CN218630247U - 具有融雪功能的翻斗式雨雪量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，所述雨雪量计包括：筒体，其外侧设有保温层；承雨口，所述承雨口的内表面或夹层中设有融雪加热膜；雨水翻斗，设于所述内部空间并位于所述承雨口下方；降水探测模块，设于所述承雨口；环境加热模块，设于所述内部空间；排水口加热模块，设于所述筒体底部的排水口处；温度传感器，设于所述内部空间；控制器，与所述融雪加热膜、降水探测模块、环境加热模块、排水口加热模块、温度传感器和雨水翻斗相连接。该翻斗式雨雪量计能够实现低能耗运行，其适于对台站现有的翻斗式雨量传感器进行改造，使翻斗式雨量传感器具备测量降雪的功能，成为既能够测量降雨量又能够测量降雪量的翻斗式雨雪量计。

Description

具有融雪功能的翻斗式雨雪量计

技术领域

本实用新型涉及气象水文领域中用于测量自然界降水量的传感器，特别是具有融雪功能的翻斗式雨雪量计。

背景技术

目前，市场上的融雪型雨雪量计通常采用低温电加热模式，当环境温度低于某一设定值时，无论是否降雪都启动并持续进行加热，直到雨雪量计内部到达一定的温度才停止，持续加热造成了电能的极大浪费，同时加热模块长时间的干烧也会缩短其使用寿命。

还有的融雪型雨雪量计使用了外置的感雨雪的传感器来判断降水，当环境温度低于设定温度并且感雨雪器测到降水的时候，才启动加热模块，譬如槽型光电开关感雨雪器。这种方式虽然在一定程度上能降低能耗，但其无法区分降雨和降雪，当降雨时也会启动加热，加热会蒸发降水，导致测量的降水量减少。并且光电开关表面易污染，当表面污染后，将无法测量到降水，甚至在下雪时，光电开关表面有积雪时，激光无法透过，就无法正常工作了，需要人工及时的维护，不适用于野外无人值守的台站应用。并且外置式感雨雪器，无法测量出雨雪量计的承雨口中的积雪情况，无法准确判断加热的停止时间。

此外，在各种气象监测站中，融雪型雨雪量计仍未广泛使用，主要采用的还是翻斗式雨量传感器来测量降雨，在我国北方，冬季降雪时，天气寒冷，雨量传感器承雨口内的积雪经久不化，导致无法测量降雪，通常冬季的时候，就会给雨量传感器盖上盖子，停止使用，造成了仪器的闲置；在我国南方，冬季出现降雪时，雨量桶内会存在积雪，当白天气温升高时，积雪融化为水，雨量传感器会报出降水，此时距离降雪停止已经有一段时间了，导致出现降水时间上的误报，对观测造成了影响。

另外，当前的融雪型雨雪量计不具有故障告警功能，当雨雪量计出现堵塞、翻斗卡、干簧管损坏等故障时，无法及时发现，造成降水时缺测的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有融雪功能的翻斗式雨雪量计。该翻斗式雨雪量计仅在降雪时启动加热功能，能够实现低能耗运行，其适于对台站现有的翻斗式雨量传感器进行改造，使翻斗式雨量传感器具备测量降雪的功能，成为既能够测量降雨量又能够测量降雪量的翻斗式雨雪量计。

为实现上述目的，本实用新型提供一种具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，包括：

筒体，其外侧设有保温层；

承雨口，设于所述筒体内部并与所述筒体的底部之间形成内部空间，所述承雨口的内表面或夹层中设有融雪加热膜；

雨水翻斗，设于所述内部空间并位于所述承雨口下方；

降水探测模块，设于所述承雨口，用于探测所述承雨口内的积雪或者积水深度；

环境加热模块，设于所述内部空间，用于对内部环境进行加热；

排水口加热模块，设于所述筒体底部的排水口处，用于对排水口进行加热；

温度传感器，设于所述内部空间，用于测量所述内部空间的内部环境温度；

控制器，设于所述内部空间，并与所述融雪加热膜、降水探测模块、环境加热模块、排水口加热模块、温度传感器和雨水翻斗相连接。

可选地，所述降水探测模块包括第一传感器和第二传感器；所述第一传感器设于所述降水探测模块上端两侧，用于分段测量所述承雨口中积雪或者水位液面高度所落入的范围；所述第二传感器设于所述降水探测模块底部的降水探测出水口，其能够被流过所述降水探测出水口的水滴或水流触发。

可选地，所述第一传感器的数量为多个，并沿高度方向在所述降水探测模块上端两侧间隔分布。

可选地，所述第一传感器包括位于同一水平面上的第一电极点和第二电极点。

可选地，所述第二传感器包括沿垂直方向嵌入所述降水探测出水口的第一导电点和第二导电点，所述第一导电点与第二导电点之间具有设定的间距。

可选地，所述环境加热模块包括安装于所述筒体内底部的PTC加热器和用于在所述内部空间形成对流的风扇。

可选地，所述融雪加热膜和/或排水口加热模块设有温控保护开关。

可选地，所述雨水翻斗包括分水翻斗和位于所述分水翻斗下方的计数翻斗。

本实用新型所提供的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，通过降水探测模块探测到承雨口内的积雪，采用电加热的方式，将承雨口内的积雪融化成水，再由翻斗计量出降水量，从而实现对降雪的测量，其能够准确判断积雪的融化状态实现仅在降雪时开启加热，并精准停止加热，其余时间不加热，以降低能耗，其环境加热模块可以有效防止融化的雪水在内部结冰，排水口加热模块可以防止排水口结冰堵塞排水漏斗，从而保证雨雪量计能够在寒冷环境中正常工作，并且，通过降水探测模块返回的数据，结合翻斗的采集的数据，控制器能够对雨雪量计各组成部分的工作状态进行实时监测，具备故障告警的功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的一种具有融雪功能的翻斗式雨雪量计的结构示意图；

图2为图1中所示降水探测模块的结构示意图；

图3为降水类型与温度区间划分图。

图中：

1.降水探测模块2.融雪加热膜3.控制器4.温度传感器5.环境加热模块6.保温层7.承雨口8.第一传感器81.第一电极点82.第二电极点9.第二传感器91.第一导电点92.第二导电点10.雨水翻斗101.分水翻斗102.计数翻斗11.排水口加热模块12.筒体

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种具有融雪功能的翻斗式雨雪量计的结构示意图。

如图所示，在一种具体实施例中，本实用新型所提供的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，主要由筒体12、承雨口7、雨水翻斗10、降水探测模块1、环境加热模块5、排水口加热模块11、温度传感器4以及控制器3等部分组成。

其中，筒体12大体呈圆筒形，其外周部设有一层保温层6，保温层6可采用耐高温防水保温材料，通过设置保温层6可有效防止雨雪量计内部的热量散失，从而有效降低能耗。

承雨口7安装在筒体12内部并与筒体12的底部之间形成内部空间，雨水翻斗10分为分水翻斗101和计数翻斗102，分水翻斗101位于承雨口7的下方，只起分水作用不计数，计数翻斗102位于分水翻斗101的下方，用于进行计数。

承雨口7的内表面或夹层中设有融雪加热膜2，融雪加热膜2用于融化承雨口7内的积雪，融雪加热膜2可采用硅橡胶加热膜，具体可铺满承雨口7的漏斗形内表面，并粘接固定，其在工作时12V电流供电，并装有温控保护开关，当加热模温度超过保护温度时，自动切断加热，防止温度过高影响加热膜和雨雪量计的使用寿命，同时保护安装维护人员的安全。

降水探测模块1安装在承雨口7底部的出水口处，用于探测承雨口7内的积雪或者积水深度

环境加热模块5采用PTC加热器(即热敏电阻加热器)对内部环境进行加热，PTC加热器安装在筒体12底部，并带有风扇(图中未示出)，通过风扇可以在内部空间形成对流，使得内部空间各部件受热均匀，使内部环境温度保持在0℃以上，防止融化的雪水在雨雪量计内部结冰。

排水口加热模块11安装在筒体12底部的排水口处，用于对排水口进行加热，防止排水口结冰堵塞，与融雪加热膜2类似地，排水口加热模块11也带有温控保护开关。

温度传感器4安装在控制器3上，用于测试雨雪量计的内部环境温度。

请一并参考图2，图2为图1中所示降水探测模块的结构示意图。

如图所示，降水探测模块1设有第一传感器8和第二传感器9，其中，第一传感器8位于降水探测模块1上端两侧，用于分段测量承雨口中积雪或者水位液面高度所落入的范围，第二传感器9位于降水探测模块1底部的降水探测出水口，其能够被流过降水探测出水口的水滴或水流触发。

具体地，第一传感器8的数量为两个，并沿高度方向在降水探测模块1上端两侧间隔分布，各第一传感器分别由位于同一水平面上的第一电极点81和第二电极点82组成，第一电极点81和第二电极点82均与控制器3的处理电路连接。

第一传感器8主要利用空气和融雪或者雨水的导电性的差异进行设计的，其两个电极点设计在同一水平面上，当这一平面没有融雪或雨水时(空气)，为高阻状态，当这一平面有融雪或雨水时，为导通状态，从而可以判断出承雨口中积雪或者水位液面高度所落入的范围。

在本实施例中，第一传感器8的数量为两个，沿高度方向在降水探测模块1上间隔分布。当然，第一传感器8的数量还可以是多个，可根据实际的要求进一步增加或减少。

第二传感器9具有沿垂直方向嵌入降水探测出水口的第一导电点91和第二导电点92，第一导电点91与第二导电点92均呈圆环形，两者之间具有设定的间距。

第二传感器9的工作原理与第一传感器8类似，其第一导电点91和第二导电点92沿垂直方向嵌入降水探测模块1出水口处，二者有一定的间距，承雨口7内融化的雪水或者汇聚的雨水形成水滴或者水流通过时，第一导电点91和第二导电点92导通，根据第一传感器8和第二传感器9的检测数据，可准确的判断出承雨口7内积雪或者积水的情况。

控制器3安装在雨雪量计内部，通过线缆与降水探测模块1、融雪加热膜2、环境加热模块5、排水口加热模块11、温度传感器4、雨水翻斗10等连接，实时采集第一传感器8、第二传感器9、环境温度、计数翻斗等信息，控制融雪加热膜2、环境加热模块1、排水口加热模块11等进行工作。由于采用通用技术即可实现，本文就不再展开描述。

请参考图3，图3为降水类型与温度区间划分图。

如图所示，降水类型可分为米雪、雪、雨夹雪、冰粒子、冻雨、毛毛雨、雨、冰雹等，一般将米雪、雪、冰粒子统称为雪，毛毛雨、雨统称为雨。

当环境温度高于6℃时，降水类型为雨或者冰雹，在不考虑冰雹的情况下为液态降水，不需要启动加热。

当环境温度低于0℃时，降水类型为雪、雨夹雪、冻雨等固态或者固液混合类型降水，需要启动融雪加热膜2进行融化，并且需要启动环境加热模块5和出水口加热膜11，确保融化的雪水不会结冰。

当环境温度为0℃～6℃时，降水类型可能为雨、雪、雨夹雪、冰雹等液态、固态和固液混合态降水，通过降水探测模块1来区分降水类型，当降水类型为雨时不需要启动加热，为其它类型时需要启动融雪加热膜2进行融化，避免降雨时启动加热导致雨水蒸发，从而使得测量值偏低，同时也有效降低了能耗。

当然，在实际应用时，不同的地区或者海拔，降水类型和温度的关系会有一定的差异，可根据实际情况做相应的设置。

上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，将筒体12设计成其他形状，或者，利用其他方式对内部环境进行加热，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

本实用新型提供的技术方案，可以很方便地对目前台站应用的翻斗式雨量计进行升级改造，在升级之后，普通翻斗式雨量计可实现对降雪的测量，升级为翻斗式雨雪量计，并且具备故障告警的功能。

以上对本实用新型所提供的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，包括：

筒体(12)，其外侧设有保温层(6)；

承雨口(7)，设于所述筒体(12)内部并与所述筒体(12)的底部之间形成内部空间，所述承雨口(7)的内表面或夹层中设有融雪加热膜(2)；

雨水翻斗(10)，设于所述内部空间并位于所述承雨口(7)下方；

降水探测模块(1)，设于所述承雨口(7)，用于探测所述承雨口(7)内的积雪或者积水深度；

环境加热模块(5)，设于所述内部空间，用于对内部环境进行加热；

排水口加热模块(11)，设于所述筒体(12)底部的排水口处，用于对排水口进行加热；

温度传感器(4)，设于所述内部空间，用于测量所述内部空间的内部环境温度；

控制器(3)，设于所述内部空间，并与所述融雪加热膜(2)、降水探测模块(1)、环境加热模块(5)、排水口加热模块(11)、温度传感器(4)和雨水翻斗(10)相连接。

2.根据权利要求1所述的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，所述降水探测模块(1)包括第一传感器(8)和第二传感器(9)；所述第一传感器(8)设于所述降水探测模块(1)上端两侧，用于分段测量所述承雨口(7)中积雪或者水位液面高度所落入的范围；所述第二传感器(9)设于所述降水探测模块(1)底部的降水探测出水口，其能够被流过所述降水探测出水口的水滴或水流触发。

3.根据权利要求2所述的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，所述第一传感器(8)的数量为多个，并沿高度方向在所述降水探测模块(1)上端两侧间隔分布。

4.根据权利要求3所述的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，所述第一传感器(8)包括位于同一水平面上的第一电极点(81)和第二电极点(82)。

5.根据权利要求2所述的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，所述第二传感器(9)包括沿垂直方向嵌入所述降水探测出水口的第一导电点(91)和第二导电点(92)，所述第一导电点(91)与第二导电点(92)之间具有设定的间距。

6.根据权利要求2所述的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，所述环境加热模块(5)包括安装于所述筒体(12)内底部的PTC加热器和用于在所述内部空间形成对流的风扇。

7.根据权利要求6所述的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，所述融雪加热膜(2)和/或排水口加热模块(11)设有温控保护开关。

8.根据权利要求7所述的具有融雪功能的翻斗式雨雪量计，其特征在于，所述雨水翻斗(10)包括分水翻斗(101)和位于所述分水翻斗(101)下方的计数翻斗(102)。

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