称重式水面蒸发测量装置的电路控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种水面蒸发测量技术，特别是涉及一种称重式水面蒸发测量装置的电路控制系统。

背景技术：
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随着我国水文自动监测设备的不断发展，关于自动蒸发量的采集方法和理论不断完善，一些新设备逐渐投入使用。“称重式水面蒸发测量方法及装置”（实用新型申请号：201820223238.4，发明专利申请号：201810127725.5）是在充分利用先进工艺和高精度传感器基础上，通过科学的设计方法，结合多年的水文工作经验而研发的一种水文站蒸发量自动采集装置。

而要完整实现蒸发量的自动采集、存储和传输，除了“称重式水面蒸发测量方法及装置”，还需要一种能对其进行控制的终端控制机RTU（Remote Terminate Unite），使其能按照设定流程对传感器装置的各个部分进行控制和数据采集，计算出蒸发量，将数据存储在本地，然后通过无线移动通信网络将数据发送至中心站。

技术实现要素：
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本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、测量精度高、自动化程度高且成本较低的称重式水面蒸发测量装置的电路控制系统。

本实用新型的技术方案是：

一种称重式水面蒸发测量装置的电路控制系统，包括中央处理器，所述中央处理器分别与键盘、显示器、存储器和充放电模块连接，所述中央处理器还分别与进水电磁阀、补水电磁阀、溢流电磁阀、排水电磁阀、溢流称重器、补水称重器、水上温度传感器和水下温度传感器，并且，所述中央处理器的输出端通过无线通信模块和蓝牙通信模块与个人信息终端连接，所述中央处理器通过有线通信模块和所述无线通信模块与监控中心连接；所述进水电磁阀设置在进水管上，所述补水称重器设置在补水桶的下端，所述补水桶的排水管上设置有所述补水电磁阀，所述溢流电磁阀和排水电磁阀分别设置在溢流桶的进水管和排水管上，所述溢流称重器设置在所述溢流桶的下端，所述水上温度传感器设置在蒸发皿的溢流口内侧上方2cm处，所述水下温度传感器设置在所述蒸发皿的溢流口内侧下方1cm处。

所述中央处理器采用STM32F407ZGT6，其自带有SRAM存储器，并且，还设置一颗16M Bytes的Flash存储器。所述显示器采用液晶显示器，并提供方便快捷的人机界面接口，用户可以通过LCD显示器和按键设置系统运行参数，显示系统运行信息。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过中央处理器分别控制电磁阀和称重器，通过定时定量补水的重量和溢流水的重量之间的差值来体现水的蒸发量，减少了中间环节，提高了自动监测的可靠性、稳定性和精度。

2、本实用新型电磁阀采用电池供电，能够接受信号实现自动启闭，提高整个系统的自动化程度，同时提高测量精度。

3、本实用新型在溢流口上下分别安装温度传感器，根据两个温度传感器的温度数值，决定系统是正常运行还是停止运行，使用方便。

4、本实用新型能够通过LCD屏幕和按键设置系统运行参数：补水次数、补水量额定值、换水日期、换水补水次数等。LCD显示方式类似普通手机显示模式，操作方便，简单易懂。

5、本实用新型内部集成太阳能充电控制电路，实现太阳能、蓄电池的高效充放电，提高蓄电池的利用效能，减少系统的整体功耗，增强系统的续航能力。

6、本实用新型实现了水文站蒸发量数据的自动化采集、存储和传输，系统整体功耗低，集成度和稳定可靠性高，适应环境的能力强，具有广阔的应用前景，能产生良好的社会效益和经济效益。

附图说明：

图1为称重式水面蒸发测量装置的电路控制系统的结构示意图。

具体实施方式：

实施例：参见图1，图中，称重式水面蒸发测量装置的电路控制系统，包括中央处理器，中央处理器分别与键盘、显示器、存储器和充放电模块连接，其中：中央处理器还分别与进水电磁阀、补水电磁阀、溢流电磁阀、排水电磁阀、溢流称重器、补水称重器、水上温度传感器和水下温度传感器，并且，中央处理器的输出端通过无线通信模块和蓝牙通信模块与个人信息终端连接，中央处理器通过有线通信模块和无线通信模块与监控中心连接；进水电磁阀设置在进水管上，补水称重器设置在补水桶的下端，补水桶的排水管上设置有补水电磁阀，溢流电磁阀和排水电磁阀分别设置在溢流桶的进水管和排水管上，溢流称重器设置在溢流桶的下端，水上温度传感器设置在蒸发皿的溢流口内侧上方2cm处，水下温度传感器设置在所发皿的溢流口内侧下方1cm处。

优选方案：中央处理器采用STM32F407ZGT6，其自带有SRAM存储器，并且，还设置一颗16M Bytes的Flash存储器。显示器采用液晶显示器，并提供方便快捷的人机界面接口，用户可以通过LCD显示器和按键设置系统运行参数，显示系统运行信息。

工作流程：

1.系统运行控制：

系统每间隔10分钟唤醒一次，唤醒后等待系统稳定运行后，立即执行“运行控制子任务”，采集两个温度传感器温度数值，判断时间是否是每日8时，如果是8时，将水下传感器温度数值记录在一个全局变量中；接下来判断水上温度数值是否今日8时以来最低温度，如果是最低温度，就更新水上传感器日最低温度。

当水上温度传感器日最低温度大于0度时，而且水下温度传感器8时温度大于等于0度，系统正常运行；当水上温度传感器日最低温度小于0度而且水下温度传感器8时温度低于0度，系统终止运行。

补水桶称重器信息采集及控制：

终端控制机可以通过LCD屏幕和按键设置系统运行参数：补水次数、补水量额定值、换水日期、换水补水次数等。LCD显示方式类似普通手机显示模式，操作方便，简单易懂。

当正常补水时，每日7：50分，控制开启进水电磁阀，补水称重器进入工作状态，记录初始重量；称重器每2秒采集1次补水桶重量；当补水桶重量达到额定值时，关闭进水电磁阀,记录补水桶重量；当日7时55分，开启补水电磁阀，向蒸发器补水。当日8时关闭补水电磁阀。

在换水日要记录累计补水重量、累计溢流重量。当日因降雨出现溢流时，不再补水。

溢流桶称重器信息采集及控制：

在补水过程中，当蒸发器水位超过溢流孔时，发生溢流。每日7：55分溢流桶称重器开始工作；每分钟采集1次溢流桶重量，并记录；当溢流桶重量不再增加时，再延迟1分钟，记录溢流桶重量，开启排水电磁阀，延迟5分钟关闭溢流电磁阀。

在出现降水并溢流情况下，或者在换水日，溢流称重器开始工作。当日时段累计降雨量大于等于20mm时，每60秒采集一次溢流桶重量。当溢流桶水量达到设定额定值（6kg）时，RTU 发出指令关闭溢流电磁阀，记录溢流桶重量，开启排水电磁阀，将溢流桶中水全部排掉；当溢流桶排水完毕后，关闭排水电磁阀，开启溢流电磁阀继续溢流。当日累计降雨量达到40mm、60mm、80mm、100mm等等时，循环上述控制。计算累计溢流量。

以上时间和溢流重量控制指标，均可通过实验进行调整，并将有关参数输入RTU。

系统停止运行及启动运行信息采集：

系统停止运行时，要记录停止运行的日期。补水装置和溢流装置不再运行，只采集温度传感器信息和电压信息。在结冰融化日，系统启动运行，采取多次补水，到出现溢流为止，分别记录累计补水量和累计溢流量。

换水控制：

在换水日，如当日没有降水（有降雨时推迟一日），当日8：15，全部开启进水电磁阀、补水电磁阀、溢流电磁阀，进水电磁阀运行8分钟后关闭，2分钟后关闭补水电磁阀，然后10分钟后关闭溢流电磁阀，换水完毕，溢流电磁阀处于开启状态，再过10分钟后采集溢流桶重量，并记录。时间控制可以通过实验进行调整。

信息发送：

每日8时10分，系统会将将当日的日蒸发量、日平气温、最高温度、最低温度以及电源电压值发送至监控中心。

系统停止运行时，当日不发日蒸发量，向水情分中心发送水温、水面以上气温以及电源电压值。

异常告警信息，当日蒸发小于0，或者大于10mm（本参数大小根据地域设置）时，向分中心和测站管理员发出异常告警信息；当水上温度传感器日最低气温低于0度，且水下温度传感器大于0度，日蒸发大于5mm时，向分中心和测站管理员发出异常告警信息。

系统开启运行时，要发送结冰期日数、总蒸发量、日平气温以及电源电压值等。

水面蒸发量：

终端控制机在按照以上设定的程序执行完毕后，将所有的过程数据记录在内存中，进行当日蒸发量的计算。

设，补水重量为WB，溢流总重量为WY ，单位为克；日补水量折算为蒸发器水深为W1；日溢流量折算为蒸发器水深为W2，日蒸发量为E，日降水量为P，均以毫米为单位，保留一位小数。

则，

W1=10*WB/3000

W2=10*WY/3000

当日没有发生降水时，蒸发量计算公式为：

E=W1-W2

当日出现降水时，蒸发量计算公式为：

E=P+W1-W2

当结冰融化，系统启动运行当日，设结冰融化日累计补水量折算为蒸发器水深为W1,累计溢流量折算为蒸发皿水深为W2，结冰期累计降雨量为PP,结冰期累计蒸发量为EE,结冰持续日数是D，结冰过程中每日平均蒸发为E,则:

EE=PP+W1-W2

E=EE/D。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。