CN103197093A - 一种水文站缆道式流速自动测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水文站缆道式流速自动测量装置，包括顶端悬吊于缆道系统上的若干根固定索，所述固定索下端连接有内部设有ADCP控制器的仪器箱，所述仪器箱下方通过连接杆固定有导流结构，所述导流结构底端固定有与所述ADCP控制器电连接的ADCP；所述ADCP控制器与安装在水文站控制室内的控制系统通信；所述控制系统控制所述缆道系统的电机。本发明的装置可靠性高，解决了现有装置需要测验人员现场操控的问题，实现了无人值守的目的。

Description

一种水文站缆道式流速自动测量装置
技术领域
本发明涉及一种缆道模式无人值守水文站自动测流监控系统，特别是一种水文站缆道式流速自动测量装置。 
背景技术
目前很多基本水文站测验河段前后修建有水电工程，导致水文站原测验河段的水位～流量关系遭到严重的破坏，断面横向流速分布也因电站的运行更加复杂。
为解决该类水文站水资源监测难题，目前常用的做法仍然是尽量增加水文测验的次数，或者直接移用上游（下游）水电工程的出库流量过程，导致河流上下游水资源量不平衡，同时也极大地加大了水文测验人员的劳动强度和资料整编的难度，导致人员成本和缆道系统的运行成本显著增加，也与新时期水文现代化的发展战略不符。
常规流量监测方法有缆道流速仪法、走航式ADCP法、测船流速仪法等多种方法，但均需要测验人员现场操控，不能做到无人值守。
ADCP:声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler  Current Profilers）的简称。
1）缆道流速仪法(如图1)：需要在控制室人工开启缆道控制台，将铅鱼15从水面逐步下放到河底进行施测，仪器入水深、测验时间长、遇漂浮物等比较危险，且每次测验完成需要将安装在铅鱼15上的流速仪取回，繁琐且不安全；
2）走航式ADCP法(如图2)：需要将ADCP固定安装在测船上，开动测船在测验河段往返施测，同样不能自动在线监测；
3）测船流速仪法：利用测船在河道中定位，绞车悬吊流速仪，下放至预定测点进行流速测验，是一种更加原始且不安全的测验手段。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种可靠性高的水文站缆道式流速自动测量装置，解决现有装置需要测验人员现场操控的问题，实现无人值守的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水文站缆道式流速自动测量装置，包括顶端悬吊于缆道系统上的若干根固定索，所述固定索下端连接有内部设有ADCP控制器的仪器箱，所述仪器箱下方通过连接杆固定有导流结构，所述导流结构底端固定有与所述ADCP控制器电连接的ADCP；所述ADCP控制器与安装在水文站控制室内的控制系统通信；所述控制系统控制所述缆道系统的电机。
作为优选方案，所述导流结构迎水流方向一端为倾斜的弧形，且伸出水面；所述导流结构侧面设置有与所述ADCP控制器电连接的浮球、两个用于测量水阻的绝缘子；所述连接杆上从下至上依次设有一级浮球和二级浮球，所述一级浮球与所述ADCP控制器电连接，所述二级浮球、用于测量水阻的绝缘子与设置在所述控制箱内的水下信号源电连接；所述水下信号源通过水面信号接收器与所述控制系统通信；所述固定索与仪器箱之间固定有太阳能光板；所述仪器箱或连接杆或导流结构上固定有配重块；所述仪器箱或连接杆上固定有与所述ADCP控制器连接的报警装置和数据采集装置；所述报警装置包括光报警装置和/或声音报警装置；所述固定索与所述缆道系统之间设有绝缘子。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的装置可靠性高，解决了现有装置需要测验人员现场操控的问题，实现了无人值守的目的；导流结构迎水流方向一端以倾斜的弧形斜伸出水面，解决了流速测验过程中水草、漂浮物缠绕测验设备的难题，保证测速位置流态不变，测验过程结束后，在本发明的装置提出水面时，缠绕物容易自行脱落；在本发明的测验装置下放、测验过程中，结合当时的天气状况和时间，采用声、光结合的报警模式，白天采用声音报警，晚上利用灯光报警，防止过往船只碰撞，同时在夜晚和休息时段不扰民；浮球的设置能确保本发明装置的仪器箱不会因为控制系统故障入水，避免损坏仪器设备。
附图说明
图1为现有的缆道式流速仪测验系统结构示意图；
图2为走航式ADCP测验系统结构示意图；
图3为本发明一实施例结构示意图；
图4为本发明一实施例电路结构框图。
具体实施方式
如图3和图4所示，本发明一实施例包括顶端悬吊于缆道系统14上的若干根固定索1，所述固定索1下端连接有内部设有ADCP控制器的仪器箱2，所述仪器箱2下方通过连接杆3固定有导流结构4，所述导流结构4底端固定有与所述ADCP控制器电连接的ADCP；所述ADCP控制器通过无线电台与安装在水文站控制室内的控制系统通信；所述控制系统控制所述缆道系统的电机。
所述控制系统包括计算机和与计算机连接的PLC；所述导流结构4迎水流方向一端为倾斜的弧形，且伸出水面；所述导流结构4侧面设置有与所述ADCP控制器电连接的浮球5、用于测量水阻的绝缘子17；所述连接杆3上从下至上依次设有一级浮球6和二级浮球7，所述一级浮球6与所述ADCP控制器电连接，所述二级浮球7、用于测量水阻的绝缘子17与设置在所述仪器箱内的水下信号源电连接；所述水下信号源通过水面信号接收器与所述控制系统的PLC通信；所述固定索1与仪器箱2之间固定有太阳能光板8；所述一级浮球6下方的连接杆上固定有配重块9；所述仪器箱2或连接杆3上固定有与所述ADCP控制器电连接的报警装置和数据采集装置16；所述报警装置包括光报警装置11和/或声音报警装置10；所述固定索1与所述缆道系统1之间设有绝缘子12；所述仪器箱2上固定有不干胶反光材料13。
    导流结构高度大约为30厘米，缆道系统的电机与PLC连接,缆道系统上设有计数传感器，PLC与计数传感器连接。本实施例中的数据采集装置为摄像机，光报警装置11和声音报警装置10均固定在所述仪器箱2底部。  
ADCP控制器通过无线电台与控制室内的计算机通信，PLC控制缆道系统的电机，使缆道系统的缆道移动，通过缆道带动固定索，使仪器箱移动到指定位置，然后将本发明的测量装置缓慢放入水中，直至导流结构入水10厘米（入水深度可以根据具体情况具体设定），ADCP控制器将ADCP采集到的流量数据发送给计算机，测验结束后，计算机通过PLC控制缆道系统的电机，将本发明的测量装置整体向上提出水面，等待下次测验。导流结构距离水面的高度可以根据具体情况设定。
在下放过程中，若缆道系统的计数传感器失效，或者PLC计数故障，则导流结构上的浮球、绝缘子、连接杆上的一级浮球和二级浮球组成的监测机构能将入水信号通过ADCP控制器、水下信号源传递给计算机，计算机通过PLC控制缆道系统的电机，使缆道系统停止下放并迅速上提至安全高度，防止仪器设备入水。
当测流装置开始工作时，计算机通过ADCP控制器启动声光报警装置，提醒过往船只积极避让。此外，当附近有船只靠近时，摄像机摄取船只图像，并通过ADCP控制器将处理后的图像数据传递给计算机，经计算机分析处理后，计算出船只与本发明的测量装置之间的距离，计算机将船只距离信号发送给ADCP控制器，ADCP控制器根据距离远近触发声光报警装置发出不同组合的报警，防止过往船只碰撞，遇到紧急状况时，控制系统可控制缆道系统的电机，快速上提本发明的测量装置，避免碰撞。 

Claims (10)

1.一种水文站缆道式流速自动测量装置，包括顶端悬吊于缆道系统上的若干根固定索，其特征在于，所述固定索下端连接有内部设有ADCP控制器的仪器箱，所述仪器箱下方通过连接杆固定有导流结构，所述导流结构底端固定有与所述ADCP控制器电连接的ADCP；所述ADCP控制器与安装在水文站控制室内的控制系统通信；所述控制系统控制所述缆道系统的电机。
2.根据权利要求1所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述导流结构迎水流方向一端为倾斜的弧形。
3.根据权利要求1所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述导流结构侧面设置有与所述ADCP控制器电连接的浮球、用于测量水阻的绝缘子。
4.根据权利要求3所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述连接杆上从下至上依次设有一级浮球和二级浮球，所述一级浮球与所述ADCP控制器电连接，所述二级浮球、用于测量水阻的绝缘子与设置在所述控制箱内的水下信号源电连接；所述水下信号源通过水面信号接收器与所述控制系统通信。
5.根据权利要求1所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述固定索与仪器箱之间固定有太阳能光板。
6.根据权利要求4所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述仪器箱或连接杆或导流结构上固定有配重块。
7.根据权利要求1所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述仪器箱或连接杆上固定有与所述ADCP控制器电连接的报警装置和数据采集装置；所述报警装置包括光报警装置和/或声音报警装置。
8.根据权利要求1所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述固定索与所述缆道系统之间设有绝缘子。
9.根据权利要求1所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述仪器箱上固定有不干胶反光材料。
10.根据权利要求1所述的水文站缆道式流速自动测量装置，其特征在于，所述控制系统包括计算机和与计算机连接的PLC。
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