吴笑澎

【摘 要】水文缆道测流在我国已经经历了60余年的发展，随着科学技术的进步，尤其是电子技术、计算机应用技术的水平不断提升，水文缆道技术实现了长足进步。文章首先介绍了水文缆道全自动测流系统，其次阐述了水文缆道全自动测流系统的工作原理，最后探讨了水文缆道全自动测流系统的应用实践，以期为该系统的实际应用提供一些帮助。

【关键词】水文缆道全自动测流系统;原理;应用

【中图分类号】P335 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）06-0079-02

0 引言

长期以来，水文缆道经历了由船测缆道、普通电动缆道到现阶段全自动缆道的发展过程，全自动缆道测流主要指人工现场或者远程一次性启动缆道测流装置后，可实现自动测量水位、设置测点流速、计算断面面积、生成流量报表等功能。在高洪水文测验实践中，流量测验一直是检测人员面临的一项巨大难题，不仅工作难度较大，还存在一定的风险。一些地区河流洪水期水流湍急，洪峰持续时间短、流量大，洪水期间起伏不定，过去的水文测船或者人工控制手摇缆车测流手段，一方面存在一定的风险，另一方面测验时需要投入较大的人力、物力，并且容易引发漏测洪峰或导致较大的测验误差，对最终测验结果造成不利影响。水文缆道全自动测流系统正是在该背景下应运而生的，近年来，水文缆道全自动测流系统凭借高效、安全、便捷等优势，在各水文测站中得到广泛应用。因此，本文将对水文缆道全自动测流系统及其应用展开进一步研究。

1 水文缆道全自动测流系統

水文缆道全自动测流系统主要由水文控制系统、流速仪、数字绞车、铅鱼等组成，其中控制系统经由伺服电机控制器、组态软件、PLC模块等实现对运行的精准控制，并且经由系统自动计算出测量结果，产生水文标准报表，传输至上级水文机关，形成最终的纸质报告。一些系统除去借助流速仪开展一点法、两点法、三点法自动测流之外，同时可控制铅鱼在水面上进行水平运行，并且在多普勒流速剖面仪的支持下，还可有序控制多普勒流速剖面仪在水面断面方向进行匀速运行。此外，数值绞车由起升系统、循环系统、PLC控制系统等组成。铅鱼内部包含大量的金属铅，圆柱形触底翻转杆在铅鱼接触河底过程中，感应接近开关，触底翻转杆可适用于各式各样的河底状况，同时不会受到各种水草、泥沙杂物的影响。

2 水文缆道全自动测流系统工作原理

2.1 参数设置

对于水文缆道全自动测流系统所需设置的参数，主要如下：一是起点距系数的设置。起点距对流量测算工作有重要影响，其准确与否将很大程度上影响最终的流量成效。这是水文缆道的承载索具有一定的柔软度，有相应的弧度，行车距离并不能实现与实际水平距离的安全对等，在这种情况下，做好起点距系数设置工作尤为重要。设置方法为将全面测流断面每间隔5 m或者更短距离划分成若干间距，将各部分水平距离、行车行动弧长传到控制台，而起点距系数为两个部分数据的比值，以此达成对起点距系数的有效确认。测流实践中，系统可自主结合行车对应处在的部位，以不同的起点距系数进行设置，最终将弧长转变为水平距离。二是死水边系数、岸边系统各不相同的情况下设置不同的数值。针对各式各样的流速仪，应设置不同的计算公式。测点系数由一点到五点进行逐一设置。结合实测大断面成果，依据每1 m或者每5 m开展设置，河底转折位置进行必要的加密处理，在测流过程中可结合实际需求灵活设置[1]。三是测流水深确定。为了获取水文缆道全自动测流系统的测流水深，需要综合考虑多个方面的数据，包括综合测站最高水位、当前实时水位及断面测点高程等。其中，测站最高水位为过去最高洪水位，最高水位减去测点河底高程之则为全水深，而测点水深则是全水深减去最高水位与当前实时水位的差值。所以，为开展好测流工作，应当向系统提供准确数据，确保系统可进一步结合测点的河底高程得出该点的水深数值。

2.2 设备的工作原理与作用

水文缆道全自动测流系统各设备的工作原理与作用主要包括以下几个方面：一是交流变频调速控制系统。该系统以交流变频器为核心组成部分，其主要通过均匀调整定子供电频率实现对电机转速的平滑调整，转速一般在0～2 m/s，其可通过总电源调节铅鱼，实现不同方向的无级调速调节，一方面可实现河底、各测点信号的停车，另一方面可实现对电机的有效控制。二是水文缆道测距定位仪。这一设备主要由起点距测量仪、水深测量仪组成，为了防止机械出现打滑情况，起点距、水深传感器都通过光电增量编码传感器与循环轮、起重轮直接连接。绞车转轮每旋转一周，传感器将形成200个电信号，以每圈的绳长除以200为绳长系数。在实际操作过程中，控制台所接收的传感器形成的电信号数与绳长系数的乘积即铅鱼行走的距离。三是流速测算仪。该项设备主要包括单片机、液晶显示器、信号接收电路等部分。流速测量期间，通过对流速仪的有效应用，引入对应的公式对信号予以处理，得出流速结果。四是综合信号发生接收系统。本系统由水下综合信号源、缆道综合信号接收器等组成，凭借对优先权电路的使用，针对不同区域信号强弱可实现有效区分，以进一步将各环节信号有序转化为相关频率的音频信号，并经由缆道进行无线传输[2]。

3 水文缆道全自动测流系统的应用

结合水文缆道全自动测流系统构造及其工作原理可知，该系统主要借助计算机对水文缆道开展全自动、半自动及人工测流控制，最终可实现对断面水深、断面流量报表及流速分布图等的自动生成。该系统的具体应用如下：将系统软件传输至计算机硬盘中，并确保计算机中装置有相关的数据库、电子表格及文字编辑软件。做好相应设置后，输入登录密码便可进入系统操作界面，各项系统功能都可通过操作界面上的相关操作实现。首次应用时，需先做好各项参数的设置工作，诸如系统参数、流速仪参数、串口参数等，参数设置完成后，点击对应参数便可进行全自动、半自动或者手动测量工作[3]。在铅鱼运行期间，计算机上可呈现诸如铅鱼运行位置、当前水位、模拟测流断面、最高水位等信息。测速开始后，各项测量数据将通过列表的形式呈现于计算机的屏幕上，供操作人员确认，各项测点测量完毕后，操作人员仅需输入对应参数，系统会自动生成实测流量成果数据。

此外，在应用水文缆道全自动测流系统过程中，需要注意以下几个方面：首先，在测流前应当对当前水位进行实时观测，倘若水位与上次测量时的水位值存在出入，则应当在测距定位仪上重新设置当前水位差值[4]。其次，结合断面转变情况适时对断面参数进行调节，同时做好入水深参数的设置工作。设置方法为在铅鱼下降或者上升至相应长度时，观测测距定位仪呈现的数值与其一致与否，倘若不一致，则应当对入水深系数进行调节，最终确保测距定位仪呈现的数值与实际测量的数值一致。再次，在开展全自动或半自动测量期间，切忌对流速测算仪、测距定位仪开展相关参数设置操作，不然会对计算机及控制台的正常运行造成不利影响，导致流量计算产生误差，特别是在全自动测量期间，切忌对流速测算仪、测距定位仪开展诸如复零置位、参数设置等操作[5]。最后，在水文缆道全自动测流系统的应用过程中，还应当做好维护与管理工作，例如在每次测量完毕后，应当将信号仪的电池地线与线路地线分开，避免电池出现不必要的消耗。在汛期结束后，如果长时间不使用系统，应当对系统设备进行定期通电等。

4 结语

水文缆道全自动测流系统可借助计算机控制水文缆道实现对河道任意断面流量的全自动、半自动测量。为此，相关人员应当围绕如何实现对水文缆道全自动测流系统的有效应用进行探索研究，提高对水文缆道全自动测流系统构造及其工作原理的认识，不断加强对水文缆道全自动测流系统的科学合理应用。

参 考 文 献

[1]楚恩国.三河闸全自动水文缆道测流系统及其应用[J].水利水电技术，2008，16（1）：35-38.

[2]高磊.全自动缆道测流系统在宁夏青铜峡渠首灌域干渠水文测验中的应用[J].陕西水利，2016（6）：101-103.

[3]陈学林，王伟民，王学良.黑河莺落峡站全自动水文缆道调试中出现故障及排除方法[J].水利规划与设计，2010（6）：85-90.

[4]邓围，邱福琼，叶文.沭阳站LXD-1型水文缆道全自动测流系统原理及其应用[J].江苏水利，2017（1）：64-67.

[5]李海强，杨达刚.人民渠二处水文缆道自动测流系统建设概述[J].四川水利，2016，21（s1）：198-199.