CN220755070U - 一种雨量计融雪加热控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种雨量计融雪加热控制设备，应用于融雪型雨量计，包括加热系统和控制系统，所述加热系统包括信号输入单元、总温控单元以及分温控单元，所述控制系统包括主控MCU，所述信号输入单元的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入单元的输出端与总温控单元和主控MCU连接，所述主控MCU与总温控单元连接，所述总温控单元与分温控单元连接，所述分温控单元包括上温控器和下温控器，所述上温控器和下温控器分别与雨量计桶内的上下加热片相连。本实用新型通过加热系统和控制系统对雨量计桶内的加热片进行共同控制，同时利用上温控器和下温控器对上下区域的加热片分别进行控制，实现分区温控，减少电能损耗。

Description

一种雨量计融雪加热控制设备

技术领域

本实用新型涉及融雪加热控制技术领域，具体涉及一种雨量计融雪加热控制设备。

背景技术

目前常见的融雪型雨量计是利用电加热方式将固态降水(雪、雨夹雪)融化为液态后，进行雨雪量自动计量的仪器，主要是由融雪加热控制器、雨量传感器、外部数据采集器(RTU)三部分组成，其中外部数据采集器置于设备箱内。融雪加热控制器是融雪型雨量计的核心部件，典型融雪加热控制器中的加热元件为加热带或加热板，分两组分别固定安装于雨量传感器中承雨器底部外侧壁上(上加热)和雨量计桶身内侧壁上(下加热)，其中桶身内壁有一定的隔热保温材料衬垫，以防通过桶身部分向外散热。除了加热元件外，融雪加热控制器中还需设置温控器，温控器一般为电接式，一旦固态降水达到触发设定的温度条件时，加热元件即被接通并进行加热，以提供集水漏斗内固态降水融化所需的热量和桶内空间保持不结冰状态所需的热量。

现有融雪型雨量计的融雪加热控制器主要存在以下缺陷：

1.加热条件的启动判断是由程序来决定的，当程序出现“跑飞”问题时，将会造成加热不受控，甚至出现夏天启动加热现象；

2.上、下加热没有进行温控区分，且只有一个温度传感器，位于雨量计桶内部中心位置。当设定以融雪为主时，内部保温温度不能恒定，会随加热时长增加而升高，降水量的蒸发加大，造成数据采集误差增大，同时造成电能消耗增加，减少设备正常工作用电的保障时间；当设定以保温为主时，透过承雨器向上部传递用于融雪的热量不足，雪的融解和升华同时存在，且融雪不及时，造成数据采集延时且误差增大；

3.缺少融雪工作状态参数输出，无法获取雨雪量计的融雪工作状况，当冬天下雪时，不能实时了解雨雪量计的加热工作情况，无法对出现故障的设备及时进行维修养护；

4.受程序本身条件限制，工作环境未达到启动加热状态时，无法对雨雪量计的融雪加热控制器功能进行日常运维测试，不能提前或及时发现、排查和解决问题。

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雨量计融雪加热控制设备，应用于融雪型雨量计，包括加热系统和控制系统，所述加热系统包括信号输入单元、总温控单元以及分温控单元，所述控制系统包括主控MCU，所述信号输入单元的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入单元的输出端与总温控单元和主控MCU连接，所述主控MCU与总温控单元连接，所述总温控单元与分温控单元连接，所述分温控单元包括上温控器和下温控器，所述上温控器和下温控器分别与雨量计桶内的上下加热片相连。

优选地，所述信号输入单元包括信号输入端口和信号继电器，所述信号输入端口的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入端口的输出端与信号继电器的输入端连接，所述信号继电器的输出端与总温控单元和主控MCU连接。

优选地，所述总温控单元包括总温控器和控制继电器，所述总温控器的输入端与信号继电器的输出端连接，总温控器的输出端与控制继电器的输入端连接，所述控制继电器的输入端还与主控MCU连接，控制继电器的输出端与上温控器和下温控器连接，所述上温控器与雨量计桶内的上加热片相连，所述下温控器与雨量计桶内的下加热片相连。

优选地，所述控制系统还包括按钮组件，所述按钮组件包括工作按钮和测试按钮，所述工作按钮和测试按钮分别与主控MCU连接。

优选地，所述控制系统还包括数据交互接口和数据采集接口，所述主控MCU与数据交互接口和数据采集接口连接，所述数据交互接口与外部数据采集器连接，所述数据采集接口与外部传感器连接。

优选地，所述控制系统还包括LED指示灯，所述LED指示灯包括工作指示灯、上加热指示灯、下加热指示灯以及测试指示灯，所述工作指示灯、上加热指示灯、下加热指示灯以及测试指示灯分别与主控MCU连接。

优选地，所述数据交互接口采用485驱动电路。

优选地，所述主控MCU的型号包括但不限于STM32F103C8。

本实用新型的有益效果体现在：通过加热系统和控制系统对雨量计桶内的加热片进行共同控制，使加热片满足加热条件才能启动，避免出现加热不受控的现象，同时利用上温控器和下温控器对上下区域的加热片分别进行控制，实现分区温控，减少电能损耗；在非加热条件下通过主控MCU发送测试指令使加热片强行进入融雪加热状态，方便维护人员在非工作环境对设备进行测试，并根据设备工作状态实时显示对应指示灯，及时发现设备问题；将主控MCU与数据采集接口和数据交互接口连接，实现数据采集“一线制”，并对采集的数据进行统一输出管理，结构简单，使用更加方便快捷。

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一种雨量计融雪加热控制设备的模块框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种雨量计融雪加热控制设备的主控MCU电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种雨量计融雪加热控制设备的继电开关电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种雨量计融雪加热控制设备的按钮组件电路图；

图5为本实用新型实施例提供的一种雨量计融雪加热控制设备的指示灯电路图；

图6为本实用新型实施例提供的一种雨量计融雪加热控制设备的数据交互接口和数据采集接口电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，一种雨量计融雪加热控制设备，应用于融雪型雨量计，包括加热系统和控制系统，所述加热系统包括信号输入单元、总温控单元以及分温控单元，所述控制系统包括主控MCU，所述信号输入单元的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入单元的输出端与总温控单元和主控MCU连接，所述主控MCU与总温控单元连接，所述总温控单元与分温控单元连接，所述分温控单元包括上温控器和下温控器，所述上温控器和下温控器分别与雨量计桶内的上下加热片相连。

进一步地，所述信号输入单元包括信号输入端口和信号继电器，信号输入端口的输入端与外部雨雪传感器相连，信号输入端口的输出端与信号继电器的输入端连接，信号继电器的输出端与总温控单元和主控MCU连接。

进一步地，总温控单元包括总温控器和控制继电器，总温控器的输入端与信号继电器连接，输出端与控制继电器的输入端连接，同时，控制继电器的输入端还与主控MCU连接，控制继电器的输出端分别与上温控器和下温控器连接，上温控器与雨量计桶内的上加热片相连，用于对上加热片进行独立控制，下温控器与雨量计桶内的下加热片相连，用于对下加热片进行独立控制。

优选地，所述主控MCU的型号包括但不限于STM32F103C8，如图2所示。

如图3所示，信号继电器包括继电开关K1，与主控MCU的第27引脚连接，控制继电器由两个并联的继电开关电路组成，包括继电开关K2和继电开关K3，分别与主控MCU的第32引脚和第33引脚连接，本实施例中，继电开关K2负责控制分温控单元的测试状态，继电开关K3则负责控制分温控单元的工作状态。

进一步地，所述控制系统还包括按钮组件和LED指示灯，其中，按钮组件包括工作按钮和测试按钮，如图4所示，分别与主控MCU的第25引脚和43引脚连接，根据按钮状态向主控MCU输入状态信号Work_Sig或Test_Sig。如图5所示，LED指示灯包括工作指示灯、上加热指示灯、下加热指示灯以及测试指示灯，分别与主控MCU的第28引脚、第29引脚、第30引脚以及第31引脚连接，主控MCU根据按钮状态和温控状态控制对应指示灯亮。

进一步地，所述控制系统还包括数据交互接口和数据采集接口，如图6所示，数据交互接口采用485驱动电路，包括但不限于MAX3485芯片，与主控MCU的第14引脚连接，并与外部数据采集器RTU相连；数据采集接口包括电阻R23、电阻R20以及电容C28，与主控MCU的第38引脚连接，并与外部传感器相连，所述外部传感器可以为任意传感器，包括但不限于温度传感器、湿度传感器等。

具体地，信号输入单元通过信号输入端口获取外部雨雪传感器采集的传感数据，以获取雨雪信号，此时继电开关K1闭合，信号继电器上电后将雨雪信号传输至主控MCU和总温控器。

总温控器实时采集环境温度，当接收到雨雪信号时，根据当前环境温度判断是否满足预设的总体温控条件，若满足，总温控器则生成总温控指令，并将总温控指令发送至控制继电器。优选地，所述总体温控条件可根据具体的加热控制要求进行设定，在此不作限定，例如可设定为当接收到雨雪信号且环境温度低于10℃时即满足总温控条件，总温控器则向控制继电器发送总温控指令。

进一步地，用户可根据实际需求选择按下工作按钮或测试按钮，主控MCU根据按钮组件的电平信号分析按钮状态，并获取对应的工作信号或测试信号。当主控MCU采集到工作信号时，控制工作指示灯亮起，并向控制继电器发送工作指令，此时控制继电器的继电开关K3闭合；当主控MCU采集到测试信号时，控制测试指示灯亮起，并向控制继电器发送测试指令，此时控制继电器的继电开关K2闭合，进而通过控制继电器对上下温控器进行开关转换控制，对雨量计桶内上下加热片的工作或测试状态进行切换。

优选地，主控MCU还通过数据采集接口实时采集外部传感器的传感数据，并通过数据交互接口，将信号继电器传输的雨雪信号和数据采集接口采集的外部传感数据传输至外部数据采集器RTU，以向其他外部设备提供相关参考数据。例如，若外部传感器为放置于雨量计桶内的温度传感器，主控MCU通过数据采集接口获取该温度传感数据，并通过数据交互接口传输至外部数据采集器RTU，外部数据采集器RTU将温度数据无线传输至远程监控平台，用户即可实时了解雨量计桶内的温度参数，从而推断出融雪加热设备是否正常工作，能及时了解设备现场工作情况，尽早发现问题并排查解决。

优选地，数据交互接口采用485接口，可方便后期各类参数的传感器设备加入，配合485集线器使用，避免了接入设备的杂乱接线导致设备管理不方便的问题，实现数据采集“一线制”，使用更加方便快捷；同时，主控MCU将所采集的所有数据经过数据交互接口统一输出至外部数据采集器RTU，结构简单，方便对数据的统一管理。

进一步地，当控制继电器接收到测试指令时，驱动分温控单元进入测试状态，上温控器和下温控器则根据测试指令分别控制雨量计桶内的上加热片和下加热片进行加热测试，使融雪加热控制器在非加热条件下强行进入融雪加热控制状态，方便现场维护人员在非工作环境下对设备进行维护测试，对于出现的问题，提前解决，做到未雨绸缪。

当控制继电器接收到总温控指令和工作指令时，驱动分温控单元进入工作状态，上温控器和下温控器采集雨量计桶内的上半区域温度和下半区域温度，并根据区域温度按照预设的区域温控条件，分别控制雨量计桶内的上加热片和下加热片进行加热工作。例如，当控制继电器接收到总温控指令和工作指令时，说明此刻满足加热条件，上温控器则根据雨量计桶内的上半区域温度，按照该区域预设的区域温控条件判断是否需要启动上加热片，同理，下温控器根据雨量计桶内的下半区域温度，按照该区域预设的区域温控条件判断是否需要启动下加热片，进而采用上下温控的方式分别对上下加热片进行独立控制，避免雨量计桶内上下区域采用同一温控条件所造成的温度不稳定，减少电能的损耗，实现融雪和保温的双层保障。优选地，所述预设的区域温控条件也可根据实际控制要求进行设定，在此不作限定。

进一步地，当上温控器控制上加热片工作时，主控MCU控制上加热指示灯亮起；当下温控器控制下加热片工作时，主控MCU则控制下加热指示灯亮起。

本实用新型通过加热系统和控制系统对雨量计桶内的加热片进行共同控制，使加热片满足加热条件才能启动，避免出现加热不受控的现象，同时利用上温控器和下温控器对上下区域的加热片分别进行控制，实现分区温控，减少电能损耗；在非加热条件下通过主控MCU发送测试指令使加热片强行进入融雪加热状态，方便维护人员在非工作环境对设备进行测试，并根据设备工作状态实时显示对应指示灯，及时发现设备问题；将主控MCU与数据采集接口和数据交互接口连接，实现数据采集“一线制”，并对采集的数据进行统一输出管理，结构简单，使用更加方便快捷。

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 (8)

1.一种雨量计融雪加热控制设备，应用于融雪型雨量计，其特征在于，包括加热系统和控制系统，所述加热系统包括信号输入单元、总温控单元以及分温控单元，所述控制系统包括主控MCU，所述信号输入单元的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入单元的输出端与总温控单元和主控MCU连接，所述主控MCU与总温控单元连接，所述总温控单元与分温控单元连接，所述分温控单元包括上温控器和下温控器，所述上温控器和下温控器分别与雨量计桶内的上下加热片相连。

2.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述信号输入单元包括信号输入端口和信号继电器，所述信号输入端口的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入端口的输出端与信号继电器的输入端连接，所述信号继电器的输出端与总温控单元和主控MCU连接。

3.根据权利要求2所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述总温控单元包括总温控器和控制继电器，所述总温控器的输入端与信号继电器的输出端连接，总温控器的输出端与控制继电器的输入端连接，所述控制继电器的输入端还与主控MCU连接，控制继电器的输出端与上温控器和下温控器连接，所述上温控器与雨量计桶内的上加热片相连，所述下温控器与雨量计桶内的下加热片相连。

4.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述控制系统还包括按钮组件，所述按钮组件包括工作按钮和测试按钮，所述工作按钮和测试按钮分别与主控MCU连接。

5.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述控制系统还包括数据交互接口和数据采集接口，所述主控MCU与数据交互接口和数据采集接口连接，所述数据交互接口与外部数据采集器连接，所述数据采集接口与外部传感器连接。

6.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述控制系统还包括LED指示灯，所述LED指示灯包括工作指示灯、上加热指示灯、下加热指示灯以及测试指示灯，所述工作指示灯、上加热指示灯、下加热指示灯以及测试指示灯分别与主控MCU连接。

7.根据权利要求5所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述数据交互接口采用485驱动电路。

8.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述主控MCU的型号包括但不限于STM32F103C8。