CN219676318U - 一种全自动冰期蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动冰期蒸发系统，包括20cm蒸发皿、称重机构、补水机构和控制模块，称重机构和补水机构均与控制模块电信号连接；20cm蒸发皿放置在称重机构上；称重机构定时采集20cm蒸发皿的重量数据，并将重量数据发送给控制模块；控制模块根据重量数据与预设的标准重量的差值计算蒸发量，并根据重量数据控制补水机构向20cm蒸发皿内补水，以将20cm蒸发皿的重量调整为标准重量。本申请的全自动冰期蒸发系统实现了冰期蒸发量的全自动观测，测量精度高，实现了无人值守，进一步减轻了职工劳动强度、提高工作效率，为提高测站现代化水平提供技术支持。

Description

一种全自动冰期蒸发系统

技术领域

本实用新型涉及水文设备技术领域，具体涉及一种全自动冰期蒸发系统。

背景技术

蒸发是水文循环的主要环节之一，是重要的水文监测要素。水面蒸发资料为防汛抗旱、水资源管理等提供了重要支撑和依据。目前国内大部分水文站水位、降雨、流量等水文要素已实现自动采集，例如公开号为CN217932131U的中国实用新型专利公开了一种实时动态速测蒸发量和自动补水的装置，蒸发器的进水口通过出水管连通马里奥特容器，马里奥特容器设置在重量传感器之上，重量传感器连接控制器；马里奥特容器设置有第一阀门和第二阀门，其中，第一阀门位于马里奥特容器的进水管道上，第二阀门位于靠近马里奥特容器的出水管上。本实用新型通过马里奥特容器、蒸发器、重量传感器、数据采集存储器、控制器、防风外壳等对水面蒸发量进行实时动态速测，并且对蒸发器实现自动及时补水，适合长时间观测，省时省力，装置结构简单，降低成本，操作简便，测定结果准确可靠，为流域水文、气象、农业信息采集和分析提供有力的数据支持。

但是，冰期蒸发观测因受极寒气温条件影响，导致补水、称重、传输等功能均受到限制，目前仍采用人工观测。传统的20cm蒸发皿人工称量方法受人为因素和测量器具因素影响较大，且人工进行称重、补水、记录等步骤繁琐且耗费人力，计算的蒸发量易产生较大的人为误差，测量结果存在诸多随意性和不确定性，测速精度难以保证。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种全自动冰期蒸发系统，以解决背景技术中所提出的技术问题。

一种全自动冰期蒸发系统，包括20cm蒸发皿、称重机构、补水机构、控制模块以及无线通信模块，所述称重机构、补水机构和无线通信模块均与所述控制模块电信号连接；

所述20cm蒸发皿放置在所述称重机构上；

所述称重机构定时采集所述20cm蒸发皿的重量数据，并将所述重量数据发送给所述控制模块；

所述控制模块根据所述重量数据与预设的标准重量的差值计算蒸发量，通过所述无线通信模块将所述蒸发量数据发送至服务器中，并根据所述重量数据控制所述补水机构向所述20cm蒸发皿内补水，以将所述20cm蒸发皿的重量调整为标准重量。

进一步，所述称重机构包括支撑桶和设置在所述支撑桶内的称重组件，所述称重组件包括顶升模块和设置在所述顶升模块顶部的称重模块；

所述顶升模块和称重模块均与所述控制模块电信号连接；

所述20cm蒸发皿活动放置在所述支撑桶顶端敞口内；

所述顶升模块将所述20cm蒸发皿向上顶升与所述支撑桶顶端脱离接触后，所述称重模块采集所述20cm蒸发皿的重量数据。

进一步，所述顶升模块为电动推杆，所述电动推杆的顶端设置有顶撑板；所述电动推杆固定安装在所述支撑桶内底部，所述称重模块设置在所述顶撑板上。

进一步，所述称重模块为称重传感器。

进一步，所述补水机构包括水箱、蠕动泵以及与所述蠕动泵的软管连接的补水管；

所述蠕动泵与所述控制模块电信号连接；

所述补水管竖直设置，所述补水管顶部端口向一侧弯卷后位于所述20cm蒸发皿上方设置。

进一步，所述补水管底部设置有转动组件，所述转动组件包括安装座和设置在所述安装座内的驱动模块，所述补水管底部转动安装在安装座内，所述补水管与所述驱动模块传动连接，所述驱动模块驱动所述补水管绕轴向转动；

所述驱动模块与所述控制模块电信号连接。

进一步，所述驱动模块包括伺服电机、第一安装管、第二安装管、第一齿轮和第二齿轮；所述第二安装管通过轴承转动套设在所述第一安装管上，所述第二安装管和第一安装管之间通过旋转密封环密封，所述第一安装管竖直、固定安装在所述安装座内，所述第一安装管底端与所述蠕动泵的软管连接；所述伺服电机与所述控制模块电信号连接；

所述第一齿轮安装在所述伺服电机的输出轴上，所述第二齿轮安装在所述第二安装管上，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合；

所述补水管底部通过轴承转动安装在所述安装座内；所述补水管底端与所述第二安装管顶端螺纹密封连接。

进一步，所述水箱的箱体具有夹层，所述夹层内填充有保温材料。

进一步，所述水箱内还设置有加热系统，所述加热系统包括沿所述水箱内壁迂回铺设的电阻丝和设置在所述水箱内的温度传感器，所述电阻丝和温度传感器均与所述控制模块电信号连接；

所述温度传感器采集所述水箱内的水温数据，并将所述水温数据发送给所述控制模块；

所述控制模块接收所述水温数据，若所述水温数据小于第一阈值，控制所述电阻丝通电加热，当所述水箱内的水温升温至第二阈值时，控制所述电阻丝断电。

进一步，所述无线通信模块为WiFi模块、4G模块或5G模块中的至少一种。

本实用新型的有益效果体现在：

本申请提供的全自动冰期蒸发系统，通过定时采集20cm蒸发皿的重量数据，根据重量数据与预设的标准重量的差值计算蒸发量，并能够自动对20cm蒸发皿内进行补水将20cm蒸发皿重量调整为标准重量。

本申请的全自动冰期蒸发系统实现了冰期蒸发量的全自动观测，测量精度高，实现了无人值守，进一步减轻了职工劳动强度、提高工作效率，为提高测站现代化水平提供技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型实施例提供的全自动冰期蒸发系统的系统结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的全自动冰期蒸发系统的结构示意图；

图3为20cm蒸发皿和称重机构的相对位置结构示意图；

图4为称重机构的内部结构示意图；

图5为补水机构的结构示意图；

图6为转动组件的结构示意图；

图7为水箱的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种全自动冰期蒸发系统，包括20cm蒸发皿100、称重机构200、补水机构300、控制模块和无线通信模块，称重机构200、补水机构300和无线通信模块均与控制模块电信号连接。

具体的，如图2和图3所示，20cm蒸发皿100放置在称重机构200上。称重机构200定时采集20cm蒸发皿100的重量数据，并将重量数据发送给控制模块。控制模块根据重量数据与预设的标准重量的差值计算蒸发量，并根据重量数据控制补水机构300向20cm蒸发皿100内补水，以将20cm蒸发皿100的重量调整为标准重量。

本实施例中，控制模块可以采用PLC控制器，用于对称重机构200、补水机构300和无线通信模块下发控制指令，并接收和处理补水机构300和无线通信模块发送的数据。无线通信模块可以采用WiFi模块、4G模块或者5G模块中的至少一种，用于与服务器进行数据交互。气象人员可以从服务器中下载数据，从而远程获取蒸发量数据。

具体的，如图4所示，称重机构200包括支撑桶210和设置在支撑桶210内的称重组件，称重组件包括顶升模块220和设置在顶升模块220顶部的称重模块230。顶升模块220和称重模块230均与控制模块电信号连接。20cm蒸发皿100活动放置在支撑桶210顶端敞口内。顶升模块220将20cm蒸发皿100向上顶升与支撑桶210顶端脱离接触后，称重模块230采集20cm蒸发皿100的重量数据。

本实施例中，控制模块控制顶升模块220每天上午8点启动，将20cm蒸发皿100向上顶升直至与支撑桶210顶端脱离接触后，称重模块230采集10次20cm蒸发皿100的重量数据，取均值后发送给控制模块。控制模块计算重量数据与预设的标准重量的差值，用差值除以31.4即可计算得到蒸发量，蒸发量的单位为mm，精度为0.1mm。

然后，控制模块控制补水机构300向20cm蒸发皿100内补水，将20cm蒸发皿100的重量调整为标准重量后，控制模块再控制顶升模块220下降，直至将20cm蒸发皿100重新放置在支撑桶210顶端。由于支撑桶210的高度一定，所以顶升模块220的顶升高度可以设为定值，只要保证20cm蒸发皿100能够完全与支撑桶210顶端脱离接触即可。

具体的，顶升模块220可以采用电动推杆，电动推杆的顶端设置有顶撑板240。电动推杆固定安装在支撑桶210内底部，称重模块230设置在顶撑板240上。称重模块230可以采用称重传感器，例如欧路达称重测力传感器。

如图5所示，补水机构300包括水箱310、蠕动泵320以及与蠕动泵320的软管连接的补水管330。蠕动泵320与控制模块电信号连接。补水管330竖直设置，补水管330顶部端口向一侧弯卷后位于20cm蒸发皿100正上方设置，从而能够向20cm蒸发皿100补水。

控制模块控制蠕动泵320正向转动时，蠕动泵320的软管将水箱310内的水通过补水管330向20cm蒸发皿100进行补水，也就是说，前24小时蒸发多少就补充多少水。当20cm蒸发皿100的重量调整为标准重量后，控制模块控制蠕动泵320反向转动，使补水管330内剩余的水全部倒流回水箱310内，防止残存的水在补水管330内结冰，导致无法后续补水。

为尽量减少外界其他因素对蒸发量的影响，本实施例中，补水管330底部还设置有转动组件340。如图6所示，转动组件340包括安装座341和设置在安装座341内的驱动模块，驱动模块与控制模块电信号连接。补水管330底部转动安装在安装座341内，补水管330与驱动模块传动连接。在补水完成之后，驱动模块驱动补水管330绕轴向转动，从而使补水管330顶部的弯卷段从20cm蒸发皿100正上方的空间离开，避免对蒸发量造成影响，使测量结果更加准确、客观。

具体的，驱动模块包括伺服电机342、第一安装管343、第二安装管344、第一齿轮345和第二齿轮346，第二安装管344通过轴承348转动套设在第一安装管343上，第二安装管344和第一安装管343之间通过旋转密封环347密封，防止第二安装管344和第一安装管343之间渗水。第一安装管343竖直、固定安装在安装座341内，第一安装管343底端与蠕动泵320的软管连接。伺服电机342与控制模块电信号连接。

第一齿轮345安装在伺服电机342的输出轴上，第二齿轮346安装在第二安装管344上，第一齿轮345与第二齿轮346相啮合。补水管330底部通过轴承348转动安装在安装座341内。补水管330底端与第二安装管344顶端螺纹密封连接。伺服电机342通过第一齿轮345和第二齿轮346驱动第二安装管344轴向转动预设角度，即可使补水管330顶部的弯卷段从20cm蒸发皿100正上方的空间离开。

由于冰期气温低，水箱310内的水可能会结冰，结冰后就无法向20cm蒸发皿100内补水。因此，为避免水箱310内的水结冰，在实际安装时，可以将水箱310埋入地下。并且，水箱310的箱体具有夹层，夹层内填充有保温材料311，例如填充保温泡沫等，减少水箱内部与外界进行热交换，尽可能使水温在0℃以上，保持液态。

如图7所示，由于极端低温环境下水箱310内的水仍有可能结冰，因此，水箱310内还设置有加热系统。加热系统包括沿水箱310内壁迂回铺设的电阻丝312和设置在水箱310内的温度传感器313，电阻丝312和温度传感器313均与控制模块电信号连接。温度传感器313采集水箱310内的水温数据，并将水温数据发送给控制模块；控制模块接收水温数据，若水温数据小于第一阈值，控制电阻丝312通电加热，当水箱310内的水温升温至第二阈值时，控制电阻丝312断电。第一阈值和第二阈值均可以进行设置，只要保证水箱310内的水维持液态且能够完成补水即可。

具体实施时，还可以设置远程视频监测系统对蒸发系统及其周围环境进行监测。远程视频监测系统包括摄像头和无线通信模块，摄像头定时拍照并通过无线通信模块将照片上传至服务器中，气象人员可以从服务器中下载获取照片对蒸发系统及其周围环境进行远程监测。

综上所述，本申请提供的全自动冰期蒸发系统，通过定时采集20cm蒸发皿的重量数据，根据重量数据与预设的标准重量的差值计算蒸发量，并能够自动对20cm蒸发皿内进行补水将20cm蒸发皿重量调整为标准重量。

本申请的全自动冰期蒸发系统实现了冰期蒸发量的全自动观测，测量精度高，实现了无人值守，进一步减轻了职工劳动强度、提高工作效率，为提高测站现代化水平提供技术支持。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：包括20cm蒸发皿(100)、称重机构(200)、补水机构(300)、控制模块以及无线通信模块，所述称重机构(200)、补水机构(300)和无线通信模块均与所述控制模块电信号连接；

所述20cm蒸发皿(100)放置在所述称重机构(200)上；

所述称重机构(200)定时采集所述20cm蒸发皿(100)的重量数据，并将所述重量数据发送给所述控制模块；

所述控制模块根据所述重量数据与预设的标准重量的差值计算蒸发量，通过所述无线通信模块将所述蒸发量数据发送至服务器中，并根据所述重量数据控制所述补水机构(300)向所述20cm蒸发皿(100)内补水，以将所述20cm蒸发皿(100)的重量调整为标准重量。

2.如权利要求1所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述称重机构(200)包括支撑桶(210)和设置在所述支撑桶(210)内的称重组件，所述称重组件包括顶升模块(220)和设置在所述顶升模块(220)顶部的称重模块(230)；

所述顶升模块(220)和称重模块(230)均与所述控制模块电信号连接；

所述20cm蒸发皿(100)活动放置在所述支撑桶(210)顶端敞口内；

所述顶升模块(220)将所述20cm蒸发皿(100)向上顶升与所述支撑桶(210)顶端脱离接触后，所述称重模块(230)采集所述20cm蒸发皿(100)的重量数据。

3.如权利要求2所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述顶升模块(220)为电动推杆，所述电动推杆的顶端设置有顶撑板(240)；所述电动推杆固定安装在所述支撑桶(210)内底部，所述称重模块(230)设置在所述顶撑板(240)上。

4.如权利要求2所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述称重模块(230)为称重传感器。

5.如权利要求1所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述补水机构(300)包括水箱(310)、蠕动泵(320)以及与所述蠕动泵(320)的软管连接的补水管(330)；

所述蠕动泵(320)与所述控制模块电信号连接；

所述补水管(330)竖直设置，所述补水管(330)顶部端口向一侧弯卷后位于所述20cm蒸发皿(100)上方设置。

6.如权利要求5所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述补水管(330)底部设置有转动组件(340)，所述转动组件(340)包括安装座(341)和设置在所述安装座(341)内的驱动模块，所述补水管(330)底部转动安装在安装座(341)内，所述补水管(330)与所述驱动模块传动连接，所述驱动模块驱动所述补水管(330)绕轴向转动；

所述驱动模块与所述控制模块电信号连接。

7.如权利要求6所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述驱动模块包括伺服电机(342)、第一安装管(343)、第二安装管(344)、第一齿轮(345)和第二齿轮(346)；所述第二安装管(344)通过轴承(348)转动套设在所述第一安装管(343)上，所述第二安装管(344)和第一安装管(343)之间通过旋转密封环(347)密封，所述第一安装管(343)竖直、固定安装在所述安装座(341)内，所述第一安装管(343)底端与所述蠕动泵(320)的软管连接；所述伺服电机(342)与所述控制模块电信号连接；

所述第一齿轮(345)安装在所述伺服电机(342)的输出轴上，所述第二齿轮(346)安装在所述第二安装管(344)上，所述第一齿轮(345)与第二齿轮(346)相啮合；

所述补水管(330)底部通过轴承(348)转动安装在所述安装座(341)内；所述补水管(330)底端与所述第二安装管(344)顶端螺纹密封连接。

8.如权利要求5所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述水箱(310)的箱体具有夹层，所述夹层内填充有保温材料(311)。

9.如权利要求5所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述水箱(310)内还设置有加热系统，所述加热系统包括沿所述水箱(310)内壁迂回铺设的电阻丝(312)和设置在所述水箱(310)内的温度传感器(313)，所述电阻丝(312)和温度传感器(313)均与所述控制模块电信号连接；

所述温度传感器(313)采集所述水箱(310)内的水温数据，并将所述水温数据发送给所述控制模块；

所述控制模块接收所述水温数据，若所述水温数据小于第一阈值，控制所述电阻丝(312)通电加热，当所述水箱(310)内的水温升温至第二阈值时，控制所述电阻丝(312)断电。

10.如权利要求1所述的一种全自动冰期蒸发系统，其特征在于：所述无线通信模块为WiFi模块、4G模块或5G模块中的至少一种。