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RH-D9自動(dòng)蒸發(fā)站說(shuō)明書
一、自動(dòng)蒸發(fā)站產(chǎn)品概述:
RH-D9型全天候數(shù)字式自動(dòng)蒸發(fā)站是依據(jù)中華人民共和國(guó)水利電力部《水面蒸發(fā)觀測(cè)規(guī)范》SD265-88和中國(guó)氣象局2003年版《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》相關(guān)要求制造,用于自動(dòng)觀測(cè)水面蒸發(fā)過(guò)程。
“數(shù)字水面蒸發(fā)站"的定義是指組成蒸發(fā)站的蒸發(fā)計(jì)、雨量計(jì)、溢流桶、數(shù)據(jù)采集控制過(guò)程、補(bǔ)水過(guò)程全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的水面蒸發(fā)量觀測(cè)站。RH-D9型蒸發(fā)站可與GPRS數(shù)據(jù)傳輸裝置連接組成遙測(cè)站。本站設(shè)備限于在非冰凍期內(nèi)使用。本站設(shè)備中的蒸發(fā)計(jì)和雨量計(jì)、蒸發(fā)桶等裝置應(yīng)根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品使用說(shuō)明書要求進(jìn)行定期維護(hù)。
RH-ZF型全天候數(shù)字式自動(dòng)蒸發(fā)站的蒸發(fā)計(jì)、雨量計(jì)的分辨率均為0.1mm,溢流量分辨率為0.025mm,符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,降水量、蒸發(fā)量數(shù)據(jù)表格形式符合數(shù)據(jù)入庫(kù)整編要求,可用于裝備各種類型的水面蒸發(fā)觀測(cè)站,取代繁瑣、復(fù)雜的人工觀測(cè),實(shí)現(xiàn)水面蒸發(fā)量的自動(dòng)觀測(cè)、記錄。
二、自動(dòng)蒸發(fā)站工作原理:
1 系統(tǒng)組成
(1).蒸發(fā)站主要是由一臺(tái)數(shù)字式水位測(cè)量系統(tǒng)和一個(gè)由單片計(jì)算機(jī)為核心的電氣控制裝置組合在一起的一臺(tái)機(jī)電一體化的設(shè)備,它用于檢測(cè)蒸發(fā)桶水位,控制補(bǔ)水泵和排水閥動(dòng)作,蒸發(fā)計(jì)與采集器通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部RS-485通訊總線通訊。
(2).水位計(jì)由靜水桶、光電旋轉(zhuǎn)編碼器、浮子、平衡重錘、固定于光電旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸上的圓形鋼絲繩掛輪,以及光電旋轉(zhuǎn)編碼器保護(hù)罩、底座等組成。
(3).控制水泵和電動(dòng)閥的繼電器在采集器內(nèi),繼電器吸合時(shí),水泵或者電動(dòng)閥開始工作,繼電器斷開時(shí),停止工作。
(4).蒸發(fā)站的靜水桶埋于觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的土中,靜水桶下部通過(guò)連通管與蒸發(fā)桶連接,與蒸發(fā)桶形成連通結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)兩者水面同步變化。
(5).雨量筒采用0.1mm/min高精度分辨率,其基本原理是雙翻斗機(jī)械式,輸出信號(hào)為rs485。
(6).供電部分采用大功率太陽(yáng)能板和65AH鉛酸蓄電池的供電方式,保證不間斷的自動(dòng)供電。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平面圖
3系統(tǒng)原理
本蒸發(fā)站系統(tǒng)以蒸發(fā)計(jì)、雨量計(jì)、溢流桶為基本觀測(cè)工具,以采集器自動(dòng)采集、處理、顯示蒸發(fā)、降水、溢流過(guò)程信息、自動(dòng)控制蒸發(fā)桶、溢流補(bǔ)、排水過(guò)程。采集器通過(guò)RS485/232通信接口分別與上位機(jī)系統(tǒng)、數(shù)傳通信機(jī)連接,利用系統(tǒng)配套的應(yīng)用軟件可以實(shí)現(xiàn)水面蒸發(fā)過(guò)程信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及資料整編入庫(kù)。
投入運(yùn)行的蒸發(fā)站蒸發(fā)桶水位高度應(yīng)保持在水位標(biāo)志線上。無(wú)降水日時(shí),采集器自動(dòng)采集蒸發(fā)桶內(nèi)水面高度變化計(jì)算蒸發(fā)量。每當(dāng)蒸發(fā)桶內(nèi)水面高度降至約定值(水位標(biāo)志線以下10mm)時(shí),采集器在觀測(cè)日分界時(shí)刻(水文分界日為8:00,氣象分界日為20:00)控制補(bǔ)水泵工作,給蒸發(fā)桶、水圈自動(dòng)補(bǔ)水,使桶中水位恢復(fù)至水位標(biāo)志線高度,然后,以補(bǔ)水后的高度作為起測(cè)點(diǎn),測(cè)量下一時(shí)段的蒸發(fā)量。
在降水日,當(dāng)蒸發(fā)桶水位升高至約定值(水位標(biāo)志線以上15 mm)時(shí),采集器驅(qū)動(dòng)電磁閥關(guān)閉,記錄此時(shí)的靜水桶的水位h1,然后采集器驅(qū)動(dòng)溢流水泵打開,當(dāng)靜水桶中的水面下降到水位標(biāo)志線以下5mm時(shí),采集器驅(qū)動(dòng)溢流泵停止工作,采集器記錄此時(shí)靜水桶的水位h2,此時(shí)記錄器計(jì)算此次排水的高度差,從而根據(jù)測(cè)井的橫截面積s計(jì)算出此次的溢流量。采集器驅(qū)動(dòng)電磁閥打開,以便下次測(cè)量。
4計(jì)算公式
依據(jù)《水面蒸發(fā)觀測(cè)規(guī)范》及國(guó)家氣象局《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》規(guī)定,蒸發(fā)量的計(jì)算公式為:
蒸發(fā)量=(蒸發(fā)桶水位測(cè)量值-蒸發(fā)桶水位起算值)+降水量-溢流量
上式可簡(jiǎn)化表示為:
QF =(Wt-W0)+Qj-Qy
式中:QF: 表示水面蒸發(fā)量,單位:mm
Wt:表示測(cè)量時(shí)刻(t)的蒸發(fā)桶水位,單位:mm
W0:表示起算時(shí)刻的蒸發(fā)桶水位,單位:mm
Wt、W0值由FFZ-01型數(shù)字水面蒸發(fā)計(jì)自動(dòng)測(cè)量。
Qj:表示被測(cè)時(shí)段內(nèi)的降水量,Qj值由JFZ-01型數(shù)字雨量計(jì)提供,單位:mm
Qy:表示被測(cè)時(shí)段內(nèi)的溢流量,Qy值由溢流桶自動(dòng)測(cè)量,單位:mm
三、自動(dòng)蒸發(fā)站技術(shù)指標(biāo):
蒸發(fā) | ||
測(cè)量范圍 | 0~100mm | |
測(cè)量精度 | ±0.3mm | |
分 辨 率 | 0.1mm | |
雨量 | ||
降雨強(qiáng)度 | 0.1~4mm/min(毫米/分) | |
測(cè)量范圍 | 0.1~4mm/min(毫米/分 | |
測(cè)量精度 | ±4%(0~10mm雨強(qiáng)) | |
分 辨 率 | 0.1mm | |
溢流 | ||
測(cè)量精度 | ±0.1% | |
分 辨 率 | 0.1mm | |
常規(guī)指標(biāo) | ||
工作電壓 | 12VDC | |
通訊接口 | RS485,RS232 | |
靜態(tài)功耗 | 692 mW | |
補(bǔ)水功耗 | 3692 mW | |
溢流功耗 | 3692 mW | |
工作環(huán)境 | 溫度0~+70℃ | |
濕度:≤95%RH(40℃) | ||
四、自動(dòng)蒸發(fā)站系統(tǒng)參數(shù):
1 系統(tǒng)測(cè)量誤差及表示方法
(1)無(wú)降水日的系統(tǒng)蒸發(fā)量測(cè)量誤差(δF)的表示方法:
無(wú)降水日時(shí),系統(tǒng)蒸發(fā)量測(cè)量誤差δF 等于 蒸發(fā)計(jì)自身測(cè)量誤差δf,其表達(dá)式為:
δF ≤±0.3mm(當(dāng)蒸發(fā)量≤10mm時(shí))或δF≤±0.3mm±3%F.S(當(dāng)蒸發(fā)量≥10mm時(shí))
(2) 降水日且發(fā)生溢流時(shí)系統(tǒng)蒸發(fā)量測(cè)量誤差(δF)的表示方法:
有降水且發(fā)生溢流時(shí),系統(tǒng)測(cè)量誤差δF 為蒸發(fā)計(jì)測(cè)量誤差δf、雨量計(jì)測(cè)量誤差δj、溢流量測(cè)量誤差δy的代數(shù)和,其表達(dá)式為:δF = ±δf +(±δj)+(±δy)
2 降水日系統(tǒng)蒸發(fā)量出現(xiàn)負(fù)值的原因及表示方法:
降水日的蒸發(fā)量可能很小,而降水日的降水量和溢流量可能很大,會(huì)導(dǎo)致降雨量的測(cè)量誤差δj、溢流量測(cè)量誤差δy的絕對(duì)值可能很大,因此系統(tǒng)測(cè)量誤差δF很可能出負(fù)值;依據(jù)水面蒸發(fā)量觀測(cè)規(guī)范對(duì)出現(xiàn)負(fù)值的處理規(guī)定,本系統(tǒng)自動(dòng)默認(rèn)蒸發(fā)量為0,并在上位機(jī)顯示界面上作“0"顯示。
3系統(tǒng)的自診斷功能
系統(tǒng)具有自診斷功能,對(duì)于運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一些異常,采集器提供相應(yīng)的故障報(bào)警。故障報(bào)警信息通過(guò)通訊方式傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)。
(1)蒸發(fā)計(jì)、雨量計(jì)、溢流桶工作狀態(tài)診斷及報(bào)警
系統(tǒng)中蒸發(fā)計(jì)、雨量計(jì)、溢流桶等是各自獨(dú)立工作的,它們通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的一條RS-485通訊總線與采集器進(jìn)行通訊。當(dāng)采集器與某個(gè)設(shè)備通訊中斷時(shí)采集器本身將發(fā)出聲報(bào)警,同時(shí)故障報(bào)警信息通過(guò)通訊方式傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)。
(2) 蒸發(fā)桶水路系統(tǒng)滲漏的自診斷及報(bào)警
由于安裝不正確或者裝置使用過(guò)程中蒸發(fā)桶沉降等原因可能引起蒸發(fā)桶水路系統(tǒng)出現(xiàn)滲漏。極輕微的滲漏一般可自愈,較嚴(yán)重的滲漏會(huì)引起蒸發(fā)量異常增大。當(dāng)小時(shí)蒸發(fā)量≥1.0mm以上時(shí)即認(rèn)為水路系統(tǒng)出現(xiàn)滲漏。上位計(jì)算機(jī)報(bào)警“水位異常",滲漏程度可從小時(shí)水位變化得到。
(3) 蒸發(fā)桶水位異常升高的自診斷及報(bào)警
在沒有降水發(fā)生時(shí)蒸發(fā)桶水位不會(huì)出現(xiàn)升高,若由于人為向蒸發(fā)桶加水或有異物落入蒸發(fā)桶則會(huì)造成蒸發(fā)桶水位出現(xiàn)異常升高。當(dāng)小時(shí)水位升高≥1.0mm以上時(shí)即認(rèn)為蒸發(fā)桶水位異常升高。上位計(jì)算機(jī)報(bào)警“水位異常",水位異常程度可從小時(shí)水位變化得到。
(4) 補(bǔ)、排水過(guò)程的監(jiān)測(cè)及故障報(bào)警
日分界時(shí)刻之后和降水期間可能出現(xiàn)補(bǔ)水或溢流排水過(guò)程,補(bǔ)水或溢流排水是由采集器發(fā)送命令,由蒸發(fā)桶或溢流桶的控制電路控制相應(yīng)的直流水泵完成的。
蒸發(fā)桶補(bǔ)水只在日分界時(shí)刻之后進(jìn)行,并且每天只進(jìn)行一次補(bǔ)水。當(dāng)補(bǔ)水開始30秒后蒸發(fā)桶水位上升≤5,或者補(bǔ)水10分鐘后蒸發(fā)桶水位仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)水位,上位計(jì)算機(jī)報(bào)警“補(bǔ)水故障"。當(dāng)補(bǔ)水桶缺水、補(bǔ)水泵故障等原因可能造成不補(bǔ)水或補(bǔ)水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
降水期間出現(xiàn)溢流時(shí),若溢流進(jìn)水泵啟動(dòng)10秒后溢流桶水位上升小于10,系統(tǒng)報(bào)警“溢流進(jìn)水故障",若溢流排水泵啟動(dòng)10秒后溢流桶水位下降小于10,上位計(jì)算機(jī)報(bào)警“溢流排水故障"。當(dāng)溢流桶進(jìn)水泵或排水泵故障、管路堵塞、泄漏等原因可能造成溢流桶進(jìn)水或排水異常。
(5) 系統(tǒng)電源電壓的自動(dòng)測(cè)量及欠壓報(bào)警
采集器內(nèi)部具有工作電源電壓采集功能,可將采集的電源電壓通過(guò)通訊方式傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī),電源電壓采集誤差≤±2%。蒸發(fā)計(jì)、雨量計(jì)、溢流桶等都具有工作電源電壓監(jiān)測(cè)功能,當(dāng)某個(gè)裝置工作電源電壓≤10.5V時(shí)該裝置提供相應(yīng)的故障報(bào)警信息。故障報(bào)警信息通過(guò)采集器以通訊方式傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)。
4 系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘
采集器具有內(nèi)部電池保持的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,當(dāng)采集器斷電時(shí)不停止計(jì)時(shí),當(dāng)采集器通電工作時(shí)內(nèi)部電池不耗電。
(1)實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)誤差≤10ms。
(2)上位計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊方式可以對(duì)采集器內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行較時(shí)。
(3)當(dāng)采集器斷電時(shí)內(nèi)部電池可保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘運(yùn)行5~10年。
5采集器數(shù)據(jù)記錄
采集器具有蒸發(fā)數(shù)據(jù)記錄功能,可以記錄至少一年半以上的信息,記錄數(shù)據(jù)具有掉電保持功能。
(1)蒸發(fā)數(shù)據(jù)記錄采用循環(huán)記錄方式,新的記錄數(shù)據(jù)覆蓋起始的記錄數(shù)據(jù)。
(2)蒸發(fā)數(shù)據(jù)每小時(shí)記錄一次,每條記錄數(shù)據(jù)包括:當(dāng)前記錄的日期時(shí)間,蒸發(fā)量,溢流量,降雨量,各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài),電源電壓等等。
(3)蒸發(fā)記錄數(shù)據(jù)可以通過(guò)上位計(jì)算機(jī)讀取。
五、配置清單
類別 | 序號(hào) | 產(chǎn)品名稱 | 型號(hào) | 數(shù)量 | 參數(shù)說(shuō)明 |
傳感器 | 1 | 浮子 |
| 1個(gè) | 304不銹鋼空心浮子 |
2 | 編碼器 | 14位 | 1個(gè) | 絕對(duì)式編碼器,分辨率80″ | |
3 | 雨量筒 |
| 1個(gè) | 高精度0.1mm/min | |
蒸發(fā)系統(tǒng) | 1 | 蒸發(fā)桶 | 國(guó)標(biāo) | 1個(gè) | 水文國(guó)標(biāo)專用玻璃鋼蒸發(fā)桶 |
2 | 靜水桶 | 國(guó)標(biāo) | 1個(gè) | 水文國(guó)標(biāo)專用玻璃鋼靜水桶 | |
3 | 補(bǔ)水桶 | 國(guó)標(biāo) | 1個(gè) | 水文國(guó)標(biāo)專用玻璃鋼補(bǔ)水桶 | |
4 | 編碼器支架 |
| 1個(gè) | 鋁合金高精度編碼器支架 | |
5 | 溢流閥 |
| 1個(gè) | 常閉式電控式球閥 | |
6 | 補(bǔ)水泵 |
| 1個(gè) | 潛水式微型水泵 | |
主機(jī) | 1 | 數(shù)據(jù)采集儀 |
| 1臺(tái) | 多通道數(shù)據(jù)采集儀,帶485和232接口;中文LED屏帶背光,供電方式:220V交流/12直流并存 |
供電方式 | 1 | 太陽(yáng)能供電系統(tǒng) |
| 1套 | 含太陽(yáng)能控制器、太陽(yáng)能電池板90、蓄電池65aH、供電線 |
通訊方式 | 1 | GPRS通訊系統(tǒng) |
| 1套 | 要求公網(wǎng)電腦、開通GPRS手機(jī)卡一張 |
附件 | 1 | 木質(zhì)百葉箱 |
| 1個(gè) | 保護(hù)浮子水位系統(tǒng) |
2 | 安裝支架 |
| 1套 | 2米 | |
3 | 不銹鋼桶 |
| 1個(gè) | 保護(hù)編碼器 | |
4 | 五金水暖配件 |
| 1個(gè) | 用于蒸發(fā)站中的補(bǔ)水、溢流、連通 | |
5 | 防護(hù)箱 |
| 1個(gè) | 用于安裝采集儀和電源系統(tǒng) | |
6 | 蒸發(fā)軟件 |
| 1套 | 專業(yè)版氣象軟件 |
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