1、设计原则与目标
该系统设计完全遵照中国水利电力出版社《水文测验使用手册》(2013版）和SL337-2006《声学多普勒流量测验规范》开发研制，是集测、报、整、算为一体的全自动远程测流系统。实现了无入值守水文缆道远程测流的目标，降低了职工劳动强度，排除了职工劳动不安全隐患，提高了工作效率。测量精度达到水文行业部颁标准和规范要求，各项技术指标符合有关水文测验规范、技术标准的要求。该系统性能稳定、可靠，操作简便，并能通过网络实现远程集中测流控制，具有良好的推广使用价值。
该套系统使用缆道作为设备运行载体，与传统的缆道式走航ADCP相比，最大的特点是使用ADCP对单点垂线进行测流，该系统耦合了ADCP（声学多普勒流速剖面仪）、雷达波流速仪及旋桨流速仪三种测流功能。
本套系统既可以同时使用三套测流设备测流，也可以任意两套测流设备组合测流（ADCP耦合雷达波流速仪测流、ADCP耦合旋桨流速仪测流及旋桨流速仪耦合雷达波流速仪测流），在低水位、水流情况较稳定的情况下，默认使用ADCP（或旋桨流速仪）和雷达流速仪同时对测流垂线上的测点进行测流，方便对两套测流系统进行比测；在遇到大水、洪水等突发性或灾害性天气，ADCP（或旋桨流速仪）无法测流时，可使单独用雷达流速仪进行测流。
测流时缆道绞车配合控制系统及全自动测流软件，由循环索牵引行车架带动测流吊箱、铅鱼及测流设备在主索上的运行，由起重索带动铅鱼和测流设备垂直方向移动。
系统组成
系统从功能结构上分为五个部分：机械部分、测流部分、控制部分、网络建设部分和测控软件部分，各部分介绍如下：
2.1、机械部分由缆道、副拉索、电动绞车、行车架及吊箱等组成；
2.2、测流部分由铅鱼、ADCP、旋桨流速仪耦合雷达流速仪组成。
2.3、控制部分的核心控制设备由计算机、交流变频器和两台西门子PLC构成，协同完成整个测流系统的信号采集、识别、数据计算等工作；
2.4、网络部分，测流系统内部为—个小型局域网，网络内数据传输由微波通信完成，与外部数据的联接通过路由器实现，远程计算机通过路由器实现对本地设备的远程操作及实时监控，从而实现远程自动测流功能。
计算机与吊箱之间数据传输为微波通讯，传输距离达到5KM以上，信号传输抗干扰能力强，稳定可靠，为视频监控等大数据量的信号传输提供了安全可靠的保障。
数据传输可使用卫星和互联网双路传输，确保在自然灾情下，互联网无法传输数据时，运用卫星数据传输，实现水文站正常工作监控的目的。
2.5、测控软件，操作界面简洁明了、操作简单、功能齐全。界面分为测流动态模拟区、视频监视区、视频操作区、手动操作区、测量设置区及状态栏六个区域。
测控软件具有语音提示、参数设置、实时显示测点流速、故障诊断等功能，操作界面集测流实时显示、视频监控、降雨量、蒸发量、含沙量等显示于一体，测控软件能自动生成实测流量报表，数据准确、记录规范，报表格式应完全符合GB50179河流流量测验规范要求，可直接用于整编。
ADCP垂线布置：
测流垂线按照《GB 50179-2015 河流流量测验规范》要求进行布置，当测流开始后，铅鱼和ADCP降到水面以下，开始对垂线进行测流，每条垂线测流时间为10s-100s之间设置。
如图所示，红色线条为测流断面布置的垂线，垂线数量可根据河道断面宽度及实际情况进行设置。相邻两条垂线平均流速的均值即为部分平均流速，相邻两条测垂线间过水面积即为部分面积，部分平均流速乘以部分过水面积就等于部分流量，部分流量之和即为断面流量。每条垂线上的垂线平均流速Vn线为该条垂线上ADCP所测得的流速。
系统特点：
1.系统具有很好的可扩展性，同时兼容旋桨流速仪、雷达流速仪、ADCP 测速、电磁流速仪、无人机测流、含沙量、降雨及蒸发量，根据现场情况及客户需求可集成多种功能。
2.本套系统标准配置为ADCP耦合雷达流速仪，在低水位、水流情况较稳定的情况下，默认使用ADCP和雷达流速仪同时对测流垂线上的测点进行测流，方便对两套测流系统进行比测；在遇到大水、 洪水等突发性或灾害性天气，ADCP无法测流时，可使单独用雷达流速仪进行测流。
3.系统充分利用了现代互联网技术，配有嵌 入式服务器，可自行组建局域网实现联网测流， 也可通过互联网进行远程测流、远程调试、远程 协助、自动更新等功能，可以连接平板电脑，支 持 5G 技术。
4.支持全自动无人值守智能测流，无人值守全自动测流分为定时测流和按水位变化测流。
5.全自动智能测流，测流之前设置好参数，点 击自动测流开始，系统将会自动完成整个测流过 程并自动生成测量报表。
6.自动化测流系统能把三个监控摄像头 融入到系统界面当中，三个图像能够相互转换，使测流过程全方位实时监控，包括 20 倍球机 1 台，枪机 2 台，全方位实时监控整个测流过程以 及铅鱼工作情况、水面情况和绞车工作情况。
7.系统根据水文缆道特性，建立了钢丝绳垂 度模型，水平、垂直运动模型等多个模型。针对 钢丝绳垂度受环境、温度等多种因素影响的客观 事实，系统建立垂度修正模型，并可根据情况随 时修正。
8.系统采用交流变频调速、光电编码测距定 位来实现测流过程中的精准定位。
9.测流吊箱到缆道房的数据传输为双频段、 双回路无线传输，传输距离达到 5KM 以上，信号传输抗干扰能力强，更加安全、可靠，保证数据的实时 和可靠性。
10.远程数据传输兼容互联网和卫星（选配）双回路传输模式，确保在自然灾情时互联网中断，能够运 用卫星数据传输，实现水文站正常工作监控的目的。
11.针对旋桨流速仪，测流系统有消颤功能，防止多记信号情况的发生，保证测流信号的准确性。
12.根据自动水位计，自动生成水位过程线，并把实测流量，点绘在水位过程线上。
13.系统报表自动生成，且准确可靠。系统在测流结束后均会自动生成数据报表，报表格式完全符合水文规范要求，可直接用于整编。报表生成之前，如果对测点有异议，可随时对任意测点重新测量，报表一旦生成，数据将无法修改，防止人为篡改原始数据，保证数据测量的真实性和可靠性。
技术参数：
1、控制部分
1.1供电电源：220VAC、380VAC±10%，50Hz；
1.2驱动电机：根据现场选配电机及变频器
1.3水平运行速度1.0m/S；
1.4垂直运行速度0.5m/S；
1.5具有限位控制设置；
1.6起点距测量：测量范围：-999.9～9999.9m； 测量精度：0.1m （符合水文规范要求）；光电编码传感器信号系数：0.001～9.999；字符和图形显示起点距。
1.7水深测量：测深范围：-99.99～999.99m；精度：0.01m（符合水文规范要求）；光电编码传感器信号系数：0.001～9.999；字符和图形显示水深。
2、流速测量
2.1适应范围：20转、5转、1转、1／2转为一个信号的流速仪（流速仪信号转速值可在上位机任意设定）；
2.2流速仪公式：V=K*N／T + C，公式中K、C值可修改、保存；
2.3测速历时：100S、60S、30S……可视河道洪水变化，按照测验规范设置、保存；
2.4精度：0.1秒；计数：无误差；
2.5字符和图形显示：流速、计数、计时值。
3、图像监视设备
3.1像素：200万以上红外网络高清智能球机、枪机；
3.2视频压缩标准：H.264/MJPEG；
3.3压缩输出码率：32Kbps~8Mbps；
3.4自动增益、CCD光圈控制、背光补偿：ON/OFF可选择;
3.5通讯接口：RJ4510M/100M自适应以太网口；
3.6工作温度和湿度：-30°C ~ +60°C，湿度小于95%（无凝结）；
3.7所需电源、功率消耗：AC220V ±10%，50Hz、7.5W max;
3.8尺寸：195mm x 95mm x 90mm。
3.9通用功能：一键恢复、防闪烁、镜像、双码流、心跳、密码保护等
4、雷达流速仪
4.1波段：24.000～24.250 GHz
4.2测速范围：0.15～15m/s
4.3作用距离：0.5～30m
4.4工作电压：+7～28V DC
4.5分辨率：0.01 m/s
4.6测速精度：±0.02 m/s
4.7启动时间：<3s
4.8测量时间：3～240 s
4.9天线样式：平面微带阵列天线，32°X14°
4.10发射功率：26dBm
4.11通信讯接口：RS232(默认)/ RS485/SDI-12/4-20mA电流环
4.12数据格式：9600(默认),8,n,1;波特率可调
4.13测试角度：内置自动测角功能，俯仰角30~60度自动校准流速
4.14探测方式：非接触式探测
5、ADCP参数：
5.1频率：1200kHz
5.2最大测流距离：≥35m
5.3测速范围：±10m/s
5.4精度：±0.25%±2mm/s
5.5分辨率：1mm/s
5.6层厚：0.06~2m
5.7层数：1~260
5.8中央测深频率：600kHz
5.9底跟踪范围：≥45m
5.10底跟踪精度：±0.25%±2mm/s
5.11换能器配置：5波束
