專(zhuān)利名稱(chēng)：一種融雪型雨雪量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種融雪型雨雪量計(jì)，屬降水量觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，融雪型雨雪量計(jì)在國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有一款成熟的產(chǎn)品，用戶(hù)使用多依賴(lài)進(jìn)口。但此類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品的融雪方式往往采用常加熱模式，只要溫度低于某一設(shè)置值就會(huì)加熱，而不管有沒(méi)有降雪(雨)，這樣就會(huì)有“干燒”現(xiàn)象的發(fā)生；另外，一次加熱過(guò)程，其持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)造成一定的水量蒸發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種融雪型雨雪量計(jì)，該雨雪量計(jì)可自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)降雪，并具有防干燒功能，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的
一種融雪型雨雪量計(jì)，它設(shè)有一翻斗式雨量傳感器，該翻斗式雨量傳感器包括雨量筒、承水器及計(jì)量翻斗等，其特征是該雨雪量計(jì)還包括控制單元、溫度傳感器、降雨雪感應(yīng)傳感器、融雪加熱膜及環(huán)境加熱膜，溫度傳感器設(shè)于雨量筒內(nèi)上部并與控制單元相連，降雨雪感應(yīng)傳感器設(shè)于雨量筒外部并與控制單元相連，所述環(huán)境加熱膜安裝在雨量筒的內(nèi)層筒壁上，所述融雪加熱膜安裝在承水器底部外表面上，融雪加熱膜和環(huán)境加熱膜分別與控制單元相連。該控制單元包括溫度控制器(SHBZ-21)和時(shí)間控制電路，所述時(shí)間控制電路包括可編程定時(shí)器(⑶4541)、與非門(mén)(⑶4011)和延時(shí)繼電器，所述溫度傳感器和環(huán)境加熱膜均與溫度控制器相連，所述融雪加熱膜經(jīng)繼電器與溫度控制器相連，該繼電器還接入時(shí)間控制電路，所述延時(shí)繼電器和降雨雪感應(yīng)傳感器(DYW-C72D32L4)分別與可編程定時(shí)器連接。所述雨量筒采用雙層結(jié)構(gòu)，雙層之間設(shè)有阻燃型保溫材料。所述控制單元還設(shè)有漏電保護(hù)器。所述控制單元還設(shè)有過(guò)熱保護(hù)電路。所述雨量筒底部可容納200mm雪水經(jīng)計(jì)量排出后再次全部凝結(jié)為冰。本發(fā)明主要具有以下特點(diǎn)
(1)現(xiàn)場(chǎng)安裝方便加熱及其控制單元集裝于雨量筒上，與雨雪量計(jì)主機(jī)部分之間無(wú)任何線(xiàn)纜連接，獨(dú)立于主機(jī)部分之外，因此，雨雪量計(jì)的安裝與常規(guī)翻斗式雨量傳感器的安裝一樣便捷；
(2)方便現(xiàn)場(chǎng)施工雨雪量計(jì)的電源輸入線(xiàn)、信號(hào)輸出線(xiàn)可以預(yù)先穿管埋入地下，安裝基礎(chǔ)也可以預(yù)先澆筑，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后直接安裝并插入電源就可以了 ；
(3)加熱膜采用具有領(lǐng)先技術(shù)水平的聚酰亞胺電加熱膜，該加熱膜有著優(yōu)異的絕緣強(qiáng)度、優(yōu)異的抗電強(qiáng)度、優(yōu)異的熱傳導(dǎo)效率、較小的熱慣量、優(yōu)異的電阻穩(wěn)定性，且厚度小(通常不大于O. 2mm),易于貼合金屬表面；(4)自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)降雪發(fā)生，有降雪時(shí)才會(huì)啟動(dòng)融雪加熱膜；
(5)具有溫度保護(hù)措施，當(dāng)筒內(nèi)環(huán)境溫度高于+25°C時(shí)自動(dòng)切斷加熱回路；
(6)采用一體式結(jié)構(gòu)，將室內(nèi)控制部分移至控制單元，并選用工業(yè)級(jí)(部分軍品級(jí))的元器件，以確保在嚴(yán)寒環(huán)境中設(shè)備工作可靠；
(7)具有漏電保護(hù)措施，一旦發(fā)生漏觸電事故，可及時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電源；
(8)可保持筒內(nèi)環(huán)境溫度始終處于某一預(yù)先設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，以確保水流通暢、無(wú)阻
(9)加熱過(guò)程只是在檢測(cè)到有降雪發(fā)生后的某一時(shí)段內(nèi)，以防加熱過(guò)度，該時(shí)段結(jié)束后，若再有降雪則再次啟動(dòng)加熱，若無(wú)降雪則終止加熱過(guò)程；
(10)雨量筒采用雙層結(jié)構(gòu)形式，確保保溫材料不會(huì)被雨雪浸入，進(jìn)而影響其使用效
果;
(11)控制單元上部為斜面設(shè)計(jì)，確保降雨強(qiáng)度較大時(shí)雨水不會(huì)濺射到承水器內(nèi)，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性；
(12)翻斗計(jì)量后的排水方式采用敞開(kāi)式，防止排水通道的阻塞；
(13)加高主機(jī)部分的基座，并按一個(gè)冬季200mm降雪量設(shè)計(jì)其空腔容量，確保即使翻斗排出的水全部在基座下部凝結(jié)為冰，也不會(huì)影響到設(shè)備在整個(gè)冬季的正常使用；
(14)大大減小正常安裝情況下的基座離地間隙值,確保風(fēng)力較大時(shí)不會(huì)影響正常計(jì)


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的俯視圖。圖3為本發(fā)明的原理圖。圖4為本發(fā)明的電原理圖。圖I和圖2中1_控制單元；2-主機(jī)；3_環(huán)境加熱膜；4_雙層外筒；5_阻燃型保溫材料；6_融雪加熱膜；7_承水器；8_防蟲(chóng)網(wǎng)；9_降雨雪感應(yīng)傳感器(光電開(kāi)關(guān))。圖4中A為融雪加熱膜；B為環(huán)境加熱膜；T為溫度控制器；Η為延時(shí)繼電器Jl為降雨雪感應(yīng)傳感器；J2為繼電器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工作原理如下
工作環(huán)境溫度較高時(shí)，本發(fā)明與常規(guī)翻斗式雨量傳感器工作方式相同。本發(fā)明的雨雪量計(jì)設(shè)有一翻斗式雨量傳感器、控制單元I、溫度傳感器、降雨雪感應(yīng)傳感器9、融雪加熱膜6及環(huán)境加熱膜3。其中翻斗式雨量傳感器主要包括雨量筒、承水器及計(jì)量翻斗。其中控制單元I包括溫度控制器(SHBZ-21)和時(shí)間控制電路，其中時(shí)間控制電路核心組成包括可編程定時(shí)器(⑶4541)、與非門(mén)(⑶4011)和延時(shí)繼電器?？刂茊卧狪還設(shè)有漏電保護(hù)器，以及過(guò)熱保護(hù)電路。本發(fā)明的融雪型雨雪量計(jì)在承水器的錐底處還設(shè)有防蟲(chóng)網(wǎng)。
4
本發(fā)明融雪方式為電加熱式，采用220V交流電源供電。交流220V由二相電源插座引入控制單元I，通過(guò)漏電保護(hù)器后接入直流12V開(kāi)關(guān)電源，直流12V開(kāi)關(guān)電源主要給光電開(kāi)關(guān)(降雨雪感應(yīng)傳感器)供電。環(huán)境加熱膜3和融雪加熱膜6通過(guò)三相電源插座以并聯(lián)方式接入電路中。其中環(huán)境加熱膜3由溫度控制器控制；而融雪加熱膜由溫度控制器和降雪感應(yīng)傳感器雙重控制，只有當(dāng)內(nèi)部環(huán)境溫度低于5°C且有降雪的時(shí)候才會(huì)加熱。降雨雪感應(yīng)傳感器和延時(shí)繼電器發(fā)出的信號(hào)通過(guò)與非門(mén)CD4011形成組合信號(hào)進(jìn)入可編程定時(shí)器CD4541信號(hào)輸入端,可編程定時(shí)器CD4541信號(hào)輸出端與控制融雪加熱膜的繼電器相連。溫度控制器的3、4號(hào)端子接溫度傳感器，通過(guò)五芯航空插座引出進(jìn)入雨雪量計(jì)筒內(nèi)感應(yīng)內(nèi)部環(huán)境溫度，9、10號(hào)端子通過(guò)五芯航空插座接入突跳式溫度開(kāi)關(guān)，突跳式溫度開(kāi)關(guān)是為了防止在加熱控制裝置失靈的情況下能及時(shí)切斷加熱電路，以保證儀器安全可靠。圖4中Jl為槽型光電開(kāi)關(guān)(降雨雪感應(yīng)傳感器)，起感應(yīng)外界降雪的作用。當(dāng)有雪片通過(guò)該開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出低電平信號(hào)進(jìn)入可編程定時(shí)器CD4541的2腳，啟動(dòng)芯片內(nèi)部振蕩電路，9腳便輸出一定時(shí)間的高電平，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器Wl的大小可改變輸出高電平的時(shí)間，最長(zhǎng)時(shí)間可達(dá)2小時(shí)。9腳輸出高電平后啟動(dòng)繼電器，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，融雪加熱膜通電加熱。雨量筒采用雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外層間置阻燃保溫材料。環(huán)境加熱膜安裝于內(nèi)層筒的內(nèi)壁，其下邊緣與內(nèi)層筒的下邊緣基本齊平，安裝后形成一個(gè)IOOmm高度的環(huán)形加熱區(qū)域。由于熱量在空氣中傳播是由下往上,在一個(gè)相對(duì)封閉的空間里可使環(huán)境溫度很快獲得上升。該環(huán)境加熱膜用于使筒內(nèi)環(huán)境溫度始終保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，以確保水流通暢，無(wú)冰凍阻塞；溫度傳感器置于雨量筒內(nèi)適當(dāng)位置，當(dāng)檢測(cè)到筒內(nèi)環(huán)境溫度低于5°C時(shí)，環(huán)境加熱膜啟動(dòng)加熱，當(dāng)內(nèi)部環(huán)境溫度達(dá)到11°C時(shí)，環(huán)境加熱膜停止加熱。融雪加熱膜安裝于承水器底部外表面，并覆蓋除中心出水處30mm直徑之外的整個(gè)底部區(qū)域，用于融化承水器內(nèi)的積雪，供翻斗計(jì)量；降雪雨雪感應(yīng)傳感器安裝于雨雪量計(jì)旁邊不遠(yuǎn)處，當(dāng)檢測(cè)到有降雪(雨)發(fā)生時(shí),觸發(fā)延時(shí)回路,延時(shí)時(shí)間約I小時(shí)。在此I小時(shí)(該延時(shí)時(shí)間可根據(jù)往年當(dāng)?shù)仄骄笛?qiáng)度、降雪時(shí)的氣溫確定)之內(nèi)，若環(huán)境加熱膜處于工作狀態(tài)，則融雪加熱膜工作；當(dāng)筒內(nèi)環(huán)境溫度上升到+ire時(shí)，環(huán)境加熱膜關(guān)閉，則融雪加熱膜同樣關(guān)閉。I小時(shí)后，若降雪雨傳感器依然檢測(cè)到有降雪雨，則重復(fù)上述過(guò)程；若不再檢測(cè)到有降雪雨，則融雪加熱膜將不再工作。融雪加熱膜采用間斷工作方式，既可確保正常融雪，又不致形成“干燒”或降雪強(qiáng)度較小時(shí)“瞬間蒸發(fā)”的現(xiàn)象。當(dāng)溫度傳感器失效時(shí)，可能導(dǎo)致筒內(nèi)環(huán)境溫度急劇升高，并大大降低加熱膜的使用壽命，此時(shí)，過(guò)熱保護(hù)傳感器會(huì)在檢測(cè)到筒內(nèi)環(huán)境溫度高于+25°C時(shí)切斷加熱回路，當(dāng)筒內(nèi)溫度再次下降到+15°C時(shí)，恢復(fù)控制回路。溫度控制器(SHBZ-21)
溫度控制器采用上海滬彬科技生產(chǎn)的產(chǎn)品，產(chǎn)品采用抗強(qiáng)干擾的微電腦芯片，并通過(guò)繼電器方式輸出。主要技術(shù)參數(shù)
①精度±2°C②觸點(diǎn)電流5A
③電源AC220V±10% 50HZ±5%
④功耗小于3W
⑤環(huán)境溫度-20°C—50°C
產(chǎn)品配有一根溫度探頭，產(chǎn)品背后有五組接線(xiàn)端子，其中接線(xiàn)端子I和2可接電源，接線(xiàn)端子3和4可接溫度探頭，接線(xiàn)端子9和10可接溫度負(fù)載(即加熱膜)。加熱膜
融雪加熱膜及環(huán)境加熱膜均采用聚酰亞胺加熱薄膜。該加熱膜以聚酰亞胺為外絕緣體；以金屬箔、金屬絲為內(nèi)導(dǎo)電發(fā)熱體，經(jīng)高溫高壓熱合而成。加熱器具有優(yōu)異的絕緣強(qiáng)度；優(yōu)異的抗電強(qiáng)度；優(yōu)異的熱傳導(dǎo)效率；較小的熱慣量；優(yōu)異的電阻穩(wěn)定性。主要技術(shù)參數(shù)
①絕緣強(qiáng)度UDC500V≤ 200M Ω
②抗電強(qiáng)度UAC≥2000V
③使用溫度長(zhǎng)期使用<232 0C
④熱流密度無(wú)熱沉無(wú)溫控<I. Iff/cm2 ;有熱沉有溫控< 6. 5ff/cm2
⑤厚度<O. 20mm。
權(quán)利要求
1.一種融雪型雨雪量計(jì)，它設(shè)有一翻斗式雨量傳感器，該翻斗式雨量傳感器包括雨量筒、承水器及計(jì)量翻斗，其特征是該雨雪量計(jì)還包括控制單元、溫度傳感器、降雨雪感應(yīng)傳感器、融雪加熱膜及環(huán)境加熱膜，其中溫度傳感器設(shè)于雨量筒內(nèi)上部并與控制單元相連，降雨雪感應(yīng)傳感器設(shè)于雨量筒外部并與控制單元相連，所述環(huán)境加熱膜安裝在雨量筒的內(nèi)層筒壁上，所述融雪加熱膜安裝在承水器底部外表面上，融雪加熱膜和環(huán)境加熱膜分別與控制單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的融雪型雨雪量計(jì)，其特征是該控制單元包括溫度控制器和時(shí)間控制電路，所述時(shí)間控制電路包括可編程定時(shí)器、與非門(mén)和延時(shí)繼電器，所述溫度傳感器和環(huán)境加熱膜均與溫度控制器相連，所述融雪加熱膜經(jīng)繼電器與溫度控制器相連，該繼電器還接入時(shí)間控制電路，所述延時(shí)繼電器和降雨雪感應(yīng)傳感器分別與可編程定時(shí)器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融雪型雨雪量計(jì)，其特征是所述控制單元還設(shè)有漏電保護(hù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融雪型雨雪量計(jì)，其特征是所述控制單元還設(shè)有過(guò)熱保護(hù)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的融雪型雨雪量計(jì)，其特征是所述雨量筒采用雙層結(jié)構(gòu)，雙層之間設(shè)有阻燃型保溫材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的融雪型雨雪量計(jì)，其特征是所述控制單元置于一防水盒內(nèi)，該防水盒安裝在雨量筒側(cè)面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的融雪型雨雪量計(jì)，其特征是所述雨量筒底部的空腔容積為200mm降水量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種融雪型雨雪量計(jì)，該雨雪量計(jì)可自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)降雪，并具有防干燒功能，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。該融雪型雨雪量計(jì)設(shè)有一翻斗式雨量傳感器，該翻斗式雨量傳感器包括雨量筒、承水器及計(jì)量翻斗，其特征是該雨雪量計(jì)還包括控制單元、溫度傳感器、降雨雪感應(yīng)傳感器、融雪加熱膜及環(huán)境加熱膜，其中溫度傳感器設(shè)于雨量筒內(nèi)上部并與控制單元相連，降雨雪感應(yīng)傳感器設(shè)于雨量筒外部并與控制單元相連，所述環(huán)境加熱膜安裝在雨量筒的內(nèi)層筒壁上，所述融雪加熱膜安裝在承水器底部外表面上，融雪加熱膜和環(huán)境加熱膜分別與控制單元相連。
文檔編號(hào)G01W1/14GK102914806SQ201210449908
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者黃仲民, 周冬生, 宗軍, 陳杰中, 韋冬 申請(qǐng)人:南京水利水文自動(dòng)化研究所防汛設(shè)備廠