CN210321860U - 缆道式adcp代表垂线法缆道式自动测流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，包括：水位采集模块、缆道控制台、缆道自动控制模块、室外测流仪器、测流计算机，其中水位采集模块包括：浮子水位计和水位采集仪；缆道控制台包括：系统主控器、交流继电器、交流避雷器、触摸屏和控制按钮；缆道自动控制模块包括：缆道自动控制器、与所述缆道控制器连接的变频器、直流继电器、光栅编码器、水平限位开关和升降限位开关，室外测流仪器包括：ADCP主机、安装在所述ADCP主机一侧的导流板、安装在所述ADCP主机另一侧的尾翼。本实用新型其控制管理完全交给全天24小时长期运行的工控机，无需人员现场值守，其智能化科技含量高，技术更为先进，节省了人力成本。

Description

缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置

技术领域

本实用新型涉及河道流量测验技术领域，特别涉及一种缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置。

背景技术

传统的河道流量测验方式是采用人工操作控制将转子流速仪布设到河道测流断面若干个指定位置，通过同步实测流速和水位(换算过水面积)，再根据流速面积法，从而实现流量的测验。

传统的水文缆道有手动缆道、电动缆道、半自动缆道和全自动缆道。所谓半自动缆道是在工作时需要人工参与操作完成的；所谓全自动缆道，是人工给缆道通电并设定好相关测验参数后按启动钮，缆道将按设定的程序完成测量，然后等待人工关机；因此，人都是不能离开的，必须在现场值守，并且当缆道发生故障时，要人工强行干预。

例如，湖南省茅坪(洪江)水文站受上下游电站等涉水工程的影响，水文站测流断面的水流特性发生严重改变，积累多年的水位流量关系再也无法利用。尤其是采用传统方式进行的流速流量测验数据无法满足水文资料整编的需要，无法为地方经济建设提供可靠的水文数据。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，包括：水位采集模块、缆道控制台、缆道自动控制模块、室外测流仪器、测流计算机，其中，

所述水位采集模块包括：浮子水位计和水位采集仪，其中，所述水位采集仪与所述浮子水位计连接，并与所述系统主控器和测流计算机连接；

所述缆道控制台包括：系统主控器、交流继电器、交流避雷器、触摸屏和控制按钮，其中，所述交流继电器与所述系统主控器连接，在所述系统主控器上设置有GSM通信模块和电台，与所述测流计算机无线连接，所述系统主控器进一步与触摸屏和控制按钮连接；

所述缆道自动控制模块包括：缆道自动控制器、与所述缆道控制器连接的变频器、直流继电器、光栅编码器、水平限位开关和升降限位开关，所述直流继电器进一步与第一交流接触器和第二交流接触器连接，所述变频器进一步与电压表和保险丝盒连接，所述电压表与所述第一交流接触器和第二交流接触器连接，所述保险丝盒接三相交流电，所述第一交流接触器与起重轮电机连接，所述第二交流接触器与循环轮电机连接，

所述室外测流仪器包括：ADCP主机、安装在所述ADCP主机一侧的导流板、安装在所述ADCP主机另一侧的尾翼，在所述尾翼上安装有水面信号传感器，所述ADCP主机的上方安装有多层配重块，在配重块之间安装有入水传感器，在所述配重块的上方安装有仪器箱，所述仪器箱内放置有ADCP控制器、蓄电池、信号源和无线数字超短波电台，在所述信号源的上方架设有太阳能板，所述太阳能板通过缆道钢丝绳进行固定。

进一步，所述水位采集仪通过内置通讯单元与所述测流计算机无线连接，或者所述水位采集仪通过外部设置的水位传输电台与所述测流计算机无线连接。

进一步，所述系统主控器通过串口采用有线或无线电台方式与所述水位采集模块连接，并且所述系统主控器通过RS232串口与所述测流计算机连接。

进一步，所述光栅编码器为两个，一个光栅编码器接起重轮，另一个光栅编码器接循环轮。

进一步，所述缆道自动控制器、变频器、交流接触器和直流继电器采用电磁屏蔽隔离设计。

进一步，在所述太阳能板的上方设置有太阳能LED灯。

进一步，在所述仪器箱的下方设置有浮子传感器。

进一步，所述室外测流仪器还包括：充电控制器，与所述蓄电池连接。

进一步，所述仪器箱采用不锈钢材料材料、圆形结构、防水设计。

进一步，所述仪器箱的下部安装超声波探头，所述超声波探头外部用PVC材料圆形保护罩罩住，该保护罩采用不锈钢螺栓连接到仪器箱下部连接杆上，所述保护罩前方安装不锈钢导流板，后部安装尾翼，所述导流板采用流线型设计。

根据本实用新型实施例的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，改变了传统的水文缆道测验方式。缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置中研制的自动缆道，其控制管理完全交给全天24小时长期运行的工控机，无需人员现场值守，其智能化科技含量高，技术更为先进，节省了人力成本。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置的示意图；

图2为根据本实用新型实施例的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置的结构图；

图3为根据本实用新型实施例的室外测流仪器的结构图；

图4为根据本实用新型实施例的缆道控制台的结构图；

图5为根据本实用新型实施例的水面信号的采集示意图；

图6为根据本实用新型实施例的光栅编码器的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，由室内的控制部分和室外的水位、流速采集模块组成。缆道模式室内控制部分的主要作用是定时(或根据用户输入控制条件)控制室外的流速测验探头通电测量，完成流速数据的接收、处理和入库，控制流速测验探头断电，室内控制部分还需要定时完成水位数据的采集、接收、处理和入库；缆道模式还要有定时控制缆道移动流速测验探头到达指定垂线位置和测完后的ADCP提升复位功能。缆道模式室外部分的流速采集模块主要根据测流计算机发送的测流指令，完成代表垂线的流速和仪器设备工况等数据的采集、传输。室外部分的水位采集模块主要根据系统控制器完成水位数据的采集和传输。

如图1所示，本实用新型实施例的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，包括：水位采集模块1、缆道控制台2、缆道自动控制模块3、室外测流仪器4、测流计算机5。

具体的，参考图2，水位采集模块1包括：浮子水位计和水位采集仪，其中，水位采集仪与浮子水位计连接，并与系统主控器和测流计算机5连接。

浮子水位计采用机械编码浮子水位计，该水位计配19芯航空插头接口的一分二水位信号共享器一台。浮子水位计采集浮子升降位移，转换为格雷码分两路输出，一路连接到水位采集模块1，水位采集模块1与系统主控器通过无线电台或有线连接。

具体参数技术指标如下：

(1)、浮子直径：Φ15cm

(2)、水位轮工作周长：32cm

(3)、平衡锤直径：Φ2cm

(4)、测量范围：40m

(5)、分辨力：1cm

(6)、最大水位变率：100cm/min

(7)、准确度：10m量程时，≤±0.2％FS；＞10m量程时，≤±0.3％FS

(8)、水位轮转动力矩：≤0.015N*m

(9)、编码码制：格雷码

(10)、平均无故障工作次数：1×107次

(11)、显示方式：机械数字显示

(12)、显示位数：5位，高第1位为工作状态，0表示工作正常；9表示反转。低4位为水位(cm)

(13)、工作环境温度：-10℃～+50℃(测井水不结冰)

(14)、体积：宽×高×深14cm×15cm×15cm

(15)、净重：3.2Kg

水位采集仪响应系统主控器或测流计算机5(如测流计算机5运行在24小时不关机模式)的水位召测指令(可根据设置时间定时采集)，采集浮子水位计输出的格雷码水位数据，转换为RS232信号并通过无线电台或有线给系统主控器或测流计算机5使用；监测蓄电池供电电压，监控时间间隔为1分钟。蓄电池供电电压不足时，立即将欠电信息发给系统主控器或测流计算机5，系统主控器(测流计算机5)通过GSM短信模块报警。

水位采集仪通过内置通讯单元与测流计算机5无线连接，或者水位采集仪通过外部设置的水位传输电台与测流计算机5无线连接。

其中，水位传输电台将水位数据通过无线方式传输给系统主控器或测流计算机5，如采用有线方式则无需该电台，根据水位采集设备与系统主控器的距离远近而定。

如图4所示，缆道控制台2包括：系统主控器、交流继电器、交流避雷器、触摸屏和控制按钮，其中，交流继电器与系统主控器连接，在系统主控器上设置有GSM通信模块和电台，与测流计算机5无线连接，系统主控器进一步与触摸屏和控制按钮连接。

交流继电器给测流计算机5和缆道控制台2交流控电。

电源避雷器选用德国OBO公司生产的V20-C/2型防雷器。V20-C/2型防雷器内部配备了高能量的氧化锌压敏电阻，该压敏电阻具有很高的非线性特性。具有响应时间极短、残压低、容通电流大，使用寿命长和无续流的优点。电源避雷器对交流市电避雷，保护设备安全用电。主要技术指标如下：

(1)、最高持续工作电压：385V；(2)、电压保护水平:≤1.2KV；(3)、整体最大放电电流:40KA；(4)、标称放电电流：20KA；(5)、响应时间：<25ns；(6)、短路耐受能力：25KA 时最大后备保险丝125A；(7)、连接线横截面积：2.5～25mm2；(8)、工作环境温度：-40℃～ +85℃；

系统主控器是整个系统的核心控制部分，系统主控器工作的稳定性决定整个系统工作的稳定性。系统主控器采用工业控制主板，供电电源采用稳定的12V蓄电池供电，采用硬件看门狗电路与软件看门狗相结合的方式。确保自身工作的稳定性。

系统主控器技术指标：(1)、电源：输入电压9～18VDC；(2)、接口：RS232接口4 个(3线)，可独立编程控制；(3)、交流供电控制电压：380V交流电压1路，220V交流电压1路；(4)、交流供电控制方式：固态可控硅；(5)、过载电流：20A；(6)、过载电压：690V；(7)、控制方式：自动/手动；(8)、工作温度：-10°～+60℃；(9)、工作湿度：小于95％(+40℃),不结露；(10)、显示：图形式液晶显示屏；(11)、固态存储： 256KFLASH；

在本实用新型的一个实施例中，系统主控器通过串口采用有线或无线电台方式与水位采集模块1连接，并且系统主控器通过RS232串口与测流计算机5连接。

其中，电台可以采用型号为IP-Link2220H数传电台，2220H数传电台是应用于长短距离无线的机器对机器(Machine-to-Machine)的通讯产品，在硬件上IP-Link2220H提供了工业标准的RS-232/485接口。

缆道自动控制模块3包括：缆道自动控制器、与缆道控制器连接的变频器、直流继电器、光栅编码器、水平限位开关和升降限位开关，直流继电器进一步与第一交流接触器和第二交流接触器连接，变频器进一步与电压表和保险丝盒连接，电压表与第一交流接触器和第二交流接触器连接，保险丝盒接三相交流电，第一交流接触器与起重轮电机连接，第二交流接触器与循环轮电机连接。

缆道自动控制器采集水面开关信号、浮子开关信号，控制缆道行程；采集光栅编码器的输出信号，转换成速度数据控制升降高度；控制中间继电器以控制交流接触器，从而控制电机工作；控制变频器输出工作频率和控制电机正反转指令；根据测流计算机5通过串口传输的测流指令，按设定的运行程序移动和停位。设有停电报警功能和故障短信转发报警功能，保留缆道流速仪法半自动测流控制方式和手摇缆道绞车机构，与流量计算机通过RS232接口交换指令和数据，监控缆道控制系统主要部件的状态信息，响应用户设置的水平运动和升降运动的软控限程，一旦运动距离超过设置限程自动停机并短信和音响报警，采集升降和水平限位开关信号，超过限程应自动停机并短信和音响报警。

变频器接收工控机发送的频率变化指令，执行频率输出；在停车时将频率降低到0，做到平稳停车；在启动电机时逐步调高电机工作频率，做到平稳起步；通过改变三项电源线序输出，控制电机正反转；变频器有过载停车保护功能。

交流接触器接收继电器的控制指令，控制给电机供电。利用互锁线保证单电机运行。中间继电器接收控制器发送的控制指令，控制交流接触器通断。光栅编码器将绞车转轴的旋转变成光栅信号输出给控制器。数字电压表监控显示交流电电压数据。保险丝盒保护电路电流过载。开关电源将交流电转化为中间继电器需要的24V直流电和控制器需要的12V直流电。控制柜安装以上各控制部件。安装定位各手动按钮。

缆道控制台2中变频器和继电器的安装空间必须相对独立且屏蔽，屏蔽层良好接地；缆道控制台2控制主板安装空间必须和其他元器件安装空间相对独立且屏蔽，屏蔽层良好接地；缆道控制台2对变频器的控制尽可能采用开关量控制，控制信号线采用屏蔽线，屏蔽层良好接地；缆道控制台2内部布线分配合理，强弱分开，保持间距，避免平行；强电线与弱电线、信号线都要采取屏蔽隔离；缆道控制台2中的继电器尽可能采用固态继电器，避免机械接触继电器的触点吸合问题；缆道控制台2实时监控手动旋钮及按钮，一旦发现手动操作的介入，立即停止自动控制流程，响应手动操作流程；缆道控制台2整机防雷避雷措施合理，安全可靠。

缆道控制台2主要由控制主板、触摸屏、变频器、继电器、交流接触器、控制按钮、水面信号接收盒等组成，如图4所示。缆道控制台2的控制主板具有抗电磁干扰能力强、接口丰富、可靠性高，性能稳定，环境适应性强等优点。触摸屏具有抗电磁干扰能力强、性能稳定、操作方便、接口丰富等优点。缆道控制台2控制电机的变频器和380V交流接触器等设备采用AV系列产品，具有操作便捷、稳定性高、电压适应性广等优点。

缆道控制台2控制流速探头下降的入水深度，是根据采集到的水面信号的当前流速探头位置，确定流速探头继续下降的距离。故水面信号的采集关系到流速探头水面下的精确位置，如果水面信号采集失效，会造成仪器箱入水的严重后果。缆道控制台2的对水面信号的采集需要做到传感器、采集设备和传输方式的冗余备份，如图5所示。

缆道控制台2接收水面信号分成两种传输方式。一种是采用缆道常用的水下信号源采集水面信号，然后转换成固定频率的信号，通过起重钢丝索传输到缆道房，缆道控制台2 中的信号接收盒接收到水面信号后，传输给控制主板，实现水面信号的采集。另一种是ADCP 控制器采集到水面信号后，通过无线电台将水面信号发送给缆道房的测流计算机5，测流计算机5接收到水面信号通过串口传输给缆道控制台2的控制主板，实现水面信号的采集。缆道控制台2对水面信号的采集以第一种方式为主，两种方式相互冗余备份，确保水面信号的正确采集。

由于起重钢丝绳长期架高悬挂于野外，雷雨时非常容易感应雷击，所以缆道控制主板通过继电器控制起重索与缆道信号接收盒的连接。当缆道启动工作时，控制主板打开继电器，接通起重索与信号接收盒，完成测量后，切断继电器，从而将缆道控制台2与野外设备断开连接，以防止雷击。为防止时间长了继电器可能会接触不良影响信号的传输，继电器全部采用固态继电器，不采用机械触点式继电器。

缆道控制台2计算流速探头的水平或垂直移动距离，是通过采集起重轮或循环轮上光栅编码器的输出脉冲计算，如图6所示。光栅编码器一般采用的传感器与绞车转动轴直接相联的方式，使传感器与绞车转动轴同步转动

缆道控制柜分成3个完全独立的容器舱。控制主板、触摸屏等控制设备安装在控制面板后面的容器舱内，变频器等安装在左下角的容器舱内，交流接触器、继电器等安装在右下角的容器舱内，这三个容器舱用铁板完全隔离，中间开有穿线孔，电缆线和控制线通过穿线孔连接设备。变频器在工作时，控制电流频率频繁变化，是产生电磁干扰的主要元器件，所以单独将变频器、线圈和保险丝装配在一个完全密封的隔离舱内。这样，只要将这个隔离舱屏蔽接地，变频器产生的电磁干扰就可以基本消除。

为避免通讯干扰可能造成变频器的失控，采用开关量控制变频器的执行动作，实现正转、反转、加速、减速和停车。

380V动力线和变频器的控制线分开布线，避免出现交叉和平行走线情况。控制线采用屏蔽线，屏蔽层采用良好接地，以消除各种干扰。

除此之外，对交流接触器、继电器等设备的接线，依然采用强弱分开的原则。380V和220V交流电缆线和各类控制继电器的12V及24V直流控制器不出现交叉或平行走线的情况。

缆道控制台2主要技术指标：

(1)、供电电源：380V+10％，50Hz；(2)、驱动电机：0.5Kw20kW，普通三相交流电机；(3)、行车速度：0～1.0m/s；(4)、电机变频频率：0～50Hz，带显示；(5)、减速止动时间：<1s；(6)、限位控制：限位开关、测流主机控制指令、动作延时时间、坐标换算超限、河底信号停车；(7)、接口：RS232接口3个(3线)，可独立编程控制。10Base-T以太网口 1个；(8)、起点距测验(带缆道弧度修正)：光栅增量编码传感器；计数显示：-99.9～ 9999.99m，分辨力0.1m；修正系数：0.0000～1.0000；显示：320x240像素液晶触摸屏显示；(9)、深度测验：光栅增量编码传感器；计数显示：-9.99～99.99m，分辨力0.01m；修正系数：0.0000～1.0000；显示：320x240像素液晶触摸屏显示；(10)、转子流速仪流速测验适应信号：2500Hz-4500Hz音频信号；(11)、控制方式：自动/手动；(12)、固态存储：512KFLASH。

在本实用新型的实施例中，光栅编码器为两个，一个光栅编码器接起重轮，另一个光栅编码器接循环轮。

需要说明的是，缆道自动控制器、变频器、交流接触器和直流继电器均采用电磁屏蔽隔离设计。

室外测流仪器4包括：ADCP主机、安装在ADCP主机一侧的导流板、安装在ADCP主机另一侧的尾翼，在尾翼上安装有水面信号传感器，ADCP主机的上方安装有多层配重块，在配重块之间安装有入水传感器，在配重块的上方安装有仪器箱，仪器箱内放置有ADCP控制器、蓄电池、信号源和无线数字超短波电台，在信号源的上方架设有太阳能板，太阳能板通过缆道钢丝绳进行固定。在太阳能板的上方设置有太阳能LED灯。在仪器箱的下方设置有浮子传感器。仪器箱底通过钢管与ADCP紧固连接

太阳能电池板的主要技术指标：

规格型号:TDB125*125/4-36-P40W；峰值功率(Wp):>40W；工作电压(V):≥17.3

工作电流(A):0.35-2.52；开路电压(V):21V；短路电流(A)：0.8；最佳工作电压(V):16.8；太阳能电池板材料：单晶；框架材料：铝合金型材；表面玻璃：钢化玻璃；工作温度：-40℃～+90℃；外形尺寸：624X274X28mm(长X宽X高)。

注：太阳能电池板和蓄电池容量的选型，满足太阳能日平均充电功率应大于蓄电池日平均能耗；在连续30天阴天的情况下，蓄电池也保证能维持设备正常工作。

太阳能电源控制器选用SCP-10型充电控制器。SCP-10型太阳能充电控制器。

SCP-10型充电控制器具有如下特点：

(1)适用12V和24V太阳能供电系统，高可靠性、高精度控制、三段式充电方式，具有更高的充电效率；全面电子防护和报警功能；可靠的防潮防腐绝缘防水处理；纯铝制底壳散热，使用寿命更长，自动识别12V和24V系统。(2)采用MCU控制充电和放电状态，所有工作流程均采用软件控制，实现高精度，高可靠性。(3)具有强充、均衡充、浮充三段式串联PWM调节充电方式；自动检测跟踪外界及蓄电池温度，内置温度补偿功能。(4)具有全面的电子保护功能：过充过放保护、过载过流保护、短路接反保护等，所有保护均不损坏电子元件。(5)充电、放电、电量通过LED灯显示，负载(电量)指示灯在欠压时会提前闪烁并报警。(6)采用先进的SMT贴片工艺，PCB板进行严格的防潮、防腐、绝缘、防水处理。科学严谨的外形设计，运用高等级的防护手段，采用纯铝制底壳散热，更有利延长产品的使用寿命。

根据国内多年的使用经验来看，含沙量达到2～3kg左右时，ADCP探头的有效测量范围大概缩短30％-50％。600kHz的ADCP有效测量范围在含沙量为0.2kg水体中大约为90米左右，而根据茅坪(洪江)水文站多年实测水位数据看，最大水深为7.87米，就是有效测量衰减90％，也可以完成大约9米水深的测量，所以3kg含沙量完全不影响ADCP的有效测量。且选择频率较低的600kHz走航ADCP，相比1200kHz的走航ADCP对泥沙的穿透性要强。

ADCP控制器采用型号：YDJ-ADCP型的ADCP控制仪是

主要技术指标：

(1)、功耗：整机工作电流小于20mA；(2)、电源：输入电压9～18VDC，主板供电电路串接保护二极管，正负极长时间反接不会损坏设备；(3)、接口：RS232接口4个(3线)，可独立编程控制；(4)、RS485接口1个，可独立编程控制；(5)、模拟量接口8个12bit 差分，1MΩ输入阻抗。(6)、可接0～10V或4～20mA模拟量输入信号；(7)、实时时钟：实时钟运行精度月漂移不超过2min。可采用中心站计算机校时；(8)、硬件看门狗：独立于 CPU的递减计数器；(9)、固态存储：512KFLASH+256KSRAM；(10)、CPU工作频率：最高 7.4MHz，最低2KHz，频率调节可编程；(11)、标配操作系统：uCOS-II；(12)、工作温度：–-25°～+55℃；(13)、湿度：小于95％(+40℃),不结露；(14)、继电器：3个固态继电器，12V输出,可独立编程控制。

仪器箱的下部安装超声波探头，超声波探头外部用PVC材料圆形保护罩罩住，该保护罩采用不锈钢螺栓连接到仪器箱下部连接杆上，保护罩前方安装不锈钢导流板，后部安装尾翼，导流板采用流线型设计。此外，室外测流仪器4还包括：充电控制器，与蓄电池连接。

如图3所示，室外测流仪器4安装采用缆道悬吊测流设备方式。仪器箱用缆道钢丝绳吊挂，仪器箱底部通过不锈钢管直接与测流设备紧固连接。测流设备外装导流罩和导向舵其上部适当位置安装太阳能充电板，即可以给蓄电池充电，又可遮阳以防测流设备受太阳直晒后温度升高。仪器箱内装放测流设备控制仪、无线通讯设备和太阳能蓄电池，各设备之间信号和电源接口采用防水接插件，即使短时间进水不会造成损失。为了抗击风阻，保持缆绳垂直，适当给仪器箱加大配重，同时要考虑水文站内电机功率和水文绞车减速机的传动比，计算合适的转矩和配重块的重量。仪器箱外顶部的太阳能板要适当倾斜，以防太阳能板积雨水。太阳能板顶部安装太阳能供电的LED灯，白天时通过太阳能补偿电能，天黑以后，LED灯自动点亮，起到警戒提示作用。仪器箱采用不锈钢材料，设计时箱体结构要便于设备的安放和维护，要求通风散热防雨防晒，外型设计成圆桶形以尽量减小风阻，内部空间以能安放需要的设备为条件，预留配重物安放位置，箱体体积要尽量小。流量计外罩前安装导流板，外罩后安装尾舵，这样即使在较小流速下也可控制流量计顺着水流方向，保持较好的导向性。缆道控制测流设备在测流时才控制流量计入水到一定深度(一般入水10—20厘米)，不测流时提出水面2米。此种方式的优点是测流设备挂漂浮物的机会大大减少，同时探头表面不易生水藻；缺点是在大流速下仪器倾斜角度可能会超过15°,影响测流数据的有效性。由于茅坪站全年高洪水位的时间不长，在高洪水位下可改用缆道控制流速仪法测流。

野外仪器箱采用不锈钢材料设计定制，外型以尽量减小风阻为条件，要求通风散热防雨防晒，内部空间以能安放需要的设备为条件，预留配重物安放位置，体积尽量做小。要求结构要便于设备的安装维护和装卸。仪器箱内部设备主要有ADCP控制器、蓄电池、太阳能充电控制器、无线电台及天线、太阳能充电板、综合信号源等组成。要求各设备采用防水箱体密封。各设备之间的供电及信号连接均采用防水水密插头连接，且各接头形式不同，便于区分防止错接。即使仪器箱整体落入水中，在短时间内不会造成设备损坏，不会形成正负极短路等情况。仪器箱外形采用圆形结构，以便减少风阻。为便于设备安装调试，采用两面开圆形门。设备安装调试完成后，合上圆形门即可。仪器箱下部安装超声波探头，探头外部用PVC材料圆形保护罩罩住，以防止水面漂浮物撞击。保护罩采用不锈钢螺栓连接到仪器箱下部连接杆上，拆卸方便。保护罩前方安装不锈钢导流扳，后部安装尾翼。导流板采用流线型设计，保证设备入水后，减少水流冲击，超声波探头定位准确。野外仪器箱用不锈钢管连接超声波探头及保护罩，不锈钢连接管长0.6米(管的长度设计根据缆道 20秒下降移动距离确定)，中间用于穿过探头的信号电缆。不锈钢连接管中部留有配重块安装横架。

根据本实用新型实施例的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，改变了传统的水文缆道测验方式。缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置中研制的自动缆道，其控制管理完全交给全天24小时长期运行的工控机，无需人员现场值守，其智能化科技含量高，技术更为先进，节省了人力成本。本实用新型将缆道自动控制、强电控制、重力机械驱动、计算机测流软件控制处理、无线和有线通讯、单片机微控处理、系统安全保护等集成为一体，系统集成结构新颖，技术思路独特，工作运行智能化，将固定测验探头方式的流量自动监测提高到长期无人值守的移动测验探头方式的流量自动监测水平。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，包括：水位采集模块、缆道控制台、缆道自动控制模块、室外测流仪器、测流计算机，其中，

所述水位采集模块包括：浮子水位计和水位采集仪，其中，所述水位采集仪与所述浮子水位计连接，并与系统主控器和测流计算机连接；

所述缆道控制台包括：系统主控器、交流继电器、交流避雷器、触摸屏和控制按钮，其中，所述交流继电器与所述系统主控器连接，在所述系统主控器上设置有GSM通信模块和电台，与所述测流计算机无线连接，所述系统主控器进一步与触摸屏和控制按钮连接；

所述缆道自动控制模块包括：缆道自动控制器、与缆道控制器连接的变频器、直流继电器、光栅编码器、水平限位开关和升降限位开关，所述直流继电器进一步与第一交流接触器和第二交流接触器连接，所述变频器进一步与电压表和保险丝盒连接，所述电压表与所述第一交流接触器和第二交流接触器连接，所述保险丝盒接三相交流电，所述第一交流接触器与起重轮电机连接，所述第二交流接触器与循环轮电机连接，

所述室外测流仪器包括：ADCP主机、安装在所述ADCP主机一侧的导流板、安装在所述ADCP主机另一侧的尾翼，在所述尾翼上安装有水面信号传感器，所述ADCP主机的上方安装有多层配重块，在配重块之间安装有入水传感器，在所述配重块的上方安装有仪器箱，所述仪器箱内放置有ADCP控制器、蓄电池、信号源和无线数字超短波电台，在所述信号源的上方架设有太阳能板，所述太阳能板通过缆道钢丝绳进行固定。

2.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，所述水位采集仪通过内置通讯单元与所述测流计算机无线连接，或者所述水位采集仪通过外部设置的水位传输电台与所述测流计算机无线连接。

3.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，所述系统主控器通过串口采用有线或无线电台方式与所述水位采集模块连接，并且所述系统主控器通过RS232串口与所述测流计算机连接。

4.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，所述光栅编码器为两个，一个光栅编码器接起重轮，另一个光栅编码器接循环轮。

5.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，所述缆道自动控制器、变频器、交流接触器和直流继电器采用电磁屏蔽隔离设计。

6.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，在所述太阳能板的上方设置有太阳能LED灯。

7.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，在所述仪器箱的下方设置有浮子传感器。

8.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，所述室外测流仪器还包括：充电控制器，与所述蓄电池连接。

9.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，所述仪器箱采用不锈钢材料材料、圆形结构、防水设计。

10.如权利要求1所述的缆道式ADCP代表垂线法缆道式自动测流装置，其特征在于，所述仪器箱的下部安装超声波探头，所述超声波探头外部用PVC材料圆形保护罩罩住，该保护罩采用不锈钢螺栓连接到仪器箱下部连接杆上，所述保护罩前方安装不锈钢导流板，后部安装尾翼，所述导流板采用流线型设计。

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