[发明专利]水面蒸发量自动测量控制装置

说明书

本发明涉及水面蒸发无线自动测量技术领域，是一种水面蒸发量自动测量控制装置，包括自动补水装置、雷达水位传感器、蒸发桶、GPS授时定位模块、数据采集电路、通信模块、数据中心服务器、控制电路、第一开关电路和第二开关电路，自动补水装置的进水口上连接有第一管线，在第一管线上固定安装有第一电磁阀，在自动补水装置的出水口与蒸发桶进水口连接有第二管线，在第二管线上固定安装有第二电磁阀等。本发明通过数据采集电路接收的水压数据和计算的水位数据发送至控制电路，控制电路控制第一开关电路自动启闭第一电磁阀或控制第二开关电路自动启闭第二电磁阀，实现自动补水，有效提高了水位数据测量的准确度，更进一步提高了蒸发量计算的精准度。

技术领域

本发明涉及水面蒸发无线自动测量技术领域，是一种水面蒸发量自动测量控制装置。

背景技术

目前，气象观测中的蒸发量指一定口径容器内的水，经过一段时间因蒸发而消耗的水层深度，以mm为单位，精确到0.1mm。气象台站用由以蒸发皿为主的小型蒸发器来测量蒸发量，蒸发量的观测在每天20时进行，一般是前一日20时以量杯量20mm（原量）清水倒入蒸发皿，经24小时蒸发后测量蒸发皿内水量，减少水量即为蒸发量（姜世中主编，气象学与气候学，P129）。蒸发量=前一日水面高度+降水量(以雨量器观测值为准)-测量时水面高度（地面气象观测规范第10部分：蒸发，P5）。这些方式以人工观测为主，观测间隔时间长，难以准确分析和研究复杂气候变化条件下的蒸发量。近年随着电子技术、自动控制技术、单片机技术和无线通信技术发展而出现的基于称重方式的自动蒸发测量仪，没有自动给蒸发器供水的补水装置，测量误差较大，补水过程无法自动完成，加上单片机无并行功能，采用串行方式接受和发送数据，使得较人工方式有所进步的自动蒸发测量仪在实际气象观测中处理速度无法高速测量和采集数据，存在较大的局限性。因此气象台站蒸发测量迫切需要一种从观测到补水完全自动化、不需人工干预、且测量精度高、测量频率高、同时准确记录测量时间和空间位置信息的自动水面蒸发观测系统。

中国西北干旱区干旱少雨，在沙漠和荒漠地区潜在蒸发量往往大于降水量。因此观测和研究西北干旱区的潜在蒸发量对于研究气候变化背景下干旱风险提供实验依据。而已有的现场测量仪器技术落后和测量方式传统，包含机械探针部件，易磨损和氧化，维护成本高，很少具备自动数据传输和数据自动计算和处理功能。本发明采用雷达波非接触式测量，没有机械装置，避免了长期高频测量时的磨损和误差，整个测量过程和数据记录和计算处理过程自动化。水面蒸发量测量精度精确到0.1mm，达到国家SD256-88《水面蒸发观测规范》0.1mm 的规范要求。

发明内容

本发明提供了一种适用于中国西北干旱区的水面蒸发量自动测量控制装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的适用于气象台站的蒸发量测量装置因没有设置自动向蒸发器供水的补水装置，采用人工补水的方式存在测量误差较大、测量精度低的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种水面蒸发量自动测量控制装置，包括自动补水装置、雷达水位传感器、蒸发桶、GPS授时定位模块、数据采集电路、通信模块、数据中心服务器、控制电路、第一开关电路和第二开关电路，自动补水装置的进水口上连接有第一管线，在第一管线上固定安装有第一电磁阀，在自动补水装置的出水口与蒸发桶进水口之间连接有第二管线，在第二管线上固定安装有第二电磁阀，在自动补水装置内侧壁上安装有测量自动补水装置内部水压的水压传感器，雷达水位传感器用于测量蒸发桶内水面的高度，所述水压传感器测量的水压数据、雷达水位传感器测量的水面高度以及GPS授时定位模块测量的经纬度和时间数据均发送至数据采集电路，经数据采集电路计算得到蒸发桶内的实时水位数据，数据采集电路通过通信模块与数据中心服务器通信连接、数据采集电路和控制电路连接，数据中心服务器用于接收数据采集电路传输的蒸发桶的水位数据并计算蒸发桶的水面蒸发量，控制电路接收数据采集电路发送的蒸发桶的实时水位数据和自动补水装置的实时水压数据，向第一开关电路和第二开关电路发送控制信号，所述第一开关电路接收控制电路发送的控制信号并控制开启/关闭第一电磁阀，第二开关电路接收控制电路发送的控制信号并控制开启/关闭第二电磁阀。