CN102749662A - 水面蒸发量自动测量站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水面蒸发量自动测量站，涉及一种气象、水文监测装置。包括：蒸发桶、水圈、静水桶、蒸发传感器、雨量传感器、补水桶和采集控制器等。本发明去掉固有技术中的溢流桶、溢流传感器和电动溢流补水装置，赋予静水桶和蒸发传感器测量蒸发量、溢流量的双重功能，简化了系统，安装调试简单，造价低且可减小系统测量误差。蒸发桶和静水桶通过连通水管连接并贯通，连通水管串接常开电动阀。静水桶上安装蒸发传感器，静水桶下部安装电动排水装置，采集控制器按照程序自动采集静水桶水位信息、自动控制电动补、排水装置及开电动阀工作，实现全天候水面蒸发量、溢流量和降水量的自动测量。

Description

水面蒸发量自动测量站
技术领域
本发明涉及一种气象水文监测装置，具体涉及一种赋予静水桶、蒸发传感器测量水面蒸发量和溢流量双重功能的全天候水面蒸发量自动测量站。
背景技术
    水面蒸发量检测数值是水文、水资源、气象观测的重要指标，尤其是在内陆降水量偏少的地区，蒸发量指标直接影响到空气质量和农作物收成。世界各国都投巨资兴建水面蒸发量自动测量站。我国颁布了水利行业标《水面蒸发量观测规范》（SD65-88）和国家标准《水面蒸发器》（GB/T21327-2007）。目前我国普遍使用的水面蒸发量遥测自记型蒸发站只能测量蒸发量，缺少溢流量、降水量的测量功能。本申请人徐州市伟思水务科技有限公司前几年发明了一种能实现蒸发量、溢流量、降水量自动测量并能给蒸发桶自动补水的全天候水面蒸发量自动测量站，有效地解决了上述技术问题，得到了市场的认可，但也存在以下不足之处：
    1、为了增加测量溢流量，设置了溢流桶、溢流传感器等相关设备，系统比较复杂、制作成本高，推广使用有一定难度。
    2、蒸发传感器、溢流量传感器是两个各自独立的传感器，在出厂检验及现场安装调试校准时，必须对两个传感器分别进行检验、调校和维护，其程序步骤繁琐。
    3、系统测量误差与静水桶桶径制造偏差、蒸发传感器测量误差、溢流桶桶径制造偏差及溢流传感器测量误差等诸项因素相关，导致水面蒸发量系统总误差增大。
发明内容
    为了解决上述技术问题，本发明提出一种水面蒸发量自动测量站，赋予静水桶、蒸发传感器测量水面蒸发量和溢流量双重功能，既能实现全天侯的水面蒸发量自动测量，又简化了系统，使系统运行更可靠，安装、调试、校准更简单，减小系统测量误差，降低系统造价。
    本发明方案是以如下技术方案实现的：一种水面蒸发量自动测量站，它包括：蒸发桶、水圈、静水桶、蒸发传感器、雨量传感器、补水桶和采集控制器。所述的水圈安装在蒸发桶的周围。所述的补水桶通过浮球式水位自动控制阀和进水管与水网连接，补水桶内安装补水泵，所述的补水泵在采集控制器控制下通过输水管向蒸发桶和水圈补水。所述的雨量传感器安装在观测场内，其信号输出端与采集控制器连接。所述的蒸发桶和静水桶下半部埋入测量站基础，两者上端口高度一致；静水桶上端有桶盖，蒸发桶和静水桶通过连通水管连接并贯通。其特征在于：所述的连通水管串接常开电磁阀。所述的静水桶中设置蒸发传感器和电动排水装置。所述的常开电磁阀、蒸发传感器和电动排水装置分别通过导线与采集控制器连接。
    所述的蒸发传感器采用浮子式水位传感器或采用压力式水位传感器、或声波式水位传感器、或雷达式水位传感器、或激光式水位传感器、或容栅式水位传感器、或磁感应式水位传感器。
    所述的蒸发传感器的输出信号为电脉冲信号、或数字量信号、或模拟量电信号。
    所述的电动排水装置采用潜水泵排水或电动阀排水。
   本发明的积极效果是：
    1、省略了溢流桶、溢流桶传感器等装置，系统结构简单、可靠、造价低，便于推广使用。
    2、设备安装、调试、校准方法简单，操作方便快捷。
    3、减少了测量部件，进而减少系统测量误差构成要素，系统测量误差减小，提高系统可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明另一实施例结构示意图。
图3为固有技术结构示意图。
图中：1、补水桶，1-1、浮球式水位自动控制阀，1-2、进水管，2、补水泵，3、输水管，4、水圈，5、蒸发桶，6、连通水管，7、常开电动阀，8、静水桶，8-1、桶盖，9、蒸发传感器，10、排水管，11、电动排水装置，11-1、潜水泵，11-2、电动阀，12、雨量传感器，13、采集控制器，14、溢流桶，15、溢流传感器，16、溢流注水装置。
具体实施方式
    如图1、图2、图3所示：一种水面蒸发量自动测量站，它包括：蒸发桶5、水圈4、静水桶8、蒸发传感器9、雨量传感器12、补水桶1和采集控制器13。所述的水圈4为多只，多只水圈4均布安装在蒸发桶5的周围；所述的补水桶1通过浮球式水位自动控制阀1-1和进水管1-2与水网连接，补水桶1内安装补水泵2，所述的补水泵2在采集控制器13控制下通过输水管3向蒸发桶5和水圈4补水。所述的雨量传感器12 安装在观测场内，其信号输出端与采集控制器13连接。所述的蒸发桶5和静水桶8下半部埋入测量站基础，两者上端口高度一致；静水桶8上端有桶盖8-1，蒸发桶5和静水桶8通过连通水管6连接并贯通；其特征在于：所述的连通水管6中部串接常开电动阀7；所述的静水桶8上设置蒸发传感器9和电动排水装置11。所述的常开电动阀7、蒸发传感器9和电动排水装置11分别通过信号线与采集控制器13连接。
本方案去掉固有技术中的溢流桶14、溢流传感器15和溢流注水装置16，赋予静水桶8、蒸发传感器9测量蒸发量、溢流量的双重功能。在起测时刻，常开电动阀7将静水桶8与蒸发桶5水路连通，静水桶8和蒸发传感器9用于测量蒸发量。
一旦采集控制器13监测到蒸发传感器9输出值上升至规定溢流值hmax时，立即暂停蒸发量测量，转入溢流量测量工作。采集控制器13发出指令，迅速关闭常开电磁阀7，启动电动排水装置11，将静水桶8的水通过排水管10排出，使静水桶8的水位达到设定值hmin 后停止排水。
计算溢流量依照公式为：Q＝(hmax-hmin)Sj/Sf
    式中：Q表示本次溢流量
          Sj表示静水桶截面积
          Sf表示蒸发桶截面积
溢流量测量工作完成后，采集控制器13立即发出指令，打开常开电磁阀7，使静水桶8与蒸发桶5水路连通，继续进行水面蒸发过程观测。在监测过程中，采集控制器13始终按照存储程序采集蒸发传感器9和雨量传感器12的信息，并控制常开电磁阀7、静水桶电动排水装置1和补水泵2工作。并且，在规定时刻，一旦采集控制器13监测到蒸发传感器9输出值下降至约定补水限hb时，采集控制器13控制补水泵2工作，将蒸发桶5水位补至水位线标志高度，实现溢流过程、补水过程自动控制。并依照下面的公式计算水面蒸发量E，实现全天候条件下水面蒸发量的自动测量。
蒸发量计算公式为：E＝(h0-ht)(Sf+Sj)/Sｆ-P+Q1-n
   式中：h0表示起测时刻蒸发传感器输出值，单位ｍｍ
                        ht表示终止时刻蒸发传感器输出值，单位ｍｍ
       Sｆ表示蒸发桶自由水面截面积，单位ｃｍ２
       Sｊ表示静水桶截面积，单位ｃｍ２
       P表示起测时刻至终止时刻内的总降水量，单位ｍｍ
       Q1-n表示起测时刻至终止时刻内发生n次溢流的总量，单位ｍｍ
    如图1所示：所述的蒸发传感器9采用浮子式水位传感器，也可以采用压力式水位传感器、或声波水位传感器式、或雷达式水位传感器、或激光式水位传感器、或容栅式水位传感器、或磁感应式水位传感器。
    所述的蒸发传感器9输出信号可以是电脉冲信号，也可以数字量信号或模拟量电信号。
    如图1、图2所示：所述的电动排水装置11可以采用潜水泵11-1排水，也可以采用电磁阀11-2排水。

Claims (4)

1.一种水面蒸发量自动测量站，它包括：蒸发桶（5）、水圈（4）、静水桶（8）、蒸发传感器（9）、雨量传感器(12)、补水桶（1）和采集控制器(13)；所述的水圈（4）安装在蒸发桶（5）的周围；所述的补水桶（1）通过浮球式水位自动控制阀（1-1）和进水管（1-2）与水网连接，补水桶（1）内安装补水泵（2），所述的补水泵（2）在采集控制器(13)控制下通过输水管（3）向蒸发桶（5）和水圈（4）补水；所述的雨量传感器(12) 安装在观测场内，其信号输出端与采集控制器（13）连接；所述的蒸发桶（5）和静水桶（8）下半部埋入测量站基础，两者上端口高度一致；静水桶（8）上端有桶盖（8-1），蒸发桶（5）和静水桶（8）通过连通水管（6）连接并贯通；其特征在于：所述的连通水管（6）串接常开电磁阀（7）；所述的静水桶（8）中设置蒸发传感器（9）和电动排水装置（11）；所述的常开电磁阀（7）、蒸发传感器（9）和电动排水装置（11）分别通过导线与采集控制器（13）连接。
2.  根据权利要求1所述的水面蒸发量自动测量站，其特征在于：所述的蒸发传感器（9）采用浮子式水位传感器或采用压力式水位传感器、或声波式水位传感器、或雷达式水位传感器、或激光式水位传感器、或容栅式水位传感器、或磁感应式水位传感器。
3.  根据权利要求1所述的水面蒸发量自动测量站，其特征在于：所述的蒸发传感器（9）的输出信号为电脉冲信号、或数字量信号、或模拟量电信号。
4.  根据权利要求1所述水面蒸发量自动测量站，其特征在于：所述的电动排水装置（11）采用潜水泵（11-1）排水或电动阀（11-2）排水。
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