一种便携式高精度雨量数据采集设备检测仪的制作方法

本实用新型涉及泥石流雨量检测设备技术领域，具体是涉及一种便携式高精度雨量数据采集设备检测仪。

背景技术：

随着人类社会经济的高速发展，人类活动的规模和强度逐渐增加，导致人类与自然之间的矛盾愈演愈烈，地质灾害发生频率显著增加。频发的地质灾害给人类的生产生活和财产安全带来了巨大威胁和损失，而降雨又是重大地质自然灾害的最主要诱因之一。因此，准确计量危险地区的降雨速度以及降雨量成为了判断和预报相应区域是否有发生洪涝、滑坡、泥石流等自然灾害的重要数据依据。同时，降水量是形成洪涝灾害的重要因素。准确地监测降水量，并开展预测预报工作，是预防洪涝灾害的重要非工程性措施之一。气象台(站)对降水的观测经历了人工测量到虹吸式雨量传感器测量直到现在使用翻斗式雨量传感器和称重式雨量传感器来探测降水量，数次的仪器变革更新实现了降水量观测的连续化和精准度，还减轻了台站人员的工作量。自动雨量站是用于测量并记录各种雨量信息的综合观测仪器。具有抗干扰能力强，全户外设计，测量精度高，存储容量大，方便组网，全自动无人值守，运行稳定等特点。目前，生产雨量计的厂家众多，自动雨量站只有在出厂时进行精度及准确度的检查，但在运输、安装、调试及运行过程中均存在不同程度的“损伤”，自动雨量站的遥测设备系无人看管，缺乏维护与清理，集雨口若被泥浆、树叶等杂物覆盖堵塞，会造成雨水淤积，导致降水不能实时滴入漏斗，从量上和时间上对降雨的记录及信息传输造成较大影响；淤积的雨水会缓慢下渗滴入漏斗，使得遥测降雨历时被强行拉长，降雨量也发生变化，且雨量站又必须长时间的在户外恶劣的环境中连续工作，所以定期检测雨量计的准确性就变的尤为重要了，然而目前国内外还没有这方面的相关研究及产品。

SL21-2006《降雨量观测规范》中要求雨量计的测量准确度用计算误差来表示，其计算式如为：E＝[(P_i-P_s)/P_s]*100％，E为计算误差(％)，其中P_i为雨量计记录降雨量(mm)；P_s一起排出水量(mm)。当降雨强度在0.01mm/min～4.00mm/min范围内变化时，采用人工注水滴定检测的计量误差应在±4％之间。

自动雨量站在安装、调试、运行过程中均会不同程度的造成较大误差，但雨量值却是目前国内外突发地质灾害及山洪灾害监测预警至关重要的指标参数，尤其是针对泥石流灾害，同时，自动雨量站也是目前北京地区突发地质灾害及山洪灾害监测系统中安装数量最多的监测设备类型。

技术实现要素：

本实用新型针对自动雨量站在使用过程中存在无法检测、粗暴检测或简易检测等问题，提供一种便携式高精度雨量数据采集设备检测仪，以确保泥石流雨量监测数据的准确性，提升泥石流监测预警技术水平。

本实用新型的技术方案是:一种便携式高精度雨量数据采集设备检测仪，主要包括储水箱、水管、定量水泵、上水系统、流量传感器、PLC、电源、人机操作界面、降雨装置；所述储水箱通过所述水管连接至所述定量水泵，在水管上设有阀门、过滤器以及温度检测传感器，定量水泵连接至所述流量传感器，流量传感器再连接至所述上水系统，上水系统将从流量传感器输出的水全部均匀持续的传送到待检测雨量计里，所述降雨装置设在上水系统与待检测雨量计之间，为待检测设备提供均匀降雨，所述温度检测传感器、定量水泵、上水系统、流量传感器均连接至所述PLC，PLC再与所述人机操作界面连接，所述温度检测传感器、定量水泵、上水系统、流量传感器、PLC、人机操作界面均与电源相连。流量传感器实时检测通过液体的流量数据，并将数据转换为脉冲信号或者模拟量电流信号发送给所述PLC，电源负责给整个系统提供稳定的电力支持，所述PLC接受人机操作界面上的设定指令，将流量和控制的相关结果输出给人机操作界面，根据指令输出控制信号给定量水泵，使定量水泵按照人工设定工作，接收流量传感器的输入信号，并将其计算转换为PLC所需的数据并输出；所述人机操作界面为系统的操作面板，是操作者与系统的交互接口，主要负责对控制系统进行设定，人工控制系统的启停，输入液体流量、总量等控制指令，并且显示系统所需的流量、总量、压力、温度等信息。

进一步地，在上述方案中，所述降雨装置包括降雨供水阀门、降雨供水管和降雨喷头，降雨供水管与所述上水系统连接，所述降雨供水阀门设在降雨供水管上，所述降雨喷头设在降雨供水管的末端。

进一步地，在上述方案中，所述定量水泵是一种高精度的可控流量的水泵，可以按照系统指令输出一定流量的液体介质，流量可调。

进一步地，在上述方案中，所述流量传感器采用小流量高精度流量传感器，实时检测通过液体的流量数据，并将数据转换为脉冲信号或者模拟量电流信号发送给PLC。流量传感器实际作为直接测量系统，反应了当前的真实流量，实现了系统的闭环控制，形成负反馈控制系统；PLC将指令流量与流量传感器的反馈流量值实时进行比较，结合二者差值调整对定量水泵的输出，从而动态控制系统的流量，达到高精度的流量控制。

进一步地，在上述方案中，所述人机操作界面的系统界面中包括显示窗口、流量输入设置系统、输出值设置、数字按钮、控制按钮。

本实用新型的使用方法如下：

S1：根据现场调查和收集的已有自动雨量站的资料数据，确定需要检测的雨量站的具体位置；

S2：将所述便携式高精度雨量数据采集检测装置储水、充电、调试及完成检测；

S3：将所述便携式高精度雨量数据采集检测装置带至需检测的自动雨量站位置，打开电源，设置好PLC和人机操作界面，设定需检测雨量值，设置定量水泵，进行降雨模拟方式；

S4：降雨模拟方式结束，完成降雨量检测数据采集与记录工作，关闭电源；

S5：每个检测点重复上述工序，每个检测点至少完成3次检测工作；

S6：自动雨量站监测数据准确度计算，给出检测结果为合格或不合格。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的便携式高精度雨量数据采集设备检测仪具有先进、高精度、合理可行等优点，对自动雨量站进行准确度检测功能，从而达到提高突发地质灾害及山洪灾害雨量监测数据的准确性，为地方政府防灾减灾工作提供切实有效的依据，切实保障北京山区受灾害威胁的人民群众生命财产安全。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是人机操作界面的系统界面示意图；

图3是本实用新型的检测结果示意图。

其中，1-储水箱、2-水管、3-阀门、4-过滤器、5-温度检测传感器、6-定量水泵、7-上水系统、8-流量传感器、9-PLC、10-电源、11-人机操作界面、12-降雨装置、13-降雨供水阀门、14-降雨供水管、15-降雨喷头、16-待检测雨量计、17-显示窗口、18-流量输入设置系统、19-输出值设置、20-数字按钮、21-控制按钮。

具体实施方式

如图1所示的一种便携式高精度雨量数据采集设备检测仪，主要包括储水箱1、水管2、定量水泵6、上水系统7、流量传感器8、PLC9、电源10、人机操作界面11、降雨装置12；所述储水箱1通过所述水管2连接至所述定量水泵6，在水管2上设有阀门3、过滤器4以及温度检测传感器5，定量水泵6连接至所述流量传感器8，流量传感器8再连接至所述上水系统7，上水系统7将从流量传感器8输出的水全部均匀持续的传送到待检测雨量计16里，所述降雨装置12设在上水系统7与待检测雨量计16之间，为待检测设备提供均匀降雨，所述温度检测传感器5、定量水泵6、上水系统7、流量传感器8均连接至所述PLC9，PLC9再与所述人机操作界面11连接，所述温度检测传感器5、定量水泵6、上水系统7、流量传感器8、PLC9、人机操作界面11均与电源10相连。流量传感器8实时检测通过液体的流量数据，并将数据转换为脉冲信号或者模拟量电流信号发送给所述PLC9，电源10负责给整个系统提供稳定的电力支持，所述PLC9接受人机操作界面11上的设定指令，将流量和控制的相关结果输出给人机操作界面11，根据指令输出控制信号给定量水泵6，使定量水泵6按照人工设定工作，接收流量传感器8的输入信号，并将其计算转换为PLC9所需的数据并输出；所述人机操作界面11为系统的操作面板，是操作者与系统的交互接口，主要负责对控制系统进行设定，人工控制系统的启停，输入液体流量、总量等控制指令，并且显示系统所需的流量、总量、压力、温度等信息。

其中，降雨装置12：包括降雨供水阀门13、降雨供水管14和降雨喷头15，降雨供水管14与所述上水系统7连接，所述降雨供水阀门13设在降雨供水管14上，所述降雨喷头15设在降雨供水管14的末端。

定量水泵6是一种高精度的可控流量的水泵，可以按照系统指令输出一定流量的液体介质，流量可调。流量传感器8采用小流量高精度流量传感器，实时检测通过液体的流量数据，并将数据转换为脉冲信号或者模拟量电流信号发送给PLC9。流量传感器8实际作为直接测量系统，反应了当前的真实流量，实现了系统的闭环控制，形成负反馈控制系统；PLC9将指令流量与流量传感器8的反馈流量值实时进行比较，结合二者差值调整对定量水泵6的输出，从而动态控制系统的流量，达到高精度的流量控制。

人机操作界面11的系统界面中包括显示窗口17、流量输入设置系统18、输出值设置19、数字按钮21、控制按钮21。显示窗口17上显示水量和时间，流量输入设置系统18上包含小雨、中雨、大雨、暴雨四个设置，输出值设置19上包含流速、流量、累计、总量四个设置，数字按钮20包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、0这十个数字按钮，控制按钮21上包含启动、停止、清零、打印和电源按钮。

具体使用方法如下：

S1：根据现场调查和收集的已有自动雨量站的资料数据，确定需要检测的雨量站的具体位置；

S2：将所述便携式高精度雨量数据采集检测装置储水、充电、调试及完成检测；

S3：将所述便携式高精度雨量数据采集检测装置带至需检测的自动雨量站位置，打开电源，设置好PLC9和人机操作界面11，设定需检测雨量值，设置定量水泵6，进行降雨模拟方式；

S4：降雨模拟方式结束，完成降雨量检测数据采集与记录工作，关闭电源；

S5：每个检测点重复上述工序，每个检测点至少完成3次检测工作；

S6：自动雨量站监测数据准确度计算，给出检测结果为合格或不合格。

利用上述检测装置及方法，通过于2016.7.10-2016.7.14与2016.8.10-2016.8.14两次对北京市房山区佛子庄乡、河北镇、史家营乡、青龙湖镇、南窖乡及蒲洼乡6个乡镇的30台自动雨量计进行了准确度测试，测试结果见表1及图3。

表1自动雨量精度检测仪测试结果

按照SL21-2006《降雨量观测规范》中要求雨量计的测量准确度误差应控制在±4％之间，可以看出，第一次检测的30个雨量站中，有7处超过了标准要求，分别为房山区佛子庄乡陈家坟村白湖沟自动雨量计(测试误差-5.4％)、房山区佛子庄乡北窖村东沟自动雨量计(测试误差-7.3％)、房山区佛子庄乡上英水村大港沟自动雨量计(测试误差6.9％)、房山区史家营乡大村涧村无名沟自动雨量计(测试误差-4.8％)、房山区史家营乡金鸡台村金鸡台北沟自动雨量计(测试误差-4.6％)、房山区史家营乡秋林铺村庄户港子沟自动雨量计(测试误差-4.6％)及房山区南窖乡三合村青港沟自动雨量计(测试误差-5.8％)；第二次检测的30个雨量站中，有4处超过了标准要求，分别为房山区佛子庄乡上英水村大港沟自动雨量计(测试误差-4.9％)、房山区史家营乡莲花庵村五矿沟自动雨量计(测试误差-5.3％)、房山区史家营乡大村涧村无名沟自动雨量计(测试误差-5.2％)及房山区南窖乡大西沟村无名沟自动雨量计(测试误差-6.0％)。因此，监测单位及研究单位可以根据检测的结果对以上11处雨量计进行检查维护，从而获取更加准确的降雨量数据。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。