本发明涉及一种adcp垂线剖面测流装置及应用方法，属于水利行业监测。
背景技术：
1、流速传感器是河道或渠道流速监测的重要设备。已有技术中，中国实用新型专利cn2020222911991的一种抗漂浮物配重流速传感器,存在如下问题：虽然配重流速传感器在出水时漂浮物可以自动脱落，但是吊索上也可能挂上漂浮物，不易脱落；测流时配重流速传感器自水底至水面所需时间过长，上下运行功耗过大。声学多普勒流速剖面仪（adcp ）简称剖面流速传感器，可以在不干扰流场情况下，也就是不深入水面之下就可以测出流速剖面——即流速在垂向或者水平方向的分布，无需下沉进行逐点测量，中国实用新型专利cn2022208351044公开了一种河道剖面流速传感器结构，包含主体、剖面流速传感器、上水位传感器、下水位传感器、尾舵、吊架和吊索，主体前部设置剖面流速传感器，剖面流速传感器的上表面和下表面分别设置上水位传感器和下水位传感器；主体中部设置吊架，吊架与吊索连接，吊索位于水面上方；主体尾部设置尾舵。在应用时，由吊索下放重量较大的主体，由于手动绞盘无法将信号转出，吊索一般由电动绞盘吊起或下放，当主体下放入水后，水位传感器感受到主体已经入水，电动绞盘停止运行，主体停止在水面以下，开始进行剖面流速检测。但是，上述已有技术中的吊索受电动绞盘控制，电动绞盘及控制系统结构复杂成本高，同时主体的重量较大也增加了本身的成本和电动绞盘的动力系统的成本，并且使系统复杂化，从而降低了可靠性。
技术实现思路
1、本发明目的是提供一种adcp垂线剖面测流装置及应用方法，去掉已有技术中的吊索电动绞盘及控制系统，去掉上水位传感器，降低原有主体的重量，使主体重量略小于浮力，调整主体内部的材料，上部较轻，下部较重，重心稳定，主体稍露出水面，由吊索牵引浮在水面上，简化结构，降低成本，增加可靠性，解决背景技术中存在的上述技术问题。
2、本发明的技术方案是：
3、一种adcp垂线剖面测流装置，包含主体、adcp垂线剖面测流传感器、吊挂电缆芯钢丝绳、手摇绞盘、导电滑环、监控主机和电源，所述吊挂电缆芯钢丝绳带有电缆芯，手摇绞盘上设有导电滑环；所述adcp垂线剖面测流传感器设置在主体的前端，adcp垂线剖面测流传感器经吊挂电缆芯钢丝绳连接手摇绞盘，吊挂电缆芯钢丝绳的上端缠绕在手摇绞盘上，吊挂电缆芯钢丝绳的电缆芯通过导电滑环连接监控主机，电源为监控主机供电。
4、所述主体的下侧设有超声波水深传感器，主体中部设置吊架；吊挂电缆芯钢丝绳的一端缠绕在手摇绞盘上，吊挂电缆芯钢丝绳的另一端与吊架连接，吊架位于主体上方，主体后部设有尾舵。
5、所述主体下部重、上部轻，重心位于主体的下部，主体的整体重量（包括主体上安装设备及部件）略小于在水中产生的浮力，主体浮在水面上，主体上部露出水面；主体上部的吊挂电缆芯钢丝绳拖拽主体，由于主体重心靠下，主体姿态稳定地漂浮在下游水面上，在尾舵的作用下，adcp垂线剖面测流传感器朝向水流方向。
6、所述手摇绞盘的轴为空心轴，延伸至手摇绞盘外，手摇绞盘外的空心轴上设有导电滑环，导电滑环包含导电滑环转动件和导电滑环静止件，导电滑环转动件固定在空心轴上，随空心轴一起转动，导电滑环静止件固定在手摇绞盘架上，静止不动，导电滑环静止件通过电刷与导电滑环转动件匹配连接；吊挂电缆芯钢丝绳的一端穿入空心轴，吊挂电缆芯钢丝绳的电缆芯与导电滑环转动件连接，导电滑环静止件与监控主机连接，电信号及电源通过监控主机、导电滑环静止件、电刷、导电滑环转动件和吊挂电缆芯钢丝绳的电缆芯与主体上的各个传感器之间形成电连接通道。
7、所述主体内部还包含电路板，该电路本为本领域公知公用技术，包括信号处理和传输，本领域普通技术人员根据要求可以自行组装。所述adcp垂线剖面测流传感器、超声波水深传感器和吊挂电缆芯钢丝绳的电缆芯分别连接到电路板上，吊挂电缆芯钢丝绳的电缆芯传输信号和提供电源。
8、所述电源可以是内部锂电池，也可以由太阳能供电。
9、所述adcp垂线剖面测流传感器的测流波束方向朝向来水方向的斜下方。
10、一种adcp垂线剖面测流应用方法，基于上述一种adcp垂线剖面测流装置，其步骤如下：
11、①在河道或较宽渠道上设有测桥，手摇绞盘和监控主机设置在测桥的下游，缠绕在手摇绞盘上的吊挂电缆芯钢丝绳拖拽主体，摇动手摇绞盘的手柄下放吊挂电缆芯钢丝绳，将姿态稳定的主体下放，直至漂浮在下游水面上；
12、②主体下放，漂浮在下游水面上，主体上的超声波水深传感器检测水面至水底的距离，adcp垂线剖面测流传感器对水面至水底进行垂线剖面流速检测，水深数据和流速数据经吊挂电缆芯钢丝绳的电缆芯传递到固定在手摇绞盘轴上的导电滑环的动轴上，导电滑环的静轴将数据信息传递到监控主机，由监控主机对监测数据进行流量计算；由于主体在吊架及电缆芯钢丝绳的拖拽下漂浮在下游水面上，除主体外，其余部分不会接触到水中漂浮物，所以只有主体有可能被水中漂浮物挂住，当被水中漂浮物挂住主体前端的adcp垂线剖面测流传感器时，在水流的作用下，被水中漂浮物挂住的主体前端会自动旋转朝向后方，挂住的漂浮物在水流的作用下会被水流冲走，从而实现挂住的漂浮物自动脱离；漂浮物自动脱离后，主体的尾舵在水流的作用下会再次将adcp垂线剖面测流传感器旋转朝向前端，自动恢复正常测流状态，从而实现测流的无人值守。
13、所述吊架通过旋转吊轴铰接在主体上，主体内设有姿态传感器，姿态传感器信号经过处理后会屏蔽掉主体旋转后的非正常测流数据；通过姿态传感器可实现入海口潮汐双向测流。
14、在河道较宽的情况下，为了保证测流精度，本发明的adcp垂线剖面测流装置采用多流道配置，采用多台adcp垂线剖面测流装置对各流道同时进行测流，需要采用多流道汇流通讯机与监控主机连接，实现多流道汇流及数据通讯，各多流道adcp垂线剖面测流装置与多流道汇流通讯机之间采用有线或无线通讯。
15、所述adcp是指“声学多普勒流体剖面传感器”英文描述的首字母（acousticdoppler current profiler）。因其测速声学波束指向来水方向的斜下方，测速声学波束对整个垂线流速进行测量，因此提高了测流精度。
16、所述尾舵、主体、吊架、吊挂电缆芯钢丝绳、adcp垂线剖面测流传感器、手摇绞盘、导电滑环、电路板、锂电池和太阳能等均为是市面上可见的公知技术。
17、本发明的有益之处在于：采用adcp垂线剖面测流传感器，入水即可垂线剖面测流，主体本身自带漂浮物自动脱离功能，吊挂电缆芯钢丝绳不入水也不会挂住漂浮物，从而实现全自动无人值守，并且可以采用单流道/多流道布设方式，大大提高测流精度，此外采用手摇绞盘及自带锂电池大大降低了设备成本，从而容易普及。
1.一种adcp垂线剖面测流装置，其特征在于：包含主体（1）、adcp垂线剖面测流传感器（2）、吊挂电缆芯钢丝绳（3）、手摇绞盘（4）、导电滑环（5）、监控主机（6）和电源（7），所述吊挂电缆芯钢丝绳（3）带有电缆芯，手摇绞盘（4）上设有导电滑环（5）；所述adcp垂线剖面测流传感器（2）设置在主体（1）的前端，adcp垂线剖面测流传感器（2）经吊挂电缆芯钢丝绳（3）连接手摇绞盘（4），吊挂电缆芯钢丝绳（3）的上端缠绕在手摇绞盘（4）上，吊挂电缆芯钢丝绳的电缆芯通过导电滑环（5）连接监控主机（6），电源（7）为监控主机（6）供电。
2.根据权利要求1所述的一种adcp垂线剖面测流装置，其特征在于：所述主体的下侧设有超声波水深传感器（8），主体中部设置吊架（9）；吊挂电缆芯钢丝绳（3）的一端缠绕在手摇绞盘上，吊挂电缆芯钢丝绳（3）的另一端与吊架（9）连接，吊架（9）位于主体（1）上方，主体（1）后部设有尾舵（10）。
3.根据权利要求1或2所述的一种adcp垂线剖面测流装置，其特征在于：所述主体（1）下部重、上部轻，重心位于主体（1）的下部，主体（1）的整体重量小于在水中产生的浮力，主体（1）浮在水面上，主体（1）上部露出水面；主体（1）上部的吊挂电缆芯钢丝绳拖拽主体，由于主体重心靠下，主体（1）姿态稳定地漂浮在下游水面上，在尾舵的作用下，adcp垂线剖面测流传感器（2）朝向水流方向。
4.根据权利要求1或2所述的一种adcp垂线剖面测流装置，其特征在于：所述手摇绞盘（4）的轴为空心轴（13），延伸至手摇绞盘（4）外，手摇绞盘（4）外的空心轴（13）上设有导电滑环（5），导电滑环（5）包含导电滑环转动件（14）和导电滑环静止件（15），导电滑环转动件（14）固定在空心轴（13）上，随空心轴（13）一起转动，导电滑环静止件（15）固定在手摇绞盘架（17）上，静止不动，导电滑环静止件（15）通过电刷（16）与导电滑环转动件（14）匹配连接；吊挂电缆芯钢丝绳（3）的一端穿入空心轴（13），吊挂电缆芯钢丝绳（3）的电缆芯与导电滑环转动件（14）连接，导电滑环静止件（15）与监控主机（6）连接，电信号及电源通过监控主机（6）、导电滑环静止件（15）、电刷（16）、导电滑环转动件（14）和吊挂电缆芯钢丝绳（3）的电缆芯与主体（1）上的各个传感器之间形成电连接通道。
5.根据权利要求1所述的一种adcp垂线剖面测流装置，其特征在于：所述电源可以是内部锂电池，也可以由太阳能供电。
6.根据权利要求1所述的一种adcp垂线剖面测流装置，其特征在于：所述adcp垂线剖面测流传感器的测流波束方向朝向来水方向的斜下方。
7.一种adcp垂线剖面测流应用方法，基于权利要求1-6任意一项所述的一种adcp垂线剖面测流装置，其特征在于步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种adcp垂线剖面测流应用方法，其特征在于：所述吊架（9）通过旋转吊轴（21）铰接在主体上，主体（1）内设有姿态传感器（22），姿态传感器信号经过处理后会屏蔽掉主体（1）旋转后的非正常测流数据；通过姿态传感器（22）可实现入海口潮汐双向测流。
9.根据权利要求7或8所述的一种adcp垂线剖面测流应用方法，其特征在于：在河道较宽的情况下，为了保证测流精度，adcp垂线剖面测流装置采用多流道配置，采用多台adcp垂线剖面测流装置对各流道同时进行测流，需要采用多流道汇流通讯机（12）与监控主机连接，实现多流道汇流及数据通讯，各多流道adcp垂线剖面测流装置与多流道汇流通讯机之间采用有线或无线通讯。
