CN104880740B - 一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计 - Google Patents

一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计 Download PDF

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Abstract

一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计，包括盛雨口、雨量室、漏斗、压力传感器和单片机，所述盛雨口为圆台形，底部设有过滤网；所述漏斗与盛雨口下部连接，漏斗下部开有径口，径口处安装有电子开关；所述雨量室内接漏斗，呈圆柱形；雨量室内设两个特殊的液位高度，包括设计高度和预警高度；漏斗内外壁和雨量室内外壁之间均设有线路通道，雨量室外壁上装有LED数码管、SD卡槽和与PC相连的数据交换串口，所述压力传感器设置在雨量室底部中间位置，压力传感器周围有4个安有电子开关的排水孔。本发明体型小，简单便捷，结构设计能保证高精度测量各种强度降雨和降雨数据记录的完整性和连续性，直观反映实时降雨和雨量变化趋势。

Description

一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计
技术领域
本发明属于气象设备领域，涉及一种雨量计，尤其涉及一种能高精度测量各种强度降雨，并直观实时反映降雨量变化的全自动自记传感器式雨量计。
背景技术
雨量测量目前总的分为人工测量和传感器测量，传感器测量包括虹吸式、翻斗式、超声波式、称重式等多种类型的雨量计。人工测量只能测量某一段时间的降水总量，不能确定降水起止时间和降水强度，而且劳动强度大，工作不方便。公知的虹吸式雨量计因其构造原理、性能上的缺点与不足之处很明显：存在机械钟计时误差较大，虹吸过程中的降雨量不能反映在记录线上，每天必须进行维护，无法实现无人观测等不足，而且虹吸式雨量计在雨量达到一定时要进行排空存水，在排空时降水也会造成误差，影响测量精度。但专利200710022618.8公布了电子虹吸式雨量计，以强制虹吸排水过程克服了虹吸式雨量计的漏记虹吸期间降水量的问题；而翻斗式雨量计在观测降雨强度很大的暴雨时翻斗出现无法翻动的现象，从而导致测量结果明显偏小；专利201210348945.3公布了有双向配重槽的翻斗式雨量计，当雨强增大时，双向配重槽机构能随雨强变化自动地调减称量斗的容量，用以抵消甚至完全消除翻斗翻转水损失，提高仪器计量准确度；超声波雨量计由于超声波传播速度受介质的密度、浓度、温度、压力等因素的影响，其测量精度较低；称重式雨量计无法确定降雨的准确时间，专利200920164975.2公布了双筒称重式雨量计，能不断的、实时采集暴雨的雨量值。综上所述，目前各种雨量计存在确定降雨起止时间或是测量精度方面的缺陷，或直观的反映实时降雨和雨量变化方面的不足。
发明内容
本发明为克服上述问题，提供一种能高精度的全自动观测各种强度的降雨，确定降雨的起止时间，自动记录每分钟的降雨量，直接绘制雨量变化线的实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计。
本发明所采取的技术方案：
一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计，包括盛雨口、雨量室、漏斗、压力传感器和单片机，所述盛雨口为圆台形，底部设有过滤网；所述漏斗与盛雨口下部连接，漏斗下部开有径口，径口处安装有电子开关一；所述雨量室内接漏斗，呈圆柱形；雨量室内设两个特殊的液位高度，包括设计高度和预警高度；漏斗内外壁和雨量室内外壁之间均设有线路通道，雨量室外壁上装有LED数码管、SD卡槽和与PC相连的数据交换串口，所述压力传感器设置在雨量室底部中间位置，压力传感器周围有4个安有电子开关二的排水孔。
所述单片机与电子开关一、电子开关二、压力传感器等连接。
所述的盛雨口、雨量室和漏斗材质为憎水性材料。
所述的盛雨口、漏斗和雨量室内壁上涂有一层蜡。
所述的设计高度为雨量室的最大盛雨容量所对应的液位高度。
所述的预警高度为雨量计测量范围内的最大降雨强度条件下，距设计高度相差1min持续降雨的液位高度。
本发明的有益效果：(1)本发明体型小，简单便捷，盛雨口处设有过滤网，有利于防止杂物堵塞漏斗径口。(2)4个排水孔和漏斗孔径的设计可以保证在1min之内雨量室完成排水和排水期间的降雨能够到达雨量室内部，确保在排水期间传感器仍能够每分钟都高精度的检测到降雨量。(3)漏斗的径口处安有电子开关，在雨量室排水期间的降水可存于漏斗内，保证高精度测量各种强度降雨和降雨数据记录的完整性和连续性。(4)传感器采集的数据通过单片机处理后，由上位机软件自动绘制雨量变化线，直观反映实时降雨和雨量变化趋势，而且能确定降雨的起止时间。
附图说明
图1是本雨量计的纵剖面构造图
图2是本雨量计的底部结构图
其中：1-盛雨口；2-过滤网；3-漏斗；4-电子开关一；5-线路通道；6-雨量室；7-压力传感器；8-排水孔；9-电子开关二；10-单片机；11-LED数码管；12-SD卡槽；13-与PC相连的数据交换串口。
具体实施方式
实施例1
一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计，包括盛雨口1、雨量室6、漏斗3、压力传感器7和单片机10，所述盛雨口1为圆台形，底部设有过滤网2；所述漏斗3与盛雨口1下部连接，漏斗3下部开有径口，径口处安装有电子开关一4；所述雨量室6内接漏斗3，呈圆柱形；漏斗3内外壁和雨量室6内外壁之间均设有线路通道5，雨量室6外壁上装有LED数码管11、SD卡槽12和与PC相连的数据交换串口13，所述压力传感器7设置在雨量室6底部中间位置，压力传感器7周围有4个安有电子开关二9的排水孔8；
所述的单片机10与电子开关一4、电子开关二9和压力传感器7连接。
所述的盛雨口1、雨量室6和漏斗3材质为憎水性材料。
所述的盛雨口1、漏斗3和雨量室6内壁上涂有一层蜡。
在室外应用时，将欲与雨量计底部接触的地方清理成水平面，拍实，将雨量计放入清理后的位置，确认雨量计与地面接触良好，漏斗3径口处的电子开关一4处于开启状态，4个排水孔的电子开关二9处于关闭状态，降雨前开启雨量计，降雨开始时，雨水通过盛雨口1和漏斗3降落在雨量室6底部，压力传感器7感应到雨量的变化，雨量值显示在LED数码管11上，当降雨量超过预警高度，在液位高度达到预警高度时，单片机感知预警高度做一次计算，计算内容为当前时间点距下一个整数分钟n的秒数m，以保证在经过m秒到达n时(此时刚好或还未达到设计高度)单片机能够触发漏斗径口的电子开关一关闭，底部排水孔的电子开关二全部打开。雨量室底部水排空后，底部排水孔的电子开关二关闭，漏斗径口电子开关一打开，1min之内雨量室完成了底部排水和排水期间的降雨到达了雨量室内部。期间传感器正常工作，数据输出时间为1分钟。采集数据每隔一分钟对外传输一次，存入单片机10的SD卡存储器中，待到测量结束，将SD卡中的数据导入上位机软件，可绘制雨量曲线图。
实施例2
一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计，包括盛雨口1、雨量室6、漏斗3、压力传感器7和单片机10，所述盛雨口1为圆台形，底部设有过滤网2；所述漏斗3与盛雨口1下部连接，漏斗3下部开有径口，径口处安装有电子开关一4；所述雨量室6内接漏斗3，呈圆柱形；漏斗3内外壁和雨量室6内外壁之间均设有线路通道5，雨量室6外壁上装有LED数码管11、SD卡槽12和与PC相连的数据交换串口13，所述压力传感器7设置在雨量室6底部中间位置，压力传感器7周围有4个安有电子开关二9的排水孔8；
所述的单片机10与电子开关一4、电子开关二9和压力传感器7连接。
所述的盛雨口1、雨量室6和漏斗3材质为憎水性材料。
所述的盛雨口1、漏斗3和雨量室6内壁上涂有一层蜡。
在室内应用时，将雨量计水平的置于室内，确认雨量计与地面接触良好，确认漏斗径口处的电子开关一4处于开启状态，4个排水孔的电子开关二9处于关闭状态，PC相连的数据交换串口13与PC相连，降雨前开启雨量计，在室内进行模拟，降雨开始时，雨水通过盛雨口1和漏斗3降落在雨量室6底部，压力传感器7感应到雨量的变化，雨量值显示在LED数码管11上，采集数据每隔一分钟对外传输一次。当降雨量超过预警高度，在液位高度达到预警高度时，单片机感知预警高度做一次计算，计算内容为当前时间点距下一个整数分钟n的秒数m，以保证在经过m秒到达n时(此时刚好或还未达到设计高度)单片机能够触发漏斗径口的电子开关一关闭，底部排水孔的电子开关二全部打开。雨量室底部水排空后，底部排水孔的电子开关二关闭，漏斗径口电子开关一打开，1min之内雨量室完成了底部排水和排水期间的降雨到达了雨量室内部。期间传感器正常工作，数据输出时间仍为1分钟；单片机传输的数据通过与数据交换串口13连接的PC传输到上位机软件并绘制曲线。

Claims (1)

1.一种实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计，包括盛雨口(1)、雨量室(6)、漏斗(3)、压力传感器(7)和单片机(10)，其特征在于，所述盛雨口(1)为圆台形，底部设有过滤网(2)；所述漏斗(3)与盛雨口(1)下部连接，漏斗(3)下部开有径口，径口处安装有电子开关一(4)；所述雨量室(6)内接漏斗(3)，呈圆柱形；雨量室内设两个特殊的液位高度，包括设计高度和预警高度；所述的设计高度为雨量室的最大盛雨容量所对应的液位高度；所述的预警高度为雨量计测量范围内的最大降雨强度条件下，距设计高度相差1min持续降雨量的液位高度；漏斗(3)内外壁之间和雨量室(6)内外壁之间均设有线路通道(5)，雨量室(6)外壁上装有LED数码管(11)、SD卡槽(12)和与PC相连的数据交换串口(13)，所述压力传感器(7)设置在雨量室(6)底部中间位置，压力传感器(7)周围有4个安有电子开关二(9)的排水孔(8)；所述的单片机(10)与电子开关一(4)、电子开关二(9)和压力传感器(7)连接；所述的盛雨口(1)、雨量室(6)和漏斗(3)的材质为憎水性材料；所述的盛雨口(1)、漏斗(3)和雨量室(6)的内壁上涂有一层蜡；
所述实时测量各种强度降雨的传感器式雨量计的监测方法为：将欲与雨量计底部接触的地方清理成水平面，拍实，将雨量计放入清理后的位置，确认雨量计与地面接触良好，漏斗(3)径口处的电子开关一(4)处于开启状态，4个排水孔的电子开关二(9)处于关闭状态，降雨前开启雨量计，降雨开始时，雨水通过盛雨口(1)和漏斗(3)降落在雨量室(6)底部，压力传感器(7)感应到雨量的变化，雨量值显示在LED数码管(11)上，当降雨量超过预警高度，在液位高度达到预警高度时，单片机感知预警高度做一次计算，计算内容为当前时间点距下一个整数分钟n的秒数m，以保证在经过m秒到达n时，此时刚好或还未达到设计高度，单片机能够触发漏斗径口的电子开关一关闭，底部排水孔的电子开关二全部打开；雨量室底部水排空后，底部排水孔的电子开关二关闭，漏斗径口电子开关一打开，1min之内雨量室完成了底部排水和排水期间的降雨到达了雨量室内部；期间传感器正常工作，数据输出时间为1分钟；采集数据每隔一分钟对外传输一次，存入单片机(10)的SD卡存储器中，待到测量结束，将SD卡存储器中的数据导入上位机软件，绘制雨量曲线图。
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