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)：

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