针对我局缆道遥测偏角仪系统在应用中的几点思考
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【摘 要】水文缆道因其自身的优势受到水文测站的重视,但在用缆道测量的过程中，当流速较大时,容易产生偏角,从而产生水深测量误差。传统缆道偏角的测量均采用机械量角或人工估读,或修建拉偏索缆道,但这都难以满足高洪测验的需要,而缆道遥测偏角仪采用计算机与无线通信技术相结合,利用光电编码器来测量角度，完满解决了水深测验误差。
【关键词】偏角仪；应用；无线通信技术
0.引言
水文缆道是五十年代初开始建造并推广应用，因其自身的优势，越来越受到水文测站的重视，如何充分利用缆道技术优势，开发缆道测验的技术潜能，进一步提高水文缆道流量测验的精度是个需要研究的课题。在用缆道测量的过程中，大多数采用光电计数，当流速较大时,容易产生偏角,从而产生水深测量误差，影响流量测验精度。传统缆道偏角的测量均采用机械量角或人工估读,或修建拉偏索缆道,但这都难以满足高洪测验的需要,而缆道遥测偏角仪采用计算机与无线通信技术相结合,利用光电编码器来测量角度，完满解决了水深测验误差。但只从我工作接触到偏角仪以来，发现从安装到调试到使用的过程中都或多或少存在一些问题，由于本人接触缆道遥测偏角仪系统时间不长，以下简单谈谈自己在工作中对偏角仪系统的几点思考。
1.缆道偏角仪的组成
缆道偏角器主要是由机械部分，硬件部分，软件部分三部分组成。
2.缆道遥测偏角仪在应用中的几点思考
2.1机械部分
现在我局还在试验阶段所用的缆道偏角仪系统的机械部分看似简单，但在实际的安装过程中还是比较复杂的。主要原因在于没有很好的考虑到安装过程是在高空完成,这样使难度大大增强，比如在下面很好很简单就能拧紧的螺丝，到了塔上面在高空上完成起来就非常困难了。所以在机械部分改进的过程中，可以考虑尽量减少用螺丝连接，看能否采用零部件之间用相互卡住的办法来组装，这样安装起来省时省事了；再则现在偏角仪的启动开关使用的是一个滚动的滑轮，上面装有一个吸铁磁，通过磁力来控制设备的开启，这个方案从理论上来讲没有太大的问题，但是但是在实际的试验和使用中，这个开启装置经常不灵，所以我们应该考虑一个更可靠，灵敏度更高的自动开关设备。
2.2硬件部分
硬件部分主要由缆道偏角遥测仪端机和缆道偏角遥测仪接收机（以下简称为端机和接收机）及（光电）传感器组成。端机及传感器置于缆道行车上，接收机在缆道测控室内，采用的是应答式无线通讯模式。
下面对这两个设备做下简单的介绍：
2.2.1端机工作简述
端机在休眠状态下，只有少数值机芯片处于工作状态，微安级功耗。在行车从铅鱼停止器向前运动超过0.4m时，端机开关组件触发值机电路，端机上电激活。 89C2051单片机上电自动复位，完成初始化程序运行，等待接收测控站指令。 角度编码器（光电编码器）设计数单元加电，准备采集偏角数据。无线模块加电，等待接受测控机无线测控信息。
2.2.2 接收机工作简述
测控机由12V，1.5A稳压电源供电，加电后处于待机状态。单片机89C51上电自动复位，完成初始化程序运行。LED显示器显示字符“__ __”，无线模块加电，功率器件预热，等待测控指令的发送。
2.2.3缆道偏角遥测系统工作简述
端机和接收机通过远程遥测设备联系，全部工作由以下几个指令来操作完成。
测试指令：A0H
接收机发送A0H，端机接受后发回A0H,接收机收到A0H，系统设备正常，测试成功。
测量偏角：C0H
接收机发出C0H，端机接收没进入偏角测量工作程序，发出偏角数据，接收机接收偏角数据，确认数据正常，测量结束，如数据不正常，可重新起动C0H工作程序。
关闭端机：E0H
一次流量测完后，接收机发出E0H，端机向测控机发回E0H,关闭端机工作电源，端机进入休眠状态。
指令错误提示：B0H
端机接收的指令代码错误时，端机发出质疑信息代码B0H，岸站测量人员应进行设备检查处理。
偏角清“0”指令：00H
在“0”偏角位置，接收机发出00H，端机进行偏角清“0”操作，并向接收机发出数据，接收机收到“00”偏角值，清“0”操作完成。
（1）关于端机的电源问题
由于端机是挂在缆道行车上工作，一般我们会选用蓄电池给它供电，但蓄电池需要随时更换才能保证端机的正常工作；然而更换蓄电池既加大了工作量也增加了工作难度，有时还会耽误测流，所以如何能保证对遥测系统持续供电是我们必须要思考和解决的。
以下有我个人的几点建议仅供参考：
a.电池可以使用太阳能充电电池或者现在比较先进的光电池。光电池是一种把光能转换成电能的半导体光电器件，其工作原理是基于光生伏特效应。利用光电池将太阳能转化为电能，进行光电转换。
b.减小值机的功耗，功率或电流。
c.尝试着给端机装开关，不用时可以关掉电源，节约用电。并且可以通过操作台的接受机来控制。
（2）关于遥测的距离问题
由于河面的局里有宽有窄，所以可遥测的距离至少在500米以上，这样可以满足基本河流的测量需要了。因此我们就要用到无线电遥测系统（无线通信技术），这种技术的最大作用就是用户可以不受或尽可能不受限制，可以走动或挪动位置；其好处是假设成本相对有优势，节省了信号传输载体的成本，缺点是容易受干扰也容易干扰别的设备——电磁波，易被盗用，安全性低，频带资源有限
（3）在传输过程中经常会出现错误
a.有时候反应滞后
b.数据传输不稳定
c.有时候传输数据出现乱码
等等以上这些原因使得我局自主研发的缆道遥测偏角仪还未能正式投入使用。
2.3软件部分
目前软件部分已用汇编语言编译完成，主要程序运行都能通过。
现在偏角仪的接收机与主控电脑还未能联机，不能通过电脑来完成操作，只能通过接收机上的操作按钮来完成。现在可以考虑通过RS—232通信接口来完成接收机与主控电脑的联机操作。当然也要添加相应的程序了。
3.结束语
缆道测流是根据我国国情独创的一种测流方式，特别适用于测流断面容易变化的天然河床的断面面积和平均流速的测量，是目前其它测流方法不可取代的。水文缆道测验本身，是一个复杂空间系的动态变化过程，如缆道弹跳、机械运动惯性，流速的变化等因素都影响流量测验的精度，而且是一个随机变量，把这些主要变量建立成数学模型，编制相应的程序，输入微机，由微机自动运算调整，而得到正确的结果，这样就会大大提高水文测验的精度，又能及时地提供成果资料。
作者简介：
肖 俊（1984-），女，大学本科学历，硕士在读，专业：电气工程及其自动化，讲师，助理工程师；长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局，现从事水文缆道方面工作。
鄂 恺（1985-），男，助理工程师，长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局。
左 念（1981-），男，工程师，长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局。
张志恒（1966-），男，工程师，长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局。