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

纜道測流是根據(jù)我國國情獨(dú)創(chuàng)的一種測流方式，特別適用于測流斷面容易變化的天然河床的斷面面積和平均流速的測量，是目前其它測流方法不可取代的。水文纜道測驗(yàn)本身，是一個(gè)復(fù)雜空間系的動(dòng)態(tài)變化過程，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)大大提高水文測驗(yàn)的精度，又能及時(shí)地提供成果資料。

　　經(jīng)過近50年的發(fā)展，水文測流已形成以纜道測流為主，特別是纜道測流技術(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、交流無線和無線電信號(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)和流速直接測算到直接整算流量成果報(bào)表；起點(diǎn)距和入水深測量已從繩結(jié)測量、繩長計(jì)數(shù)測量到具有垂弧度自動(dòng)修正的實(shí)距測量；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)水文測驗(yàn)的特點(diǎn)，介紹主要的接口電路和工作過程。

　　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)。該接口具有電路簡單、穩(wěn)定可靠、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。