一种自动排水的称重式遥测雨量计的制作方法

本发明涉及一种自动排水的称重式遥测雨量设备，具体是一种利用潜水泵自动排水的称重式雨量计。

背景技术：

目前，国内外测量降雨量的方式主要包括以下几种，虹吸式测定雨量和翻斗式测定雨量。其中，虹吸式雨量计在我国最先推广使用，主要应用于基层水文站。但随着信息传输自动化的发展，其无法实现自动采集和远程传输的缺点越来越明显，近几年已经逐步被淘汰，取而代之的是翻斗雨量计和称重式雨量计等自动采集传输设备。翻斗雨量计是目前我国应用最为广泛的遥测雨量计，运行较为稳定，但其同样具有很多影响因素影响到其测量精度，例如，在翻斗口有异物堵塞时，或者翻斗不灵活时影响数据不准确；更为严重的是当降雨量超过特定值时翻斗翻转不及时，造成雨量数据丢失，严重影响降雨量的准确测定及水文资料统计。

技术实现要素：
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本发明的目的，是提供一种自动排水的称重式遥测雨量计，雨量采集和传输精度高，且不需要人为干预，结构简单，运行成本低。

采用的技术方案:

一种自动排水的高精度称重式雨量计，包括雨量桶，太阳能基板，蓄电池，漏斗，储水漏斗，截止阀，排水管，三通，进水管，储水桶，潜水泵，称重托盘，称重传感器，数据采集处理器等。其中数据采集处理器中包含存储模块，短信模块，时钟模块，led显示屏，单片机，d/a转换模块，继电器模块，电源稳压模块；外连端口有传感器输出端，led显示屏输出端，潜水泵控制输出端，电源保险丝，直流电源输入端，天线等。

其特征在于：储水漏斗，潜水泵，排水管，经三通连在一块，在储水漏斗和三通之间的进水管上安装一个单向截止阀，目的是收集到的雨水只可以从上向下流，不能反向流动；三通中间端接排水管，排水管出口设在高于储水漏斗的雨量桶壁上，这样设计可以防止雨水从储水漏斗下来误入排水管造成降水丢量现象。三通下端通过进水管下接潜水泵，潜水泵接数据采集处理器，悬于储水桶内,潜水泵的吸水管位于侧面。用于盛水的储水桶固定在称重托盘上，称重托盘下连称重传感器。

正常运行时从雨量桶收集到的雨水经漏斗、储水漏斗、和进水管及潜水泵进入储水桶，由称重传感器称出重量,数据采集处理器将称出的雨水重量换算成20厘米口径雨量计降水的高度，每分钟测量、存储一次。

当储水桶中雨水达到设定高度时，数据采集处理器得到指令，触发潜水泵通电运转，由于压力的作用推动活门使截止阀关闭，外部雨水暂时存在储水漏斗中，储水桶内的水通过排水管排出。

排水时设有两个阈值，一个是时间，一个是储水桶内剩余水量。排水时，数据采集处理器实时检查储水桶内的水量，同时启动数据采集处理器中的定时器，当水量小于设定值时，停止排水，如果排水时间超过设定时间40秒时，强制停止排水，关闭潜水泵，截止阀自动打开。（这样做的目的是保证下一分钟的测量能够正常进行）排水的整个过程中数据采集处理器会停止降水量计算，而时间及短信功能正常工作。

排水停止时，数据采集处理器会自动读取和记录一个高度，用来设定下一分钟高度起始值，暂时存在储水漏斗内的雨水进入到储水桶，被记录到下一分钟量内的降水量，如此循环。

每次测量后，采集的数据会分别存储在数据采集处理器中单片机内部的epprom芯片和存储模块的sd卡内，保证了数据的安全，同时也方便数据的调取及备份。另一方面运用数据采集处理器中短信模块中的sim卡，通过gprs传输信道将收集到的降水数据传输到接收平台。

本发明的雨量计可用市电作电源，也可以用太阳能作电源，用太阳能供电时，包括太阳能基板和蓄电池。蓄电池负责整个雨量计的供电，太阳能基板负责对其充电，保证蓄电池输出电源的稳定持续性。蓄电池通过屏蔽导线接入到数据采集处理器的直流电源输入端，通过电源稳压模块，给继电器模块提供伏直流电压，再经导线连接，由潜水泵控制输出端输出经屏蔽导线连接至潜水泵。电源稳压模块通过整流滤波将伏直流电压转化为伏直流稳压电压负责给存储模块，短信模块，时钟模块，led显示屏，单片机和d/a转换模块等供电。

数据采集处理器中以单片机为核心，其它模块都与其相连。存储模块的引脚cs、sck、mos、mis通过电路板导线分别连接到单片机的51、52、53、54引脚，用于实现实时数据存储；时钟模块的引脚d、c通过电路板导线连接到单片机的scl、sda引脚,负责实现时钟计时；led显示屏的引脚clk、mosi、re、dc、cs通过电路板导线分别连接到单片机的a0-a4引脚，也可以通过led显示屏输出端外接显示屏查看单片机的运行信息；d/a转换模块的引脚dat、clk通过电路板导线连接到单片机的a12、a13引脚，用于实现信息收集分析，同时d/a转换模块通过传感器输出端经过屏蔽导线连接到称重传感器；继电器模块是一个被指令部件，单片机通过a5引脚连接继电器模块的sig引脚控制其工作；短信模块外接天线，同时通过urx、utx引脚经电路板导线与单片机的txo、rxo引脚相连进行数据交换。、

此雨量计的优点：

1、测量精度高，可以准确测量降水量，设计精度为0.03mm远超国家标准gb/t11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》要求精度0.1mm。

2、数据存储安全，实现测定数据的双重存储；一是存储于sd卡中，sd卡内部每天自动生成一个以日期命名的文件，方便数据的调取；二是存储于单片机内部的epprom芯片内，双重存储这样做的目的是防止单片机在运行过程中，由于某一元件损坏而造成数据丢失。

3、方便数据远程调用，内置sim卡模块，可以通过手机短信远程调取7天内的降雨数据，也可以通过中国移动提供的物联网方便查询。

4、设备可以自动排水，当储水桶内的水量达到一定高度时，设备可以自动将储水桶内储存的水排掉，并且经过特殊的设计，储水桶排水时可以将降水临时存在储水漏斗内，防止雨量丢失。

5、使用方便，运行成本低，易于维修、维护。

附图说明

图1是雨量计整体结构示意图。

图2是雨量桶内部结构示意图。

图3是数据采集处理器结构示意图。

具体实施方式

一种自动排水的称重式遥测雨量计，包括雨量桶1、漏斗组件、储水桶13、潜水泵14、称重机构、数据采集处理器18和电源，电源为市电或太阳能供电，其特征在于：

漏斗组件包括漏斗6和储水漏斗8，漏斗6和储水漏斗8分别固定在雨量桶1上部的内壁上。储水漏斗8位于漏斗6的下方。

雨量桶1的外壁上开设有出水口7，出水口7高于储水漏斗8。

雨量桶1下部横向固定有隔板17，称重机构包括称重托盘15和称重传感器16，储水桶13设置在雨量桶1内，装设于称重托盘15上，称重托盘15设置在称重传感器16上，称重传感器16设置在隔板17上。潜水泵14设置在储水桶13内，潜水泵14的出水口通过进水管12与储水漏斗8的出水口连接，进水管12上装设有截止阀9。雨量桶1内设置排水管10，排水管10一端与雨量桶1上的出水口7连接，其另一端与进水管12的三通11连接。三通11位于截止阀8的下方。

数据采集处理器18设置在雨量桶1内，封闭在隔板16的下方，或者是单独设置在雨量桶1的外侧。

数据采集处理器18分别通过导线19，导线20与潜水泵14和称重传感器16的对应接口连接。

数据采集处理器18包含短信模块22，时钟模块33，led显示屏32，储存模块21，单片机23，d/a转换模块24，继电器模块31，电源稳压模块30等模块；外连端口有传感器输出端25，led显示屏输出端26，潜水泵控制输出端27，电源保险丝28，直流电源输入端29等。

数据采集处理器18中以单片机23为核心，其它模块都与其相连。存储模块21的引脚cs、sck、mos、mis通过电路板导线分别连接到单片机23的51、52、53、54引脚，用于实现实时数据存储；时钟模块33的引脚d、c通过电路板导线连接到单片机23的scl、sda引脚,负责实现时钟计时；led显示屏32的引脚clk、mosi、re、dc、cs通过电路板导线分别连接到单片机23的a0-a4引脚，也可以通过led显示屏输出端26外接显示屏查看单片机23的运行信息；d/a转换模块24的引脚dat、clk通过电路板导线连接到单片机23的a12、a13引脚，用于实现信息收集分析，同时d/a转换模块24通过传感器输出端25经过屏蔽导线20连接到称重传感器16；继电器模块31是一个被指令部件，单片机23通过a5引脚连接继电器模块31的sig引脚控制其工作；短信模块22外接天线，同时通过urx、utx引脚经电路板导线与单片机23的txo、rxo引脚相连进行数据交换。

本实施例采用太阳能供电时，太阳能电源包括太阳能基板2和蓄电池4。太阳能基板2通过支架3与蓄电池4连接。

蓄电池4负责整个雨量计的供电，太阳能基板2负责对其充电，保证蓄电池4输出电源的稳定持续性。

蓄电池4通过屏蔽导线5接入到数据采集处理器18的直流电源输入端29，通过电源稳压模块30，给继电器模块31提供12伏直流电压，再经导线连接，由潜水泵控制输出端27输出经屏蔽导线19连接至潜水泵16。电源稳压模块30通过整流滤波将12伏直流电压转化为5伏直流电压负责给存储模块21，短信模块22，时钟模块33，led显示屏32，单片机23，d/a转换模块24等供电。

本发明正常运行时从雨量桶1收集到的雨水经特制漏斗6、储水漏斗8、三通11及潜水泵14进入储水桶13，由称重传感器16称出重量,数据采集处理器18将称出的雨水重量换算成20厘米口径雨量计降水的高度，每分钟测量、存储一次。

当储水桶13中雨水达到设定高度时，数据采集处理器18得到指令，触发潜水泵14通电运转，由于压力的作用推动活门使截止阀9关闭，外部雨水暂时存在储水漏斗8中，储水桶13内的水经三通11通过排水管10排出。

排水时长设有两个阈值，一个是时间，一个是储水桶13内剩余水量。排水时，数据采集处理器18实时检查储水桶13内的水量，同时启动数据采集处理器18中的定时器，当水量小于设定值时，停止排水，如果排水时间超过设定时间40秒时，强制停止排水，关闭潜水泵14，截止阀9自动打开。（这样做的目的是保证下一分钟的测量能够正常进行）排水的整个过程中数据采集处理器18会停止降水量计算，而时间及短信功能正常工作。

排水停止时，数据采集处理器18会自动读取和记录一个高度，用来设定下一分钟高度起始值，暂时存在储水漏斗8内的雨水进入到储水桶13，被记录到下一分钟量内的降水量，如此循环。

每次测量后，采集的数据会分别存储在数据采集处理器18中单片机23内部的epprom芯片和存储模块21的sd卡内，保证了数据的安全，同时也方便数据的调取及备份。另一方面运用数据采集处理器18中短信模块22中的sim卡，通过gprs传输信道将收集到的降水数据传输到接收平台。