一种降雨与水面蒸发一体化自动测定装置的制作方法

本实用新型涉及生态环境监测技术领域，尤其涉及一种适于野外实测使用的多功用一体化测量装置系统。

背景技术：

降雨与水面蒸发监测是生态环境监测的重要内容，同时也是开展较早的要素。

降雨是指在大气中冷凝的水汽以不同方式下降到地球表面的天气现象，降雨监测是在时间和空间上所进行的降水量和降水强度的观测，测量方法包括用雨量器直接测定方法以及用天气雷达、卫星云图估算降水的间接方法。传统雨量器，也就是最早的雨量器，主要由承水器（漏斗）、储水筒（外筒）、储水瓶组成，并配有与其口径成比例的专用量杯，主要用于一段时间内的降雨总量的测量，无法完成过程监测，也就是无法对不同时刻降雨强度进行测定，并且需要及时进行清理，否则会影响后续的使用。随着科学技术的不断进步，特别是信息化技术的高速发展，降雨过程自动监测手段也有了长足的进步，目前常见的有虹吸式降雨过程自动监测装置、称重式降雨自动监测装置、翻斗式降雨自动监测装置。

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。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。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种降雨与水面蒸发一体化自动测定装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种降雨与水面蒸发一体化自动测定装置，其结构中包括底座；此底座上水平并列设置有通过水平连通管连通的蒸发皿和调节池；所述调节池上方设置主测桶，调节池与主测桶之间通过一组浮球阀动态连通；所述主测桶上方设置承雨器，此承雨器的上端设置有广口开口，此广口开口向下逐渐变径连接至其下方的直通管，此直通管的上端开口处设置有浮动球，直通管的下端延伸至主测桶的顶端开口；所述主测桶内部还设置有一组与可编程控制器通信连接的水位传感器；主测桶一侧设置有一组底部带有水泵的储水桶，所述水泵与所述可编程控制器通信连接，且在水泵上安装有通向主测桶顶端开口的导水管；主测桶下端侧壁上还设置有一组与可编程控制器通信连接的排水用电磁阀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，在所述主测桶底端与所述调节池顶端的相对应位置同时开设有一组圆形开孔，所述浮球阀包括浮子及设置在浮子上沿竖直方向向上延伸的锥形杆，此锥形杆的顶端自上向下呈正圆锥形设置，且正圆锥体的大小与所述主测桶底端、调节池顶端开设的圆形开孔相适应。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述锥形杆的顶部尖端还设置有一根定位杆，此定位杆向上延伸贯穿主测桶底端与调节池顶端开设的圆形开孔。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述浮动球采用空心塑料球。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述蒸发皿的内部设置有一个上下可调的溢水管，使得其内部水位不高于所述溢水管的顶端高度。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述可编程控制器至少具有4路继电器报警输出通道、4路电压信号输入通道；且其中电压信号输入通道的分辨率不低于0.001mv，以保障蒸发皿的测量精度。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述水位传感器为设置在所述主测桶底部的压力型水位传感器。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电磁阀采用常闭式电磁阀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述底座采用稳固定位在地基上的垫板。

作为本实用新型的一种优选技术方案，该装置中还设置有直流电源系统，其由依次连接的太阳能板、太阳能充电控制器、电瓶及直流稳压电源模块组成，直流稳压电源模块通过电线分别与所述可编程控制器、水位传感器及电磁阀连接提供直流电。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型原创设计了一种适于野外实测使用的多功用一体化测量装置系统，能够实现降雨与水面蒸发的一体化自动测定，尤其能够实现对不同时段内的降雨与水面蒸发量的自动测定；不仅可以同时实现短时间尺度降雨与水面蒸发的自动测定，同时还可以做到无人坚守条件下的长期使用；另外，本实用新型设计研发的装置系统同时还具有自动化水平高、结构简单、使用方便、价格便宜的普遍优点。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施方式的结构示意图。

图2是浮球阀部分的剖视结构示意图。

图3是本实用新型的电器控制原理简图。

图中：底座1；蒸发皿2；溢水管3；连通管4；调节池5；浮球阀6；圆形开孔61；浮子62；锥形杆63；定位杆64；主测桶7；承雨器8；直通管9；浮动球10；水位传感器11；电磁阀12；储水桶13；水泵14；导水管15；可编程控制器16。

具体实施方式

以下实施例详细说明了本实用新型。本实用新型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。

实施例1、系统装置的构成

本实施例的降雨与水面蒸发一体化自动测定装置，其结构中包括垫板；在垫板底座上水平并列设置有通过水平连通管4连通的蒸发皿2和调节池5，蒸发皿2的内部设置有一个上下可调的溢水管3，使得其内部水位不高于溢水管3的顶端高度；调节池5上方设置主测桶7，调节池5与主测桶7之间通过一组浮球阀6动态连通，其中，浮球阀6的具体设置方式为：在主测桶7底端与调节池5顶端的相对应位置同时开设有一组圆形开孔61，浮球阀6包括浮子62及设置在浮子62上沿竖直方向向上延伸的锥形杆63，此锥形杆63的顶端自上向下呈正圆锥形设置，且正圆锥体的大小与主测桶7底端、调节池5顶端开设的圆形开孔61相适应，进一步，锥形杆63的顶部尖端还设置有一根定位杆64，此定位杆64向上延伸贯穿主测桶7底端与调节池5顶端开设的圆形开孔61。

主测桶7上方设置承雨器8，此承雨器8的上端设置有广口开口，此广口开口向下逐渐变径连接至其下方的直通管9，此直通管9的上端开口处设置有浮动球10，此浮动球采用空心塑料球如乒乓球，同时在其上方还设置有一层过滤网，直通管9的下端延伸至主测桶7的顶端开口；主测桶内部还设置有一组与可编程控制器16通信连接的水位传感器11，此水位传感器11为设置在主测桶7底部的压力型水位传感器；主测桶7一侧设置有一组底部带有水泵14的储水桶13，水泵14与可编程控制器16通信连接，且在水泵14上安装有通向主测桶7顶端开口的导水管15；主测桶7下端侧壁上还设置有一组与可编程控制器16通信连接的排水用电磁阀12，电磁阀12采用常闭式电磁阀。

实施例2、系统参数设置

（一）、直流电源系统由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）、承雨器的上口径为20cm，浮动球采用乒乓球，其上再设置一层滤网。

（三）、主测桶的内径为20cm，高100cm。

（四）、蒸发皿的口径为20cm，皮重0.25kg，高12cm。

（五）、可编程控制器的供电为直流DC24v，具有4路继电器报警输出通道、4路电压信号输入通道，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。

（六）、水泵的供电为直流DC12V，功率25w，扬程3.0米，流量12L/min，当主测桶内的水深低于5.0cm时，可编程控制器驱动继电器报警输出通道闭合，启动水泵给主测桶灌水，当主测桶内的水深达到90.0cm时，水泵自动停止抽水。

（七）、电磁阀，为常闭式电磁阀，内径为25mm，安装在主测桶侧壁的下方，供电为DC12V，用于主测桶内雨水的自动排放。当主测桶内的水深高于95cm时，可编程控制器驱动继电器报警输出通道闭合，打开电磁阀放水，当主测桶内的水深低于50cm时，水泵电磁阀关闭停止放水。

实施例3、系统工作原理说明

降雨自动测定系统的工作原理为，当有降雨发生时，雨水会通过一定截面积的承雨器进入到主测桶中，其阶段降雨量与降雨强度由水位变化来计算求得，而水位变化将通过水位传感器与记录仪来测定完成。如果发生持续降雨时间较长，阶段降雨量较大，出现主测桶内的雨水接近上口时，可编程控制器的控制模块，将根据预先设定的报警值驱动电磁阀打开放水，并及时根据预先设置的回差值关闭电磁阀。

水面蒸发自动测定系统的工作原理为，当有水面蒸发发生时，蒸发皿中的水位会下降，由于连通器原理，调节池内的水位也会随之下降，而浮球阀将会打开，主测桶内的水进入到调节池中，从而保证蒸发皿内的水位总在同一个高度。如果发生长时间无降雨，出现主测桶内的水位持续下降接近于零时，可编程控制器的控制模块，将根据预先设定的报警值驱动水泵开启抽水，并及时根据预先设置的回差值关闭水泵。

综上3实施例可见，本实用新型设计了一种适于野外实测使用的多功用一体化测量装置系统，能够实现降雨与水面蒸发的一体化自动测定，尤其能够实现对不同时段内的降雨与水面蒸发量的自动测定；不仅可以同时实现短时间尺度降雨与水面蒸发的自动测定，同时还可以做到无人坚守条件下的长期使用。

上述描述仅作为本实用新型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。