引言
在水文行業(yè)中，水文纜道是流量測驗的主要測驗設(shè)備，與其它 測驗設(shè)施設(shè)備相比，在搶測洪峰、安全保障、節(jié)省人力、操作方便、改 善勞動條件等方面有突出的優(yōu)點。但是水文纜道測深一直是纜道流 量測驗中的技術(shù)瓶頸。目前，水文纜道測深基本采用濕繩測繩法，利 用水面信號和鉛魚河底托盤、干簧管及磁鋼裝置產(chǎn)生的河底信號作 為計算起始，其受纜道主索彈跳、懸索偏角等影響測深誤差大。纜道 主索垂度調(diào)整、懸索更換后及偏角改變時等都應(yīng)進行比測率定，工 作量大。當(dāng)河底淤泥較深時，容易導(dǎo)致河底信號失靈影響工作效率， 錯失測流時機。利用磁致伸縮液位傳感器測深具有許多優(yōu)點，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）抗力強等等；文章提出一種新型的纜道測深方法，利用液位傳感器壓力測深原理，應(yīng)用到水文纜道測深中，從根本上解決水文纜道測深技術(shù)難題，提高了測深精度和工作效率。
1總體設(shè)計
系統(tǒng)分上位機（岸上）和液位傳感器（水下）兩部分，上位機通過I/O 端口和 DAC 控制鉛魚前進、后退、上、下四個方向及速度，與液位傳感器之間通過短波無線通信。當(dāng)鉛魚向下運行時，上位機實時 發(fā)送命令采集液位傳感器數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)竭_河底時得到水深 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)計全密封潛入式智能化液位測量儀表。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)字化溫度補償技術(shù)及非線性修正技術(shù)，是一款高精度水位測量產(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，為現(xiàn)場使用和自動化控制提供了方便。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，補償溫度-10℃～70℃，工作溫度-10℃～ 80℃。2.2上位機
上位機主件采用 C8051F020，是集成的混合信號系統(tǒng)級 MCU 芯片，單周期指令運行速度是 8051 的 12 倍，全指令集運行速度是原
來的 9.5 倍，使得以 8051 為內(nèi)核的單片機上了一個新的臺階。具有與 8051 兼容的 CIP-51 微控制器內(nèi)核，兩個具有可編程數(shù)據(jù)更新方式的 12 位 DAC，64K 字節(jié)可在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲器，兩個 UART 串行接口（方便與 PC 機接口），片內(nèi)看門狗定時器。通過交叉開關(guān)配置寄存器 XBR0、XBR1、XBR2 方便對 I/O 端口進行配置，大量減少了外部連線和器件擴展，有利于提高可靠性和抗力。
3軟件設(shè)計
軟件采用 Keil C51 編程，C51 語言結(jié)構(gòu)清晰，語言簡潔，易學(xué)易用，兼?zhèn)涓呒壵Z言與低級語言的優(yōu)點，在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上比匯編更有明顯的優(yōu)勢，同時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、后退、上、下、停止及運行速度；
（4）實時顯示水平、水深數(shù)
4結(jié)束語
該應(yīng)用在多個水文站得到推廣，實用性強、性能穩(wěn)定、測驗精度 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深上的應(yīng)用》項目評審會，形成如下評審意見：
（1）該項技術(shù)利用 磁致伸縮液位傳感器測得水面至河底的垂直水深，通過纜道測流系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)通訊模塊，對所測數(shù) 據(jù)進行自動接收、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)接嬎銠C。
（2）該項技術(shù)克服了傳統(tǒng)測深時纜道主索垂度、彈跳、偏角改正、河底開關(guān)托板靈敏度等影響測深精度的系列因素。測驗精度高、重復(fù)性好，符合流量測驗規(guī)范要求。
（3）該項技術(shù)應(yīng)用 具有勞動強度小、工作效率高、使用維護簡單等特點。
（4）在壩上、麻 州、汾坑等七個水文站纜道測驗中得到應(yīng)用，性能穩(wěn)定、可靠，解決 了實際生產(chǎn)問題。創(chuàng)造性地解決了長期困擾水文纜道測深難的問 題，纜道測深技術(shù)空白，具有很好的推廣價值據(jù)。
