一种基于光伏-PVDF膜发电的高精度翻斗式雨量计

本技术涉及雨量计领域，尤其是涉及一种基于光伏-pvdf膜发电的高精度翻斗式雨量计。

背景技术：

1、翻斗式雨量计是一种用于测量降雨量的仪器。测量时，雨水通过漏斗进入翻斗，当翻斗中的雨水累积到一定量时，雨水的重力使翻斗翻转，翻斗每翻转一次，就使电路接通一次并向记录器输送一个脉冲信号，记录器进行计数。雨量越大，翻斗翻转的频率越高，从而可根据记录器的计数频次计算雨量的大小。

2、当降雨量较大时，短时间内进入翻斗的雨水较多，翻斗可能在盛满了雨水时还来不及翻转，此时翻斗中过量的雨水溢出并流失，给雨量的测量带来误差。

技术实现思路

1、为了改善降雨量较大时翻斗雨量计测量误差较大的问题，本技术提供一种基于光伏-pvdf膜发电的高精度翻斗式雨量计。

2、本技术提供的一种基于光伏-pvdf膜发电的高精度翻斗式雨量计采用如下的技术方案：

3、一种基于光伏-pvdf膜发电的高精度翻斗式雨量计，包括：

4、箱体；

5、翻斗式雨量测量机构，设置于所述箱体内；

6、光伏发电机构，设置于所述箱体的上部，在有光照时用于为所述翻斗式雨量测量机构供电，在降雨时用于收集雨水；

7、pvdf膜发电机构，设置于所述箱体内且位于所述光伏发电机构的下方，所述pvdf膜发电机构包括蓄水组件和pvdf膜发电组件，所述蓄水组件用于承接所述光伏发电机构收集的雨水，所述pvdf膜发电组件利用雨水下落的动能发电并供给所述翻斗式雨量测量机构；

8、所述翻斗式雨量测量机构包括：

9、底座，所述底座上固定设置有支撑架；

10、漏斗，固定设置于所述支撑架上，用于承接所述蓄水组件收集的雨水，所述漏斗的颈部安装有电磁阀；

11、翻斗，转动设置于所述支撑架上且位于所述漏斗的下方，所述翻斗包括两个对称设置的盛水槽，所述翻斗的转动轴线设置于两个所述盛水槽之间；

12、计数组件，设置于所述底座上，用于记录所述翻斗的翻转次数；

13、水位传感组件，设置于所述支撑架上，用于检测两个所述盛水槽中的水位并控制所述电磁阀开启或关闭；当所述盛水槽蓄水至水位达到设定值时，所述电磁阀关闭；当所述翻斗翻转使所述盛水槽中的水倾倒时，所述电磁阀开启。

14、有光照时，光伏发电机构利用光能发电；降雨时，雨水经过漏斗形的太阳能板和第一水管流入蓄水组件，pvdf膜发电组件利用雨水下落的动能发电，光伏发电机构和pvdf膜发电组件均可为翻斗式雨量测量机构供电，使得本技术在不同天气条件下均能正常工作。

15、降雨时，雨水由蓄水组件落入其中一个盛水槽。在雨量较大的情况下，短时间内落入盛水槽中的水量较大，当盛水槽中的水位达到设定值时，电磁阀关闭，阻止雨水从漏斗落入盛水槽，避免了盛水槽中雨水过量溢出的情况，减小了测量误差；电磁阀关闭的同时，翻斗在水的重力作用下翻转，将盛水槽中的雨水倾倒排空，此时电磁阀开启，雨水从漏斗落入另一个盛水槽，直至翻斗再次翻转，如此重复，计数组件对翻斗的翻转次数进行计数，实现雨量的测量。

16、进一步地，所述水位传感组件包括安装于所述支撑架的两个液位传感器，两个所述液位传感器分别位于两个所述盛水槽中，两个所述液位传感器的安装高度相同且均不高于所述盛水槽盛满水时的水位，所述液位传感器与所述电磁阀控制连接；当所述盛水槽中的水位高于所述液位传感器时，所述电磁阀关闭。

17、进一步地，所述计数组件包括安装于所述底座上的两个压力传感器，两个压力传感器分别位于两个所述盛水槽自由端的下方。

18、翻斗每次翻转时，其中一侧的盛水槽底壁与对应的压力传感器接触，完成一次计数。

19、进一步地，所述压力传感器与所述电磁阀控制连接；当所述翻斗翻转至所述盛水槽的底壁抵接于所述压力传感器时，所述电磁阀开启。

20、当翻斗翻转将盛水槽中的水倾倒时，该侧盛水槽的底壁与对应的压力传感器接触，控制电磁阀开启，漏斗中的水可落入另一侧的盛水槽。

21、进一步地，两个所述盛水槽的外底壁均固定设置有铁磁性块，所述底座上安装有两个电磁铁，两个所述电磁铁与两个所述铁磁性块的位置一一对应，所述电磁铁与同侧的所述液位传感器控制连接；当所述盛水槽中的水位高于所述液位传感器时，同侧的所述电磁铁通电，当所述盛水槽中的水位低于所述液位传感器时，同侧的所述电磁铁断电。

22、当一侧盛水槽中蓄水至水位高于液位传感器时，同侧的电磁铁通电，电磁铁吸引同侧的铁磁性块，磁吸力和水的重力共同驱使翻斗翻转，加快了翻斗的翻转速度，有助于盛水槽中的水快速排空，从而减小测量误差。

23、进一步地，所述盛水槽的内壁设置有疏水层。

24、疏水层减少了水在盛水槽内壁的附着，使盛水槽中的水更容易排空，从而减小测量误差。

25、进一步地，所述液位传感器、所述电磁阀、所述压力传感器、所述电磁铁均连接有控制器；所述光伏发电机构包括太阳能板，所述太阳能板连接有逆变器，所述逆变器连接有蓄电池，所述液位传感器、所述电磁阀、所述压力传感器、所述电磁铁和所述控制器均与所述蓄电池连接。

26、液位传感器向控制器传递信号，控制电磁阀关闭以及电磁铁通电或断电，压力传感器向控制器传递信号，控制电磁阀开启。太阳能板利用光能发电，电流经过逆变器进入蓄电池储存，液位传感器、电磁阀、压力传感器、电磁铁和控制器均由蓄电池供电，实现了太阳能的利用，利于节能。

27、进一步地，所述太阳能板呈尖端朝下的漏斗形，所述太阳能板的中心开设有过水孔；所述蓄水组件包括位于所述过水孔的下方且上端开口的蓄水盒，所述pvdf膜发电组件位于所述蓄水盒内。

28、漏斗形的太阳能板收集的雨水可通过过水孔落入蓄水盒，pvdf膜发电组件利用雨水的动能发电。

29、进一步地，所述pvdf膜发电组件包括于所述蓄水盒内由下至上依次设置的海绵垫、pvdf膜组和橡胶垫，所述pvdf膜组通过倍压能量采集电路与所述逆变器连接。

30、雨水落在橡胶垫上，使pvdf膜组产生振动，产生的电流经过倍压能量采集电路和逆变器进入蓄电池储存；由于海绵垫具有一定的弹性，海绵垫在pvdf膜组的下方既可以为pvdf膜组的振动提供运动空间，又可以驱使pvdf膜组在振动过程中复位。

31、进一步地，所述pvdf膜组设置为两组，每组所述pvdf膜组包括多个间隔设置且相互并联的pvdf膜，两组所述pvdf膜组中的pvdf膜呈交错设置。

32、通过采用两组pvdf膜组，多个pvdf膜并联的设置方式，有助于提高pvdf膜发电效率。

33、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

34、1.通过设置液位传感器和电磁阀，在雨量较大的情况下，短时间内落入盛水槽中的水量较大，当盛水槽中的水位达到设定值且高于液位传感器时，电磁阀关闭，阻止雨水从漏斗落入盛水槽，避免了盛水槽中雨水过量溢出的情况，减小了测量误差；

35、2.通过设置电磁铁，加快了翻斗的翻转速度，有助于盛水槽中的水快速排空，从而减小测量误差；

36、3.通过光伏发电机构和pvdf膜发电机构配合，在有光照时利用太阳能发电，在降雨时利用雨水的动能发电，使得本技术在不同天气条件下均能正常工作。