一种数控式全自动水面蒸发实时监测装置的制作方法

本发明涉及一种数控式全自动水面蒸发实时监测装置，属于水面蒸发监测技术领域。

背景技术：

e-601b型蒸发皿是根据一段时间蒸发皿内的水面高度下降的值作为蒸发量的参考数值的，测量时要求蒸发皿内的水位起始高度保持恒定，随着蒸发的进行，水面高度会不断下降，为了有效保障下次测量时蒸发皿内水面的起始高度值不改变，应该在每次蒸发值读数结束后给予补水操作，但是实际工作中，总是出现补水不及时的现象；由于蒸发皿上的溢流孔的存在，当风力过大时会影响水面高度的稳定并且导致蒸发皿内水体从溢流孔外溢；测量蒸发量时需要人工使用测针对一段时间内水面的高度变化进行测量，要求测针非常接近水面，不得产生水面干扰，实际工作中，由于人工操作熟练程度等原因总会难以避免的产生水面干扰，影响读数精度；有降雨产生时，雨水通过溢流孔漫溢出蒸发皿，需要记录溢流量，计算蒸发值，人力投入大过程繁琐且该过程中会产生误差；而且水面蒸发测量一般在每日8时进行，无法达到实时监测。

技术实现要素：

针对e-601b型蒸发皿在测量蒸发的过程中无法保持蒸发皿内起始水位恒定、无法实时监测、人工观测复杂、误差大等测量蒸发过程中存在的不足和缺陷问题；

本发明提供一种数控式全自动水面蒸发实时监测装置，可以保障测量蒸发时蒸发皿内起始水位保持恒定，能够对水面蒸发量进行实时监测，有效减少使用测针测量蒸发量时带来的误差、降低降雨时溢流量对蒸发量产生的影响，将相关实验数据进行远程传输，在保障实验数据的完整性与可靠性的同时，还可节省人力成本实现水面蒸发测量的全自动化。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种数控式全自动水面蒸发实时监测装置，包括水面蒸发测量系统和数据收集及监测系统；

所述水面蒸发测量系统包括：蒸发皿、用于为所述蒸发皿补水的自动补水瓶、用于保持所述蒸发皿中液面高度稳定的平衡器、以及用于测量所述平衡器溢流量的溢流筒，所述自动补水瓶底部连通所述平衡器的底部，所述平衡器底部连通所述蒸发皿的底部，所述平衡器中设置有溢流管，所述溢流管的下端穿过所述平衡器的底壁且位于所述溢流筒中；

所述水面蒸发测量系统还包括用于控制所述自动补水瓶向所述蒸发皿内进行补水的控制器；

所述数据收集及监测系统包括用于收集所述控制器数据的远程监测服务器。

作为上述技术方案的改进，还包括数据传输系统，所述数据传输系统包括用于与所述水面蒸发测量系统进行数据传输的远程遥测终端rtu、用于对所述控制器收集的数据进行整合的数据采集服务器、以及用于与所述数据收集及监测系统进行数据传输的数传电台二；

所述水面蒸发测量系统还包括用于向所述数据传输系统传输所述控制器收集的数据的数传电台一；

所述数据收集及监测系统还包括用于接收所述数据传输系统传输数据的gprs接收设备。

作为上述技术方案的改进，所述蒸发皿底部和所述平衡器底部之间通过连通管一连通，所述连通管一上设有阀门一；所述自动补水瓶底部和所述平衡器底部之间通过连通管二连通，所述连通管二上设有阀门二；

所述自动补水瓶中设置有液位传感器一，所述自动补水瓶的顶部设置有排气管，所述排气管上设置有阀门三；所述溢流筒中设置有液位传感器二；

所述控制器接收所述液位传感器一和所述液位传感器二的信号且控制所述阀门一、所述阀门二以及所述阀门三的通断。

作为上述技术方案的改进，所述自动补水瓶中设置有进气管，所述进气管的上端伸出所述自动补水瓶的顶部且连通外界大气，所述进气管的下端与所述蒸发皿内的液面、以及所述溢流管的上端处于同一水平面。

作为上述技术方案的改进，所述溢流筒的底部设置有出水口，所述出水口上设置有阀门四，且所述阀门四的通断由所述控制器控制。

作为上述技术方案的改进，所述自动补水瓶的底部还连接进水管，所述进水管的另一端连接补水泵，所述补水泵的停启由所述控制器控制。

作为上述技术方案的改进，所述蒸发皿为e-601b型蒸发皿改装而成，去除e-601b型蒸发皿上的溢流孔，且在所述蒸发皿的侧壁上添加连接所述连通管一的孔洞。

作为上述技术方案的改进，所述自动补水瓶为马氏瓶改装而成，所述自动补水瓶上印有用于读取水位高度的补水刻度尺。

作为上述技术方案的改进，所述溢流筒上印有用于读取水位高度的溢流刻度尺。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

1、在自动补水瓶进水管上安装补水泵，并在相应连通管、排气管和出水口上安装电磁阀，通过控制器操控补水泵及阀门及时按需向自动补水瓶内进行补水，有效保障自动补水瓶对蒸发皿补水，保证蒸发测量的准确进行，无需人工干预实现蒸发测量的全自动化；

2、数据采集服务器会实时记录自动补水瓶和溢流筒中液位传感器数据，并通过预先设定的软件程序，采用人工智能模糊控制算法，计算出每日水面蒸发量、溢流量，在保障数据完整可靠的同时，节约了人力成本；

3、数据传输系统将数据采集服务器中数据进行处理，整合后发送至远端数据收集及监测系统，以实现水面蒸发数据的实时传输及在线监测。

附图说明

图1为本发明所述的一种数控式全自动水面蒸发实时监测装置结构示意图；

附图标记说明：1、水面蒸发测量系统；2、数据传输系统；3、数据收集及监测系统；4、蒸发皿；5、平衡器；6、自动补水瓶；7、阀门一；8、连通管一；9、阀门二；10、连通管二；11、进气管；12、排气管；13、阀门三；14、液位传感器一；15补水刻度尺；16、进水管；17、平衡水位线；18、补水泵；19、控制器；20、数传电台一；21、溢流管；22、液位传感器二；23、溢流筒；24、电磁阀四；25、排水管；26、溢流刻度尺；27、数传电台二；28、数据采集服务器；29、远程遥测终端rtu；30、gprs接收设备；31、远程监测服务器。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

如图1所示，为本发明所述的一种数控式全自动水面蒸发实时监测装置结构示意图。

本实施例所提供的一种数控式全自动水面蒸发实时监测装置，包括：水面蒸发测量系统1、数据传输系统2、数据收集及监测系统3，水面蒸发测量系统通过无线通讯的数传电台一20向数据传输系统2传输数据，数据传输系统2通过数传电台二27向数据收集及监测系统3传输数据；

水面蒸发测量系统1包括蒸发皿4、自动补水瓶6以及连接在蒸发皿4和自动补水瓶6之间的平衡器5；蒸发皿4和平衡器5之间通过连通管一8连通，连通管一8上设有阀门一7；自动补水瓶6和平衡器5之间通过连通管二10连通，连通管二10上设有阀门二9；自动补水瓶6的底部设有进水管16，进水管16连接补水泵18；自动补水瓶6的顶部还设有进气管11和排气管12，排气管上还设有阀门三13；平衡器5还外接有溢流筒23，溢流筒23底部设有出水口25；出水口23上设有阀门四24；

数据传输系统2包括数传电台二27、数据采集服务器28、远程遥测终端rtu29，数传电台二27、数据采集服务器28、远程遥测终端rtu29之间通过信号电缆连接；

数据收集及监测系统3包括通过信号电缆连接的gprs接收设备30以及远程监测服务器31。

蒸发皿4为常规e-601b型蒸发皿改造所得，去除常规e-601二型蒸发皿上的溢流孔，在其筒壁上添加孔洞以连接连通管一8。

自动补水瓶6为马氏瓶改造所得，用于为蒸发皿5补水。

自动补水瓶6瓶体上印有补水刻度尺15，溢流筒23上印有溢流刻度尺26，用于人工读取水位高度；自动补水瓶6内装有液位传感器一14，溢流筒23内装有液位传感器二22，用于自动监测水位。

平衡器5用于保持蒸发皿5的液面稳定，并将高于预定液面高度的水从溢流管21溢流出去，然后通过溢流筒23进行定量。

自动补水瓶6中进气管11下端口、平衡器5内液面和蒸发皿4内液面在同一水平面。

阀门一7、阀门二9、阀门三13、阀门四24均为电磁阀，接收控制器19的电信号进行打开、闭合操作。

补水泵18接收控制器9的电信号进行开始、停止补水操作。

控制器19根据自动补水瓶6内液位传感器一14和溢流筒23内液位传感器二22的数据信号控制阀门一7、阀门二9、阀门三13、阀门四24和补水泵18。

数据传输系统2的数据采集服务器28及远程遥测终端rtu29，接收数传电台一20传输的液位变化数据并进行处理后，通过数传电台二27将数据传输给数据收集及监测系统3。

本发明在工作时，整个装置处于动态平衡状态。蒸发皿4和平衡器5内液面与自动补水瓶6进气管11下端口与平衡水位线17平齐，当蒸发皿4内水位因蒸发作用降低时，在大气压强作用下自动补水瓶6内的水通过连通管二10、平衡器5和连通管一8向蒸发皿4内补水。此时自动补水瓶6内液位传感器一14将水位变化信号数据传递至控制器19，经数传电台一20将信号数据传递至数据传输系统2，经数据传输系统2收集整合后，通过gprs网络传输至数据收集及监测系统3，对潜水蒸发相关数据进行远程收集与在线实时监控。

当自动补水瓶6内水位因向蒸发皿4内补水降低至阈值时，控制器19接收自动补水瓶6内水位传感器一14信号，控制关闭阀门一7和阀门二9和打开阀门三13，之后控制器19控制打开补水泵18对自动补水瓶6补水，当控制器19接收到液位传感器一14反馈信号数据达到最大水位设定值时，控制器19控制关闭补水泵18、阀门三13，打开阀门一7和阀门二9，将水位变化信号数据经数传电台一20将信号数据传递至数据传输系统2，经数据传输系统2收集整合后，通过gprs网络传输至数据收集及监测系统3，完成自动补水过程。

当有降雨落入蒸发皿4中时，在大气压强作用下雨水通过连通管一8流入平衡器5，在通过平衡器5中溢流管21进入溢流筒23，当控制器19接收到溢流筒23内水位传感器二22信号数据达到设定值时，控制器19控制打开阀门四24，排出溢流水；当水位传感器二22信号数据达到阈值时，控制器19控制关闭阀门四24，该过程水位传感器二22信号数据经数传电台一20将信号数据传递至数据传输系统2，经数据传输系统2收集整合后，通过gprs网络传输至数据收集及监测系统3，完成溢流量监测过程。

当控制器19出现故障时或其它原因造成装置无法进行自动化监测时，可人工操作补水泵18进行补水，并通过补水刻度尺15和溢流刻度尺26记录数据，保证蒸发测量继续进行；装置正常工作时，也可将人工通过刻度尺测量蒸发数据与自动计量蒸发数据进行对比校核。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。