一种全自动高精度蒸发测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全自动高精度蒸发测量装置，尤其涉及一种基于无线数据传输方式，结合单片机技术和计算机程序设计技术的全全自动高精度蒸发测量装置，属于测量设备技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，蒸发的测定国内绝大多数蒸发测站是用测针测读蒸发皿内水面的高度，稍好一些则采用ZHD型电测针，而ZHD型电测针也只是利用音响器报知针尖触水，再由人工从测针上测读，测量的数据带有很大的人为性，准确度将因人而异，从而测精度不高。
[0003]目前国内使用较多的蒸发测量仪器主要有2种:一种是FZZ-1型蒸发测试仪，采用光电旋转编码器、静水桶、浮子、平衡锤的方式来测量蒸发；另外一种是FS-Ol型蒸发测试仪，由定位测针、电磁阀、量水桶构成的水面蒸发量的自动测量装置。它们的测量分辨率分别为0.3mm和0.5mm，均未达到国家SD256-88《水面蒸发观测规范》0.1mm的规范要求。
[0004]随着社会信息化的发展，在气象、水文及水资源监控信息系统中，已经普遍采用了无线数据通信方式，然而很多的现场测量仪器技术落后和测量方式传统，无法匹配。因此本发明主要针对以上问题而设计的一种全自动高精度蒸发测量装置，对于水利测量领域的其它参数测量，具有重要的借鉴作用，并可以加快研宄成果转化速度，具有现实推广意义和广阔的应用前景。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，提供一种无需人工读数，全自动，采用无线数据通信方式的全自动高精度蒸发测量装置；进一步地，本发明提供一种高精度、测量分辨率达
0.1mm的全自动高精度蒸发测量装置；更进一步地，本发明提供一种低功耗、CPU由定时触发或外事触发工作的蒸发测量装置。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种全自动高精度蒸发测量装置，其特征在于:包括:蒸发测量仪、数据存储传输设备和监控设备，所述数据存储传输设备连接所述蒸发测量仪和监控设备；所述数据存储传输设备包括RS-232/485数据总线、集线器、固态存储器和无线远传数字电台，所述RS-232/485数据总线的输入端与所述蒸发测量仪相连，所述RS-232/485数据总线的输出端通过所述集线器汇集连接到所述固态存储器，所述固态存储器与所述监控设备相连，所述无线远传数字电台通过无线路由器连接到RTU远程测控终端；所述监控设备包括单片微电脑和与所述单片微电脑相连的所述RTU远程测控终端。
[0007]所述蒸发测量仪包括蒸发皿、连通管、测量传感器、蒸发仪主机和电源；所述测量传感器包括步进电机，所述步进电机下端连接有精密丝杆，测针通过固定套环竖直套在所述精密丝杆的中下部，所述测针的底端正对与所述连通管相连通的测量杯，所述连通管水平连通所述蒸发皿和测量杯；所述步进电机与所述蒸发仪主机通过控制线缆相连接，所述蒸发仪主机通过电源线缆与所述电源相连接。
[0008]所述测针的中上部和所述精密丝杆外设置有保护外壳，所述保护外壳与所述步进电机外壳下端相连接，所述保护外壳下端设置有开口，所述测针的底端穿过所述开口并随着步进电机的转动做上下运动。
[0009]所述蒸发仪主机的硬件设备包括CPU，所述CPU的输出端分别与电机驱动及控制电路、时钟芯片、SDRAM芯片、IXD液晶显示器和RS-232/485通信接口的输入端相连，键盘的输出端与所述CPU的输入端相连，所述CPU的输出端还与用于存放历史数据的片外数据存储器相连，所述片外数据存储器是设置在所述蒸发仪主机内部的存储器。
[0010]所述CPU包括电机运行计数控制模块、采样平均值模块、键值分析处理模块、LCD显示模块、电源监控看门狗模块、串行通信模块和上位机通信模块；所述电机运行计数控制模块与所述电机驱动及控制电路相连，用于所述步进电机向上运行或向下运行的行程计数及控制所述步进电机向上运行或向下运行；所述采样平均值模块与所述时钟芯片和SDRAM芯片相连，用于计算多次采样数据的平均值；所述键值分析处理模块与所述键盘相连；所述LCD显示模块与所述LCD液晶显示器相连；所述电源监控看门狗模块与所述电源相连；所述串行通信模块与所述RS-232/485通信接口相连，用于控制数据的传输和存储；所述上位机通信模块与所述监控设备相连。
[0011]所述精密丝杆采用海顿科克螺杆组件，所述海顿科克螺杆组件表面采用纳米材料进行处理。
[0012]所述RS-232/485通信接口包括PO接口和Pl接口 ；所述PO接口采用总线方式控制所述键盘、LCD液晶显示器及时钟芯片的数据传输，所述Pl接口用来做所述步进电机的输出控制线和所述电机驱动及控制电路的开关输入线。
[0013]所述时钟芯片的型号为DS12887 ;所述单片微电脑的型号为89C52 ;所述RTU远程测控终端采用定时工作模式；所述键盘为2X4薄膜面板键盘。
[0014]所述电源包括蓄电池和市电电源。
[0015]所述采样平均值模块的采样次数至少为10次。
[0016]所述蒸发皿上还设置有用于加水的电磁阀。
[0017]本发明的工作原理为:蒸发仪主机以CPU控制高精度的步进电机测针运转，以DS12887时钟芯片为时间基准，每到规定的时间步进电机旋转通过滑块带动精密丝杆作上下运动。步进电机每走一步，即为1.8度，走200步，即为一周360度，精密丝杆和测针直线上下运行0.001cm。步进电机正转，测针上行，步进电机反转，测针下行，以某一定点为基准，测针向下寻找蒸发皿的水面，测针触水，步进电机停止运行，蒸发测量仪记录步进电机运行的数据，尔后测针又立刻上行，脱水后又下行，以基准点减去步进电机测针的行程，得到蒸发皿水面高度H，从而得出蒸发量。该蒸发皿内液面高度由LCD液晶显示器显出，同时与相应的时间一并储存到固态存储器内，并通过RTU远程测控终端遥传至单片微电脑。当蒸发测量仪测到蒸发皿的水位降到规定的下限时，便自动打开电磁阀，为蒸发皿加水，实现蒸发量的全自动测试。蒸发皿水面高度H=A-X。式中H为蒸发皿水面高度；A为设定的基准点高程；X为步进电机测针的行程，单位(mm)。
[0018]本发明提供的一种全自动高精度蒸发测量装置，步进电机、精密丝杆、数据存储传输设备和监控设备的组合设置，实现了无需人工读数，全自动及蒸发测量仪的无线数据通信；以CPU控制步进电机，带动测针运转，高精度，测量分辨率达0.1mm，从而实现水面蒸发量的高精度测量；测量传感器利用海顿科克螺杆组件，有高重复定位性、运行滑顺、无噪，成本低的优点，特别是具有免维护、无需加润滑油的特点，可以从根本上解决滴油影响测量精度的问题；CPU采用51系列单片机，CPU由定时触发或外事触发工作，功耗较低；本发明提供的一种全自动高精度蒸发测量装置，全自动测量，功耗低，测量精度高，能准确地实现中心站对水面蒸发量数据的采集和传输，可广泛应用于水文自动测报系统、气象预报系统和节水排灌系统等领域。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中蒸发测量仪的结构示意图；
图3为本发明中蒸发仪主机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0021]如图1~3所示，一种全自动高精度蒸发测量装置，其特征在于:包括:蒸发测量仪1、数据存储传输设备2和监控设备3，所述数据存储传输设备2连接所述蒸发测量仪I和监控设备3 ;所述数据存储传输设备2包括RS-232/485数据总线21、集线器22、固态存储器23和无线远传数字电台，所述RS-232/485数据总线21的输入端与所述蒸发测量仪I相连，所述RS-232/485数据总线21的输出端通过所述集线器22汇集连接到所述固态存储器23，所述固态存储器23与所述监控设备相连3，所述无线远传数字电台通过无线路由器连接到RTU远程测控终端；所述监控设备3包括单片微电脑和与所述单片微电脑相连的所述RTU远程测控终端。
[0022]所述蒸发测量仪I包括蒸发皿11、连通管12、测量传感器13、蒸发仪主机14和电源15 ;所述测量传感器13包括步进