 28 日，江西省水文局組織水文專家和代表在贛州召開了《液位傳感器在纜道測(cè)深上的應(yīng)用》項(xiàng)目評(píng)審會(huì)，形成如下評(píng)審意見：
（1）該項(xiàng)技術(shù)利用 磁致伸縮液位傳感器測(cè)得水面至河底的垂直水深，通過纜道測(cè)流系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)通訊模塊，對(duì)所測(cè)數(shù) 據(jù)進(jìn)行自動(dòng)接收、抗干擾處理、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)合理化檢查、完成顯 示并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
（2）該項(xiàng)技術(shù)克服了傳統(tǒng)測(cè)深時(shí)纜道主索垂度、彈跳、偏角改正、河底開關(guān)托板靈敏度等影響測(cè)深精度的系列因素。測(cè)驗(yàn)精度高、重復(fù)性好，符合流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求。
（3）該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用 具有勞動(dòng)強(qiáng)度小、工作效率高、使用維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
（4）在壩上、麻 州、汾坑等七個(gè)水文站纜道測(cè)驗(yàn)中得到應(yīng)用，性能穩(wěn)定、可靠，解決 了實(shí)際生產(chǎn)問題。創(chuàng)造性地解決了長期困擾水文纜道測(cè)深難的問 題，纜道測(cè)深技術(shù)空白，具有很好的推廣價(jià)值據(jù)。
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