一种消除降水影响的水面蒸发自动测定装置的制作方法

本发明涉及一种及生态环境监测技术领域，特别涉及一种水文蒸发自动测定装置。

背景技术：

水面蒸发是指水面的水分从液态转化为气态逸出水面的过程，关于水面蒸发的研究，远在1687年，天文学家哈利（E. Halley）用蒸发器观测水面蒸发量，1802年道尔顿（J. Dalton）提出蒸发量与水汽压差成比例关系，1915年施米特（W. Schmidt）应用热量平衡原理，确定洋面蒸发，1939年桑斯韦特与霍尔兹曼（C. W. Thornthwaite & Benjamin Halzman）导出质量转移法计算蒸发公式，1920年左右，一些学者于水面撒布单分子薄膜，以试验控制水面蒸发。中国于20世纪20年代开始用直径80厘米蒸发器观测水面蒸发，50年代开展蒸发实验研究，80年代初根据全国蒸发实验资料，确定了不同气候区的各类蒸发器折算系数及水面蒸发计算模型。

综观国内外水面蒸发的研究历程不难看出，水面蒸发的测定方法归纳起来主要有三种途径，一是采用一定的仪器和某种手段进行直接测定；二是根据典型资料建立地区经验公式进行估算；三是通过成因分析建立理论公式进行计算。这三种途径各有其长处和局限性，其中第一条途径是人们使用最早、最多的一种，同时从目前所使用的测定方法来看无外乎有两种，一是对于20cm口径的小型蒸发器(皿)，采用量简定时测定水量变化；二是对于口径大于20cm的中大型蒸发器(池)，采用标尺(测针)测定水位变化。这两种方法测量精度虽然都比较高，但由于水面蒸发强度较小，它们都难以对水面蒸发的短时间尺度的变化过程进行测定或定量描述，且其本身的自动化程度较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的种种不足，提供一种消除降水影响的水面蒸发自动测定装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种消除降水影响的水面蒸发自动测定装置，其结构中包括称重装置和设置在此称重装置上方的蒸发器，蒸发器通过直流水泵及输水管路与地面上的储水池连通；在蒸发器旁侧设置有一组自动遮挡系统，此自动遮挡系统包含时间程序控制器、设置在时间程序控制器信号输入端的雨滴传感器、设置在时间程序控制器信号输出端的直流减速电机、与直流减速电机动力输出轴传动连接的旋转杆、固接在旋转杆末端的遮挡板；遮挡板的面积不小于所述蒸发器顶端面积。

作为本发明的一种优选技术方案，所述称重装置采用称重传感器，其通过支承架放置在储水池旁侧的水平地面上，称重传感器的量程为10kg，灵敏度为2.0mv/v，分辨率为0.417kg/mv、13.27mm/mv。

作为本发明的一种优选技术方案，所述称重装置上还设置有一组数据记录仪，此数据记录仪上设置有至少一路电压信号输入通道与所述称重传感器连接，电压信号输入通道的分辨率为0.001mv，数据记录仪上还设置有至少一路报警输出通道与所述直流水泵连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述雨滴传感器通过悬臂设置在一组支承柱的侧壁上，所述直流减速电机及其旋转杆、遮挡板均设置在所述支承柱的顶端，所述支承柱固定在所述称重装置旁侧的水平地面上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述直流减速电机的动力输出轴竖直设置，所述旋转杆固接在直流减速电机的动力输出轴上并沿水平方向延伸，在支承柱顶端设置有一组半球形凸起，所述旋转杆及其末端的遮挡板在高度上低于所述蒸发器的顶端1-5mm，所述半球形凸起的最高点高于蒸发器的顶端1-5mm，当所述旋转杆带动其末端的遮挡板向蒸发器运动时，首先经由所述半球形凸起，旋转杆及其末端的遮挡板被半球形凸起支撑抬升，在经过半球形凸起的最高点后旋转杆及其末端的遮挡板随即下沉并压紧封盖在所述蒸发器的顶端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述雨滴传感器通过导线与中间继电器连接，此中间继电器上设置有常开、常闭两组触头；相应设置两组时间程序控制器分别与所述中间继电器及所述直流减速电机并联连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述直流减速电机的转速设定为12rpm，所述时间程序控制器设定为每次通电后继电器的常开触头闭合2.5秒，对应直流减速电机的动力输出轴单次转动180度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述遮挡板为圆形平板。

作为本发明的一种优选技术方案，所述遮挡板为圆形平板，在其圆周设置有1-5mm的垂沿。

作为本发明的一种优选技术方案，其结构中还包括有一组太阳能供电装置，此太阳能供电装置由太阳能板、太阳能充电控制器、蓄电模块及直流稳压模块构成，其中直流稳压模块的规格为：功率10w，in9-18v，out12v。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明能够对不同时段内的水面蒸发量进行自动测定，不仅可以实现短时间尺度水面蒸发的自动测定，同时还可以避免降水的影响，具有自动化水平高、结构简单、使用方便、价格便宜的特点。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明的电路原理图。

图中：储水池（1）、直流水泵（2）、支承架（3）、称重装置（4）、蒸发器（5）、数据记录仪（6）、支承柱（7）、直流减速电机（8）、旋转杆（9）、遮挡板（10）、雨滴传感器（11）、中间继电器（12）、时间程序控制器（13）、半球形凸起（14）、太阳能供电装置（15）。

具体实施方式

以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场购买直接获得。

（一）、本发明设置有一组太阳能供电装置作为系统能源来源，其由50W的太阳能板、10A的太阳能充电控制器、48AH的电瓶及IN9-18V、OUT12V的直流稳压电源模块构成。

（二）、蒸发器的口径为20cm，皮重0.25kg，高12cm，坐落在距离地面70cm的支架上，下面放有称重传感器，称重传感器的量程为10kg，灵敏度为2.0mv/v，分辨率为0.417kg/mv，13.27mm/mv。

（三）、数据记录仪的供电为直流DC24v，具有4路电压信号输入通道（其中1路接受称重传感器输出的电压信号）、4路继电器报警输出通道（其中1路与直流水泵连接），其中电压信号输入通道的分辨率为0.001mv，蒸发器的测量精度可以达到0.0133mm。

（四）、直流水泵的供电为直流DC12V，功率25w，扬程3.0米，流量12L/min，当蒸发器内的水深低于2.0cm时，数据记录仪驱动继电器报警输出通道闭合，启动水泵给蒸发器灌水，当蒸发器内的水深达到10.0cm时，水泵自动停止抽水。具体的工作原理为称重传感器在直流DC12v电源的供电作用下，将蒸发器的重量信号转变为电压信号，并将该电压信号输送到数据记录仪的输入通道，数据记录仪在直流DC24v电源供电条件下，接收、储存称重传感器根据蒸发器重量大小发送回来的电压信号，同时该电压信号将与预先设定的报警电压值进行比较，当条件满足时，数据记录仪将驱动报警输出通道闭合，启动直流水泵为蒸发器灌水，此时称重称传感器的电压信号开始增加，而当电压信号增加到报警电压值与回差值之和时，直流水泵停止抽水。

（五）、直流减速电机供电为直流DC12v，12转/分钟，被固定在高90cm的固定杆上，并通过旋转杆驱动遮挡板转动，实现对蒸发器的适时遮挡，旋转杆长度为50cm，遮挡板直径为30cm，转动角度为180度。

（六）、雨滴传感器通过悬臂梁，被安装在固定杆上部的侧面，并通过导线与中间继电器输出板连接，中间继电器输出板在直流DC5v的供电条件下，根据有无发生降雨，分别驱动2个并联的时间程序控制器适时启闭。

（七）时间程序控制器为可以设置闭合、断开时间的数显可调时间继电器，供电电源为直流DC12v，预先设定的程序为每次通电后继电器的常开触头闭合2.5秒后断开。

（八）在系统通电之前，首先将遮挡板处于蒸发器的正上方，接通电源后，直流减速电机将驱动遮挡板逆时针转动180度，并较长时间处于此处。当有降雨发生时，中间继电器的常开触头闭合、常闭触头断开，时间程序控制器-1将被通电启动，并根据预先设定的程序，驱动直流减速电机顺时针转动180度，遮挡板位于蒸发器的正上方；当降雨结束时，中间继电器的常开、常闭触头复位，时间程序控制器-2将被通电启动，并根据预先设定的程序，驱动直流减速电机逆时针转动180度，遮挡板离开蒸发器的正上方。

（九）直流减速电机的动力输出轴竖直设置，旋转杆固接在直流减速电机的动力输出轴上并沿水平方向延伸，在支承柱顶端设置有一组半球形凸起，旋转杆及其末端的遮挡板在高度上低于所述蒸发器的顶端1-5mm，半球形凸起的最高点高于蒸发器的顶端1-5mm，当旋转杆带动其末端的遮挡板向蒸发器运动时，首先经由所述半球形凸起，旋转杆及其末端的遮挡板被半球形凸起支撑抬升，在经过半球形凸起的最高点后旋转杆及其末端的遮挡板随即下沉并压紧封盖在所述蒸发器的顶端；另外，遮挡板设置为为圆形平板，在其圆周设置有1-5mm的垂沿。

上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。