對維薩拉降水量采集系統(tǒng)的分析

張昊

摘 要：隨著社會科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，可通過降水量采集系統(tǒng)來對某一區(qū)域?qū)嵭械慕邓孔詣訖z測。維薩拉的降水量采集系統(tǒng)是維薩拉公司所生產(chǎn)的一種檢測降水量的系統(tǒng)，主要由降水傳感器和計算機自動顯示軟件系統(tǒng)所組成的，能夠?qū)崿F(xiàn)對某一地區(qū)的降水量進(jìn)行自動檢測。本文首先介紹了某一地區(qū)降水量統(tǒng)計的背景，重點闡述了維薩拉降水量采集系統(tǒng)的硬件及軟件的組成情況，并分析了維薩拉降水量采集系統(tǒng)自動檢測降水量的工作原理和方法，最后簡單總結(jié)了維薩拉降水量采集系統(tǒng)應(yīng)用于降水量檢測的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：維薩拉 降水量采集系統(tǒng) 降水量傳感器 數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：P332 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0003-01

一個地區(qū)的降水量是指沒有被蒸發(fā)，未發(fā)生流失和滲透的有天空降落到該地區(qū)土地的固態(tài)融化水以及液態(tài)水在地表聚集所產(chǎn)生的高度，一般以毫米為單位，因此，降水量通常用于表明一個地區(qū)的降水多少。在氣象學(xué)研究中，對于降水量的測量時間單位可以為年、月、日，也可以測定每24 h、12 h、6 h、3 h以及1 h的降水量。例如，一年的降水量稱為年降水量，指的是一年內(nèi)天空降落到地面的雨雪融化水的量，每小時或者每分鐘的降水量及為單位降水量，一般稱為降水強度。降水量或大或小都會對社會的各行各業(yè)的發(fā)展造成一定程度的影響，尤其是對于農(nóng)牧業(yè)、水利工程、建筑、民航等行業(yè)和部門來說，掌握相關(guān)的降水量的資料和水資源數(shù)據(jù)是制定發(fā)展規(guī)劃的一項重要數(shù)據(jù)。對于降水量的記錄方法主要有兩種，即人工觀測記錄以及儀器自動測量。本文所介紹的降水量采集系統(tǒng)是維薩拉公司所生產(chǎn)的一種檢測降水量的系統(tǒng)，主要由降水量傳感器和計算機顯示軟件所組成的，能夠?qū)崿F(xiàn)對某一地區(qū)的降水量進(jìn)行自動檢測，由于具有高精度、低耗能的特點，可自動測量降水量，并且具有一定的可靠性和穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用于降水量的測定。

1 維薩拉降水量采集系統(tǒng)的硬件組成

維薩拉降水量采集系統(tǒng)主要是由降水量傳感器（稱重式VRG系列、翻斗式QMR和RG系列，本場使用的RG13H雨量桶和FD12P天氣現(xiàn)象傳感器上安裝的感雨器DRD12）和計算機自動采集統(tǒng)計軟件系統(tǒng)所組成的，其中硬件系統(tǒng)的構(gòu)成部分有降水量傳感器RG13H和DRD12、信號收集裝置以及數(shù)據(jù)處理等，工作原理概括的來說即信號收集裝置在供給降水量傳感器工作電源的同時將接收到的信號傳送到服務(wù)器進(jìn)行處理。

1.1 降水量傳感器

本場降水量采集系統(tǒng)主要由RG13H和DRD12組成，DRD12它通過電容式感應(yīng)器件，當(dāng)雨或者雪降落在電容感應(yīng)器件上，電容量變化和降水量成正比，電容傳感器輸出一個電壓信號，降水強度可以通過信號電平和信號變化（出現(xiàn)新雨滴）來評估。對降水只是一個參考，所以這里只對RG13H雨量桶進(jìn)行分析。RG13H降水量傳感器為翻斗式，在傳感器的降水采集漏斗以及降水量測量部件外都設(shè)有加熱及溫度保持設(shè)備，可將進(jìn)入傳感器的冰或雪等固體融化為水，然后再流入傳感器的降水量測量墻體。每當(dāng)儀器收集到預(yù)設(shè)微量降水（0.2 mm）后，就利用傾斗機構(gòu)產(chǎn)生觸點閉合動作。該儀器主體和漏斗均為鋁合金制造。頂部有一個精確制造的隔環(huán)，頂部孔徑精確為400 cm2傾斗機構(gòu)安裝在主體內(nèi)部一個配有固定滑槽、三個校平螺絲和一個水平儀的鑄造鋁合金基座上。傾斗機構(gòu)包括一個可按其中心回轉(zhuǎn)的半斗。雨量收集工作在上半部完成。當(dāng)雨水收集滿之后，機構(gòu)傾斜，倒出收集的雨水，另一半小斗則繼續(xù)收集雨水。漏斗基座上安裝有虹吸裝置，用以控制進(jìn)入小斗水的流速。通過讓水以恒定流速流入傾斗中，讓校準(zhǔn)變得更簡單，測量更精確。只要降雨繼續(xù)，收集雨水再傾倒的這個過程就不斷進(jìn)行，每次傾倒，磁力就會立刻閉合彈簧開關(guān)的觸點。在RG13H型雨量計中，添加了一個38 W的加熱融雪單元（如有需要可以更換為50 W）。加熱器在溫度低于+4℃時自動啟動，由一個溫控開關(guān)控制。

1.2 信號采集裝置

維薩拉降水量采集系統(tǒng)的信號采集裝置是由兩部分所構(gòu)成的，即數(shù)據(jù)采集器QML201以及電源模塊。其中，電源模塊主要是向降水量觸感器以及數(shù)據(jù)采集器輸送15 V電壓并向加熱模塊提供36 V電壓供電，從根本上保持信號采集器的正常工作，而數(shù)據(jù)采集器的主要功能是雨量筒內(nèi)部累計到一定量降水的時候會從機械上實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，從而內(nèi)部干簧管會產(chǎn)生通斷3 V的磁力信號，而一次通斷就會產(chǎn)生一個開關(guān)信號給到數(shù)據(jù)采集器QML201，數(shù)據(jù)采集器QML201可以接收三種信號（數(shù)字信號，頻率信號，模擬信號），在QML201上有通道CHB可以專門采集頻率信號，根據(jù)采集通斷信號的次數(shù)計算出相應(yīng)的降水量，然后通過一定的消息格式輸出（比如：一小時降水、三小時降水、六小時降水等）。數(shù)據(jù)一般是按照RS485進(jìn)行輸出，然后通過調(diào)制解調(diào)器傳輸?shù)綑C房的MCB111，MCB111把RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS232數(shù)據(jù)，進(jìn)入端口服務(wù)器TS16，TS16將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行保存，進(jìn)而實現(xiàn)在各個工作站的顯示。

2 降水量采集系統(tǒng)的軟件組成

維薩拉降水量系統(tǒng)的軟件部分相比較硬件部分要簡單的多。當(dāng)數(shù)據(jù)采集器QML201收到雨量桶采集的信號后，直接就會生成一定的消息格式，可以通過筆記本在數(shù)采器中讀取，所以它不需要采集軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在服務(wù)器中對格式數(shù)據(jù)進(jìn)行分檢，把雨量的數(shù)據(jù)通過顯示軟件Weather View進(jìn)行顯示。用戶可以根據(jù)需要對雨量數(shù)據(jù)顯示界面進(jìn)行編輯，方便查看，同時Weather View還可以通過圖表查看幾小時內(nèi)的降雨量，從記錄中查找一年內(nèi)任意時段時期的降雨量，最大值，最小值等。方便觀測員進(jìn)行統(tǒng)計和存儲。

3 結(jié)語

維薩拉降水量自動采集系統(tǒng)在進(jìn)行某地區(qū)降水量測定的過程中不僅具有精確度高、自動采集能力強等優(yōu)點，而且其裝置設(shè)備的能量消耗少，運行穩(wěn)定性高，適用范圍較廣，可以在多種氣象觀測站發(fā)揮作用?？偠灾?，在降水量直接影響我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們生產(chǎn)生活發(fā)展的今天，對于降水量的方便而準(zhǔn)確的測定是一項必須而且重要的工作，維薩拉降水量自動采集系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點，認(rèn)真掌握該系統(tǒng)的工作原理并不斷完善升級對于準(zhǔn)確的測定降水量具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] aspx維薩拉自動觀測設(shè)備技術(shù)手冊[Z].http：//c.wanfangdata.com.cn/periodical/xddzjs/2013-21.