一種水文纜道測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

纜道測(cè)流是根據(jù)我國(guó)國(guó)情獨(dú)創(chuàng)的一種測(cè)流方式，特別適用于測(cè)流斷面容易變化的天然河床的斷面面積和平均流速的測(cè)量，是目前其它測(cè)流方法不可取代的。水文纜道測(cè)驗(yàn)本身，是一個(gè)復(fù)雜空間系的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，如纜道彈跳、機(jī)械運(yùn)動(dòng)慣性，流速的變化等因素都影響流量測(cè)驗(yàn)的精度，而且是一個(gè)隨機(jī)變量，把這些主要變量建立成數(shù)學(xué)模型，編制相應(yīng)的程序，輸入微機(jī)，由微機(jī)自動(dòng)運(yùn)算調(diào)整，而得到正確的結(jié)果，這樣就會(huì)大大提高水文測(cè)驗(yàn)的精度，又能及時(shí)地提供成果資料。

　　經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，水文測(cè)流已形成以纜道測(cè)流為主，特別是纜道測(cè)流技術(shù)，近幾年發(fā)展迅速，基本可形成標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的條件，如纜道架設(shè)已從多樣化發(fā)展到基本采用開(kāi)口游輪省力方式；水文絞車已從手搖、皮帶聯(lián)連到滑差調(diào)速電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)到與交流變頻調(diào)速配套使用的普通交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)絞車；纜道信號(hào)從直流有線、交流有線、交流無(wú)線和無(wú)線電信號(hào)發(fā)展到纜道綜合信號(hào)的地回路傳輸方式；流速測(cè)算已從電鈴、音響記數(shù)和自記計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)和流速直接測(cè)算到直接整算流量成果報(bào)表；起點(diǎn)距和入水深測(cè)量已從繩結(jié)測(cè)量、繩長(zhǎng)計(jì)數(shù)測(cè)量到具有垂弧度自動(dòng)修正的實(shí)距測(cè)量；行車控制也由手動(dòng)、電動(dòng)、滑差調(diào)速到直流可控硅調(diào)速發(fā)展打今天的交流變頻調(diào)速；總的繞道測(cè)流系統(tǒng)也由手動(dòng)到半自動(dòng)發(fā)展到全自動(dòng)控制測(cè)流系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　采用AT89S8252單片機(jī)。由于河道測(cè)驗(yàn)的數(shù)據(jù)量大且運(yùn)算比較復(fù)雜，而單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器容量有限。故增加外部存儲(chǔ)器RAM6116和ROM6264.外部信號(hào)的輸入采集接口是以多路A/D片ADC0809為核心，將纜道信號(hào)和水位信號(hào)送到單片機(jī)P1口和P3口承擔(dān)其他輸入、輸出信號(hào)的接口。下面根據(jù)水文測(cè)驗(yàn)的特點(diǎn)，介紹主要的接口電路和工作過(guò)程。

　　1.1 ADC0809接口電路

　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0809的主要特性：

　　1.它是具有8路模擬量輸入、8位數(shù)字量輸出功能的A/D轉(zhuǎn)換器。

　　2.轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs.

　　3.模擬輸入電壓范圍為0V~+5V,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。

　　4.低功耗，約15mW.

　　他將電傳水位計(jì)的水位變化信號(hào)和纜道送來(lái)的流速、偏角、水面水底信號(hào)經(jīng)變換后傳送到單片機(jī)。該接口具有電路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。