水文信息测报与整编
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

第二章 水文信息采集

第一节 降水观测

一、概述

降水是指空气中的水汽冷凝并降落到地表的现象,主要包括两部分:一部分是大气中水汽直接在地面或地物表面及低空的凝结物,如霜、露、雾和雾凇,又称为水平降水;另一部分是从空中降落到地面上的水汽凝结物,如雨、雪、霰雹和雨凇等,又称为垂直降水。但是单纯的霜、露、雾和雾凇等,不作降水量处理。中国国家气象局《地面气象观测规范》规定,降水量仅指的是垂直降水,水平降水不作为降水量处理,发生降水不一定有降水量,只有有效降水才有降水量。一天之内降水量10mm以下为小雨,10~25mm为中雨,25mm以上为大雨,50mm以上降水为暴雨(豪雨),100mm以上为大暴雨(大豪雨),200mm以上为特大暴雨。

为更好地服务于防汛抗旱、水资源管理等,开展降水观测,获得降水最原始的资料,对于工农业生产、水利开发、江河防洪和工程管理等具有重要作用。

二、雨量站布设及降水量观测场地

1.站地布设

降水量观测是水文要素观测的重要组成部分。降水量观测站点的布设是根据各流域的气候、水文特征和自然地理条件所划分成的不同水文分区,在水文分区内布设降水量观测站点。该站点的布设应能控制月、年降水量和暴雨特征值在大范围内的分布规律以及暴雨的时空变化,以满足水资源评估调度及涉水工程规划、洪水和旱情监测预报,降水径流关系的确定等使用要求。

(1)降水量观测站网的布设不能按行政区划进行布设。

(2)雨量站网的布设密度按《水文站网规划技术导则》(SL 34—2013)执行。

(3)雨量站应长期稳定。

(4)降水量观测资料应进行整编后作为水文年鉴的重要组成内容长期存档。

(5)降水量观测场地的查勘工作应由有经验的技术人员进行。

(6)查勘前应了解设站目的,收集设站地区自然地理环境、交通和通信等资料,并结合地形图确定查勘范围,做好查勘设站的各项准备工作。

观测场地环境的要求如下:

降水量观测误差受风的影响最大。因此,观测场地应避开强风区,其周围应空旷、平坦、不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响。观测场地不能完全避开建筑物、树木等障碍物的影响时,雨量计离开障碍物边缘的距离不应小于障碍物顶部与仪器高差的2倍,如图2-1所示。在山区,观测场不宜设在陡坡上、峡谷内和风口处,应选择相对平坦的场地,使承雨器口至山顶的仰角不大于30°,如图2-2所示。难以找到符合上述要求的观测场时,可设置杆式雨量器。杆式雨量器应设置在当地雨期常年盛行风向的障碍物的侧风区,杆位离开障碍物边缘的距离不应小于障碍物高度的1.5倍。在多风的高山、出山口、近海岸地区的雨量站,不宜设置杆式雨量器。当原有观测场地如受各种建筑影响已经不符合要求时,应重新选择。在城镇、人口稠密等地区设置的专用雨量站,观测场选择可适当放宽。

图2-1 雨量器与障碍物距离示意图

图2-2 承雨口与山顶夹角示意图

此外,还需进行观测场地查勘。查勘范围为2~3km2。主要内容包括:地貌特征,障碍物分布,河流、湖泊、上游高程的分布,地形高差及其下游高程,森林、农作物分布,气候特征、降水和气温的年内变化及其地区分布,雪和结冰融冰的大致日期,常年风向风力及狂风暴雨、冰雹等情况,当地河流、村庄名称和交通、邮电通信条件等。

2.降水量观测场地

除试验和比测需要外,观测场最多设置两套不同观测设备。仅设一台雨量计时,观测场地面积为4m×4m;同时设置雨量器和自记雨量计时面积为4m×6m;如试验和比测需要,雨量计上加防风圈测雪及设置测雪板,或设置地面雨量计的雨量站。如图2-3所示。应根据需要或《水面蒸发观测规范》(SL 630—2013)的规定加大观测场地面积。

图2-3 降水量观测场平面布置图(单位:m)

(1)观测场地应平整,地面种草或作物其高度不宜超过20cm。

(2)防护场内铺设观测人行小路栏栅条的疏密以不阻滞空气流通又能削弱通过观测场的风力为准。

(3)多雪地区还应考虑在近地面不致形成雪堆,有条件的地区可利用灌木防护栏栅或灌木的高度一般为1.2~1.5m,并应常年保持一定的高度,杆式雨量器计可在其周围半径为1.0m的范围内设置栏栅防护。

(4)观测场内的仪器安置要使仪器相互不受影响,观测场内的小路及门的设置方向要便于进行观测工作。

3.场地保护

在观测场四周按前面规定的障碍物距仪器最小限制距离内,属于保护范围,不应兴建建筑物,不应栽种树木和高秆植物。应保持观测场内平整清洁,经常清除杂物杂草。对有可能积水的场地,应在场地周围开挖窄浅排水沟,以防观测场内积水。保持栏栅完整、牢固,定期上漆,及时更换被损的栏栅。

三、仪器及观测

降水量观测仪器按传感原理分类,常用的雨量计可分为雨量器、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计(单翻斗和双翻斗)等传统雨量计,目前还有采用新技术的光学雨量计和雷达雨量计。

降水量用雨量计或雨量器测定,以mm为单位。每日8时观测一次,有降水之日应在20时巡视仪器运行情况,暴雨时适当增加巡测次数,以便及时发现和排除故障,防止漏记降雨过程。

(一)雨量器

雨量器一般指人工测量的人工雨量计,常见的雨量器外壳是金属圆筒,分上下两节,上节是一个口径为20cm的盛水漏斗,为防止雨水溅失,保持容器口面积和形状,筒口用坚硬铜质做成内直外斜的刀刃状;下节筒内放一个储水瓶用来收集雨水。测量时,将雨水倒入特制的雨量杯内读出降水量毫米数。降雪季节将储水瓶取出,换上不带漏斗的筒口,雪花可直接收集在雨量筒内,待雪融化后再读数。

1.雨量器

雨量器由承水器、漏斗、储水筒(外筒)、储水瓶组成,承水口内径为200mm,并配有与其口径成比例的专用量杯,分辨率为0.1mm。安装时器口距地面距离一般为70cm,如图2-4所示。

图2-4 雨量器构造示意图

2.人工雨量器观测

日雨量观测中,主要分为24段(1h一次)、8段(3h一次)、4段(6h一次)及1段(24h一次)等,见表2-1。日雨量的统计有20时至次日20时和8时至次日8时两种方法。目前,我国日雨量一般以8时至次日8时为主,代表前一天的雨量。

表2-1 降雨量分段次观测时间表

(二)虹吸式雨量计

虹吸式雨量计能连续记录液体降水量和降水时数,从降水记录上还可以了解降水强度。可用来测定降水强度和降水起止时间,适用于气象台(站)、水文站、农业、林业等有关单位。

1.虹吸式雨量计

(1)主要构造。由承雨器、小漏斗、虹吸管、自记笔、浮子、储水瓶和外壳等部分组成,如图2-5所示。

图2-5 虹吸式雨量计构造示意图

其工作原理为在承雨器下有一浮子室,室内装一浮子与上面的自记笔尖相连。雨水流入筒内,浮子随之上升,同时带动浮子杆上的自记笔上抬,在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时,虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。虹吸一次,雨量为10mm。如果降水现象继续,则又重复上述过程。最后可以看出一次降水过程的强度变化、起止时间,并算出降水量。

(2)技术参数。

1)记录纸分度范围:0.1~10mm。

2)降雨强度记录范围:0.01~4mm/min。

3)自记纸上雨量最小分度:0.1mm。

4)时间最小分度:10min。

5)承水口内径:φ200mm。

6)测量范围:0~10mm。

7)降雨强度:0~4mm/min。

8)全程记录时间:24h。

9)走时误差:±5min(24h)。

10)记录误差:±0.05mm。

11)尺寸:φ350mm×1182mm。

(3)安装与调试。虹吸式雨量计的安装,先将浮子室安好,使进水管刚好在承雨器漏斗的下端,再用螺钉将浮子室固定在座板上,将装好自记纸的钟筒套入钟轴,最后把虹吸管插入浮子室的测管内,用连接螺帽固定。虹吸式雨量计的调试使用前应对其零点和虹吸点进行检查。首先调整零点,往盛水器里倒水,直到虹吸管排水为止,观察自记笔是否停在自记值零线上。往承雨器加注10mm清水,注意自记笔尖移动是否灵活。继续将水注入承雨器,检查虹吸管位置是否正常。以上几点都很重要,若安装维护不当会使降水资料产生误差,影响降水记录的准确性、代表性、比较性。

(4)安装注意事项。

1)安装时力求细致、轻巧、娴熟,用力均匀,避免碰撞、振荡。

2)承雨器下端口与浮子室进水管口位置调整适宜,勿使水流斜冲进水管口,以防强降水时形成漩涡,卷入气泡被压进浮子室,引起提前虹吸。

3)浮子室底部、顶盖水平,顶部直柱与浮子直杆平行,浮子直杆、浮子室顶盖中间小孔、导向支架栋梁孔在一条直线上。调试后固定好笔杆根部螺钉,确保长时间运行不松动。

4)严格按规范要求上纸,一定将压纸夹压紧,自记纸受潮易鼓起,严重时,挡开笔杆,笔尖脱离自记纸,迹线中断。自记钟底部保持水平,钟筒应垂直。

5)浮子室侧管与虹吸管衔接紧密,不可漏水漏气。

(5)常见故障原因及解决方法。

1)笔尖脱离钟筒。原因是笔尖对纸的压力过低。应先拨开笔档,调整笔杆根部的螺丝或改变笔杆架子的倾斜度,然后拨回笔档,看笔尖是否能够正常回位。如果仍不能正常回位,一般是由笔杆根部与轴承的连接部分太脏或锈蚀现象造成的。应先清洗后涂抹机油,使其润滑直至笔尖回位。

2)虹吸提前、落后或虹吸不尽。

a.虹吸管或笔尖变位,应先调整虹吸管的零位,再固定好连接螺帽。

b.虹吸管不合格,在上次虹吸后,水体在虹吸管弯曲处分向两边,使出水口端存水,进水口端被水淹没,管内形成半真空状态,如遇大雨极易提前虹吸,这种情况应立即更换虹吸管。

c.虹吸管尾部较短,可能使虹吸变慢,造成虹吸不尽,由于虹吸的快慢取决于吸管的粗细和长度,所以可采用套上一小段胶管的方法,增大虹吸作用时水柱的压力差,达到虹吸畅通的目的。

d.虹吸管直径较小,可采用一根细铜丝深入到虹吸管内引水,使游离在虹吸管内的水珠或水沿铜丝漏出,同时也可以用上面加套胶管的方法处理;虹吸管的弯曲处曲率偏小,直径过大,水柱上升到弯曲处顺着管壁下流,主要是由于虹吸管的质量有问题,最好将虹吸管换掉。

e.浮子室有漏气现象,应堵塞浮子室漏隙处。

f.浮子室顶盖排气孔被堵,应定期检查顶盖上的排气孔是否堵住。

g.机械部分摩擦过大,水的浮力不能将浮子托起,或虹吸管内壁污垢过多或有昆虫结巢,可采取相应的除锈、去污、保持虹吸管弯曲处顺畅等措施加以消除。

3)笔尖上升到一定高度后不虹吸。在人工加水或雨大时能够正常虹吸,但降水小时则在10mm线处划平线而不虹吸,这种故障现象的特点是上升到虹吸高度处的雨水缓慢地沿虹吸管内壁溢出,使虹吸管不虹吸,一直划平线。造成这一现象的主要原因及解决方法如下:

a.虹吸管与浮子室侧管有较大的空隙,浮子室的水从空隙处漏出,可检查虹吸管与侧管接口处的橡皮圈是否变质,如已变质,应更换;虹吸管与连接螺帽处漏气,判别方法是在虹吸时,虹吸管内有气泡出现,可用万能胶涂于缝隙处,待其干后即能正常使用。

b.浮子直杆与支架直柱接触部分的摩擦较大,直杆被卡住不能下降,可卸下机械部分加以清洗,直杆、直柱变曲时要及时校直,在接触处涂上少许的润滑油;虹吸管内壁有油污,判别方法是内壁沾水后水滴迅速向四周扩散,可用细铁丝一端绕有脱脂棉,一头穿过并轻拉,使脱脂棉经过虹吸管内壁,管内异物得以清除。如果管内壁沾水后附水均匀,证明已无油污。

c.门盖不严,风吹向虹吸管口,产生从管口向上的压力,可在每次观测后将雨量计门盖关严。

4)实测降水量与自记纸读数差值较大。

除与实测降水量读数有误有关以外,还可能存在以下情况:一是浮子室漏水,使浮子室内水量减少,可更换浮子室;二是小漏斗以下细管处有异物堵塞,当遇大雨时,降水不能全部进入浮子室而从小漏斗溢出,可取下浮子室,对堵塞处进行疏通,并对浮子室进行清洗;三是浮子进水,当浮子室内水升高时,浮子却不能相应的上升,从而造成记录不准确,这种情况应更换浮子。

5)无降水时出现迹线上升。造成这种现象的原因主要是:一是雾、露、霜造成迹线上升,在天气现象消失后,迹线不会下降,出现这种情况,如果迹线上升达到或超过0.05mm,则必须在自记纸背注明;二是上纸不规范,例如雨量纸下端没靠紧钟筒下沿,自记纸没有紧贴钟筒而有隆起现象。迹线只在自记纸没有靠近钟沿或隆起的地方上升,走过该段后,迹线又下降为正常,因此上纸一定要规范,在使用过程中发现自记纸受潮隆起应取下重上;三是钟筒下的齿轮衔接部分的故障,使得钟筒不水平,迹线每天都在固定时刻上升或下降,可更换钟筒或底座齿轮。

6)笔尖在上升过程中有停滞现象。在加水或降水时,笔尖上升过程中有停滞现象。其原因及解决方法如下:一是笔尖与自记纸间的摩擦力过大,应先查看是否为笔尖压力过大造成,如果是压力过大,则需调整笔尖压力;如果为笔尖尖锐造成,则更换笔尖或取下笔尖,在细石上把笔尖磨滑后再装上。二是浮子筒直杆与各孔洞间的摩擦过大,这种情况下可在直杆与孔洞间打润滑油,使其运动灵活。

7)记录迹线下降。除自然蒸发和上纸不规范外,还有如下情况,一是浮子中途进水,重量加重,这种情况必须立即更换浮子;二是浮子室放水螺丝处漏水,浮子室水量减少,此时,需拧紧放水螺丝,如果是橡皮垫圈老化或破裂,应立即更换;三是虹吸管与固定螺帽处漏水,这种情况只在浮子室内的水位上升到某个位置后,迹线才会出现下降现象,此时可更换橡皮垫圈。

8)断线或成梯形迹线。此故障原因大多是仪器接触不良所致,如笔尖压力不匀、机械部分摩擦过大、钟筒不垂直,以及浮子室内部太脏等。

2.虹吸式雨量计观测

(1)观测程序。

1)观测前的准备。在记录纸正面填写观测日期和月份,背面印上降水量观测记录统计表。洗净量雨杯和备用储水器。图2-6为虹吸式雨量计观测记录纸一部分。

图2-6 虹吸式雨量计观测记录纸

2)每日8时观测员提前到自记雨量计处,当时钟的时针运转至8时正点时,记录笔尖所在位置,在记录纸零线上划一短垂线,或轻轻上下移动自记笔尖划作为检查自记钟快慢的时间记号。

3)用笔挡将自记笔拨离纸面,换装记录纸。给笔尖加墨水,上紧自记钟发条,转动钟简,拨回笔档时,在记录笔开始记录时间处划时间记号。有降雨之日,应在20时巡视仪器时,在20时记录笔尖所在位置的划时间记号。

4)换纸时无雨或降小雨,应在换纸前,注入一定量清水,使其发生人工虹吸,检查注入量与记录量之差是否在±0.05mm以内,虹吸历时是否小于14s,虹吸作用是否正常,检查或调整合格后才能换纸。

5)自然虹吸水量观测。

a.每日8时观测时,若有自然虹吸水量,应更换储水器,然后在室内用量雨杯测量储水器内降水,并将该日降水量观测记录记载在统计表中,记录表见表2-2。

表2-2 日降水量观测记录统计表

b.暴雨时,估计降雨量有可能溢出储水器时,应及时用备用储水器更换测记。

(2)注意事项。

1)换装钟简上的记录纸,其底边必须与钟筒下缘对齐,纸面平整,纸头纸尾的纵横坐标衔接。

2)连续无雨或日降雨量小于5mm时,一般不换纸,可在8时观测时,向承雨器注入清水,使笔尖升高至5mm处开始记录,但每张记录纸连续使用日数一般不超过5日,并应在各日记录线的末端注明日期,降水量记录发生自然虹吸之日,应换纸。

3)8时换纸时,若遇大雨,可等到雨小或雨停时换纸。若记录笔尖已到达记录纸末端,雨强还是很大,则应拨开笔挡,转动钟简,转动笔尖越过压纸条,将笔尖对准时间坐标线继续记录,等雨强小时才换纸。

(三)翻斗式雨量计

翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器,可用于水文、气象部门测量自然界降水量,同时将降水量转换为以开关形式表示的数字信息量输出,以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。国内首先研制成功的0.2mm(JDZ02型)、0.5mm(JDZ05型)翻斗式雨量计,可用于国家水文、气象站网雨量数据长期收集的雨量传感器。翻斗式雨量计是降水量测量一次仪表,其性能符合国家标准《翻斗式雨量计》(GB/T 11832—2002)和国家标准《水文测报装置遥测雨量计》(GB/T 11831—2002)相关要求。

翻斗式雨量计自动化程度高,获取降水量的及时性强,降雨量资料易于保存和传输,因此应用广泛。此外,翻斗式雨量计适合于数字化方法,对自动天气站特别方便。

1.主要构造

翻斗式雨量计主要由承雨口、滤网、一体化支架、引水漏斗、一体化上翻斗组件、翻斗、翻斗支承、倾角调节装置、水平调节装置、恒磁钢、干簧管、信号输出端子、排水漏斗、底座、不锈钢筒身、底座支承脚等组成,如图2-7所示。图2-8为国内JDZ02型翻斗式雨量计。

图2-7 翻斗式雨量计构造示意图

1—进水漏斗;2—磁钢;3—支架;4—舌簧板;5—翻斗;6—干簧管:7—挡水墙;8—后轴套;9—调节螺钉;10—挡水片;11—大漏斗;12—前轴套;13—圆水泡

2.技术参数

承雨口径:φ200。

刃口锐角:40°~45°。

分辨力:0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm可选。

测量准确度:≤±3%。

雨强范围:0.01~4mm/min(允许通过最大雨强8mm/min)。

发信方式:双触点通断信号输出。

环境温度:0~50℃。

相对湿度:<95%(40℃)。

尺寸重量:φ216×410,2.2kg。

图2-8 JDZ02型翻斗式雨量计

3.工作原理

雨水由最上端的承水口进入承水器,落入接水漏斗,经漏斗口流入翻斗,当积水量达到一定高度(如0.1mm)时,翻斗失去平衡翻倒,翻斗倾于一侧把雨水全部泼掉,另一翻斗则处于进水状态。每次翻转将发出一个脉冲信号,记录器控制自记笔将雨量记录下来,由记录设备记下这些信号并换算为降水量,如此往复即可将降雨过程测量下来。

4.注意事项

(1)定时用专用清洗笔清理接雨口,防止杂物堵住。

(2)仪器放置在室内,或在野外工作确信无雨天气时,为防止尘土落入接雨器,可用筒盖将器口遮蔽。

(3)翻斗部件支承轴的轴向工作游隙应经常检查,太大或太小都将影响翻斗部件的正常工作。两个圆柱头固定螺钉应注意固紧,以免仪器工作失常。

5.误差分析

翻斗式雨量计产生误差的主要原因有两个:一是计量翻斗倾角偏大所致;二是计量翻斗和上翻斗的转动频率所致。这两种皆是因为雨水的在测量过程中,有部分外流失不在计数范围内,而导致出现测量误差的原因。另外,雨滴落下打在承雨口而溅起的水滴和降雨时的蒸发等也是产生误差的因素。某翻斗式雨量计误差关系见图2-9。

在翻斗式雨量计进行雨量测量时,唯一变化的是计量翻斗的量程,但当我们对其调试完成后其量程便是固定的,在计量翻斗进行一次计数的过程中,在翻转过程中,漏斗中如果还有余留雨水,此部分雨水视为无效,不在计数之内,这就导致最终的测量结果偏小。那么,解决这个问题就必须使计量翻斗的翻转角即倾角达到最小或者在计量翻斗翻转过程中,保证漏斗中没有余留的雨水,即保证上翻斗与计量翻斗的四个蓄水斗量程一致。但计量翻斗的倾角是不可避免的,所以只能利用后者来减小误差,而此过程需在调试时解决,必须使上翻斗翻转一次所通过的雨水仅且使计量翻斗刚好翻转,这个阶段调试完毕后,则可使计量翻斗在翻转过程中不会流失雨水。

图2-9 某翻斗式雨量计误差关系

在某个调试点,调试完毕并保证上翻斗和计量翻斗上下一致后,在不同雨强情况下的测量过程中,依然会出现计量翻斗翻转时漏斗中存有少量雨水的现象,这将导致测量结果偏小的现象。翻斗式雨量计中漏斗起缓冲作用,即保证通过节流管的雨水流速稳定,所以通过节流管雨水的流速在一定程度上是固定不变的,而上翻斗翻转的频率跟雨强的大小成正比,所以,当上翻斗翻转频率高于计量翻斗翻转的频率时,即节流管雨水的流速致使计量翻斗所达到的频率跟不上前者的频率,就会出现雨水流失现象。由此可知,必须保证计量翻斗的翻转频率不低于上翻斗的翻转频率,才能得到更加有效的测量结果。所以,在低雨强情况下调试的仪器,在高雨强中就会出现测量结果比被试测量点小很多的现象,甚至使仪器检定为不合格;在高雨强情况下调试的仪器,因为已经规避了上翻斗翻转频率高于计量翻斗的翻转频率,因为人工调试不够精确,虽然测量结果也会有误差,但能够保证在误差范围之内,而且其结果会随着雨强的降低而偏大,原因在于上翻斗翻转频率的减小,能够充分保证漏斗中不出现存水现象。

6.改进方法

出现误差的原因是计量翻斗的翻转频率小于上翻斗的翻转频率,导致一部分雨水流失不在计算范围内。对此我们可以从两个方面来改进避免。一是在调试阶段的时候,以高雨强为调试点并保证上下翻转频率一致,这样即使测量结果上下有波动,也不会超出误差允许范围;二是改进翻斗式雨量计的设计,增加一个挡流器,使其和计量漏斗同轴同转,以达到在计量漏斗翻转时挡住节流管,阻止雨水流失。这样既可提高仪器的精确度,也可以在一定程度上减小人工调试带来的误差,但是加工难度和成本会有所提高。

7.特点和应用

翻斗雨量计是雨量自动测量的首选仪器。它具有如下优点。

(1)结构简单,易于使用。工作原理简单直观,很容易理解掌握,方便使用,也便于推广。

(2)性能稳定,满足规范要求。我国的遥测雨量计要求是根据翻斗雨量计的性能来确定的,其技术性能能满足雨量观测规范和水情自动测报系统对遥测雨量计的要求。

(3)信号输出简单,适合自动化、数字化处理。它输出的是触点开关状态,很容易被各种自动化设备接收处理。

(4)价格低廉,易于维护。翻斗雨量计可以应用于绝大多数场合。因结构上的原因,这类传感器的可动部件翻斗必须和雨水接触,整个仪器更是暴露在风雨之中,夹带尘土的雨水,或是沙尘影响,将会影响翻斗雨量计的正常工作,或是降低其雨量测量的准确性。

(四)遥测雨量站

遥测雨量站也叫自动雨量站,由数据采集仪、雨量传感器、上位机软件、通信单元及供电系统等部分构成的综合观测仪器。如图2-10所示。可用于测量并记录雨量、水位等信息,具有抗干扰能力强,全户外设计,测量精度高,存储容量大,全自动无人值守,运行稳定等特点,适用于气象、水利、水文、农业、环保、建筑等行业。遥测雨量站雨量传感器一般使用翻斗雨量传感器,如图2-11所示为翻斗式的雨量传感器。

图2-10 遥测雨量站图

1.工作原理

自动雨量站由翻斗式雨量传感器,雨量微电脑采集器和GPRS无线数传模块构成,雨量微电脑采集器具有雨量显示,自动记录,实时时钟,历史数据纪录,超限报警和数据通信等功能。翻斗式雨量传感器得到的雨量电信号传输到雨量微电脑采集器,雨量微电脑采集器将采集到的雨量值通过RS232串口传输给GPRS数传模块,再传送给数据中心计算机。

2.技术参数

图2-11 翻斗式的雨量传感器

测量范围:0~4mm/min(可在<8mm/min条件下正常工作)。

测量误差:±3%(测试雨强2mm/min)。

分辨率:0.2mm。

工作温度:0~80℃(传感器),-40~80℃(记录仪)。

承水口径:φ200mm+0.6mm。

外刃口角度45°。

3.ZJ.YDJ-01型水联网智能遥测终端机

ZJ.YDJ-01型水联网智能遥测终端机2011年通过“水利部新产品鉴定”,并入选《水利先进实用技术推广指导目录》。可应用于水雨情测报、水资源监控、山洪灾害预警等多个领域。该产品融合了物联网技术、智能传感技术、M2M技术以及数字成像技术等多种先进科技。采用嵌入式微处理器通过移动无线网络,实现传感器与远程监控中心之间的双向数据传输设备。

为保证数据信息的可靠性,终端机可实现中心数据同步传输,并采用了大容量SD卡作为本地存储,可保存50年以上的数据信息和1个星期以上的图像信息。设备采用低功耗设计方案,可用太阳能电池板和蓄电池进行供电,方便在偏远山区安装使用。

管理功能:具有数据分级管理功能,监测点管理等功能。

采集功能:采集监测点水位、降雨量等水文数据。

通信功能:各级监测中心可分别与被授权管理的监测点进行通信。

告警功能:水位、降雨量等数据超过告警上限时,监测点主动向上级告警。

查询功能:监测系统软件可以查询各种历史记录。

存储功能:前端监测设备具备大容量数据存数功能;监测中心数据库可以记录所有历史数据。

分析功能:水位、降雨量等数据可以生成曲线及报表,供趋势分析。

扩展功能:支持通过OPC接口与其他系统对接。