一种风向风力修正的雨量监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种风向风力修正的雨量监测装置，属于测雨量设备技术领域。

背景技术：

目前的立柱式雨量监测仪器，均采用竖直安装，开口水平向上，对于横风作用下雨量测量误差很大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种风向风力修正的雨量监测装置，能够减少有风条件下雨量测量误差。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种风向风力修正的雨量监测装置，包括敞口的雨量筒与安装定位支座，所述安装定位支座中心连接有横梁转轴，横梁转轴连接横梁转动支撑，所述横梁转动支撑在外力作用下以横梁转轴为中心旋转；

所述雨量筒的上部两侧连接有水平支撑转轴，雨量筒在外力作用下以水平支撑转轴为中心转动，转动角度与风级大小成正比，水平支撑转轴通过竖直支撑与横梁转动支撑连接。

优选地，所述安装定位支座用于将一种风向风力修正的雨量监测装置安装并固定在雨量测量位置。

进一步地，所述水平支撑转轴所在直线与横梁转动支撑所在直线垂直正交。

进一步地，所述水平支撑转轴连接在雨量筒的上半部分外筒体两侧。

进一步地，所述雨量筒的筒底设有电磁阀，用于及时排空雨量筒。

优选地，所述电磁阀在雨量筒内雨量超过一定质量时打开，用以保证雨量筒内积水量在一定范围内。

优选地，所述电磁阀在非雨天打开，用以保证雨量筒内无积水。

进一步地，所述雨量筒外壁上装有振动及倾斜传感器，所述振动及倾斜传感器用于测量雨量筒的振动频率和倾斜度。

进一步地，所述雨量筒外壁上均匀安装有4个振动及倾斜传感器。

优选地，所述振动及倾斜传感器为mems传感器。

进一步地，所述安装定位支座外壁上装有力矩传感器，所述力矩传感器用于测量雨量筒的力矩，得到雨量筒的力矩变化。

进一步地，所述力矩传感器有1个。

优选地，所述力矩传感器为mems传感器。

进一步地，所述外力作用为不同风向的风力作用。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型提供的雨量筒的两侧连接有水平支撑转轴，雨量筒在外力作用下以水平支撑转轴为中心转动，转动角度与风级大小成正比，还包括安装定位支座，所述安装定位支座中心连接有横梁转轴，横梁转轴连接横梁转动支撑，所述横梁转动支撑在外力作用下以横梁转轴为中心旋转，雨量筒能够在不同风向的风力作用下旋转倾斜，使雨量筒的承雨口能够对准雨滴降落的方向，减少有风条件下雨量筒的测量误差。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种风向风力修正的雨量监测装置的无风条件下装置示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种风向风力修正的雨量监测装置的有风条件下装置示意图。

图中：1、雨量筒；2、水平支撑转轴；3、竖直支撑；4、横梁转动支撑；5、横梁转轴；6、安装定位支座；7、振动及倾斜传感器；8、力矩传感器；9、承雨口；10、风向。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

如图1、图2所示，本实用新型提供了一种风向风力修正的雨量监测装置，包括敞口的雨量筒和安装定位支座，安装定位支座用于将一种风向风力修正的雨量监测装置安装并固定在雨量测量位置。安装定位支座中心连接有横梁转轴，横梁转轴连接横梁转动支撑，横梁转动支撑在外力作用下以横梁转轴为中心旋转；雨量筒的上部两侧连接有水平支撑转轴，雨量筒在外力作用下以水平支撑转轴为中心转动，水平支撑转轴通过竖直支撑与横梁转动支撑连接。

需要说明的是，一般情况下外力作用为不同风向的风力作用。

雨量筒顶部敞口处有承雨口，雨量筒的筒底设有用于及时排空雨量筒的电磁阀。电磁阀在雨量筒内雨量超过一定质量时打开，用以保证雨量筒内积水量在一定范围内。电磁阀在非雨天打开，用以保证雨量筒内无积水。

需要说明的是，水平支撑转轴连接在雨量筒的上半部分外筒体两侧，在风的作用下，雨量筒旋转将承雨口正对雨滴降落方向。水平支撑转轴所在直线与横梁转动支撑所在直线垂直正交，能够保证承雨口正对雨滴降落方向时，横梁转动支撑受力均匀，不会以横梁转轴为中心旋转，影响雨量测量，增加误差。

雨量筒外壁上均匀安装有4个振动及倾斜传感器，振动及倾斜传感器用于测量雨量筒的振动频率和倾斜度。振动及倾斜传感器为mems传感器。

安装定位支座外壁上装有1个力矩传感器，力矩传感器用于测量雨量筒的力矩，得到雨量筒的力矩变化。力矩传感器为mems传感器。

使用一种风向风力修正的雨量监测装置时，将水平面数值化：按上北下南左西右东为坐标方向将水平面进行360°数值化，以俯视雨量监测时的顺时针方向每一度为一个单位进行数值化，其中正北方向为0°对应数值为0、正东方向为90°对应数值为90，并水平面数值作为长短时记忆模型（lstm）的输入。lstm的输出为降雨量，输入为雨量筒的振动频率、倾斜度、力矩以及风力和风向及其时间1阶和2阶导数。

在室内模拟不同风场和降雨强度组合率定lstm：将振动、倾斜传感器和力矩传感器测量雨量筒的振动频率、倾斜度和力矩以及模拟中的风力和风向输入lstm的输入端，将对应的降雨量输入lstm网络模型的输出端。

在室外工作时，将安装定位支座固定在雨量测量位置。使用已经率定完成的lstm，将野外实测的振动频率、倾斜度、力矩、风力和风向及其时间1阶和2阶导数自动输入模型，lstm网络模型输出真实降雨量。

lstm输出真实降雨量为短时区间内的动态降雨量，通过累积整个时段中各子区间的真实降雨量得到整个时间段的累积降雨量。

与现有技术相比，本实用新型结构简单、能够考虑风向变化，减少有风条件下雨量筒的测量误差。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种风向风力修正的雨量监测装置，包括敞口的雨量筒，其特征在于，还包括安装定位支座，所述安装定位支座中心连接有横梁转轴，横梁转轴连接横梁转动支撑，所述横梁转动支撑在外力作用下以横梁转轴为中心旋转；

所述雨量筒的上部两侧连接有水平支撑转轴，雨量筒在外力作用下以水平支撑转轴为中心转动，转动角度与风级大小成正比，水平支撑转轴通过竖直支撑与横梁转动支撑连接。

2.根据权利要求1所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述水平支撑转轴连接在雨量筒的上半部分外筒体两侧。

3.根据权利要求1所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述水平支撑转轴所在直线与横梁转动支撑所在直线垂直正交。

4.根据权利要求1所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述雨量筒的筒底设有电磁阀，用于及时排空雨量筒。

5.根据权利要求1所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述雨量筒外壁上装有振动及倾斜传感器，所述振动及倾斜传感器用于测量雨量筒的振动频率和倾斜度。

6.根据权利要求5所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述雨量筒外壁上均匀安装有4个振动及倾斜传感器。

7.根据权利要求1所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述安装定位支座外壁上装有力矩传感器，所述力矩传感器用于测量雨量筒的力矩，得到雨量筒的力矩变化。

8.根据权利要求7所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述力矩传感器有1个。

9.根据权利要求1所述的风向风力修正的雨量监测装置，其特征在于，所述外力作用为不同风向的风力作用。

技术总结
一种风向风力修正的雨量监测装置，包括敞口的雨量筒与安装定位支座，安装定位支座中心连接有横梁转轴，横梁转轴连接横梁转动支撑，横梁转动支撑在不同风向的风力作用下以横梁转轴为中心旋转；雨量筒的上部两侧连接有水平支撑转轴，雨量筒在外力作用下以水平支撑转轴为中心转动，转动角度与风级大小成正比，水平支撑转轴通过竖直支撑与横梁转动支撑连接，从而使得承雨口始终正对雨滴降落方向。本实用新型提供的一种风向风力修正的雨量监测装置结构简单，能够减少有风条件下雨量筒的测量误差。

技术研发人员：方卫华;杨浩东;李东;李玉梅;卢涛
受保护的技术使用者：水利部南京水利水文自动化研究所
技术研发日：2021.01.25
技术公布日：2021.08.13