雨量測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣象觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雨量測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 降水測(cè)量是氣象觀測(cè)的重要項(xiàng)目，也是農(nóng)業(yè)、水利、電力等部門的重要觀測(cè)項(xiàng)目。 雨量計(jì)是一種用來(lái)測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)某地區(qū)的降水量的儀器。目前，電子翻斗式雨量計(jì)和虹 吸式雨量計(jì)較為常見。電子翻斗式雨量計(jì)需要電源供電，在惡劣的環(huán)境中會(huì)工作不穩(wěn)定;虹 吸式雨量計(jì)多為日記型，需每天更換記錄紙，人工勞動(dòng)強(qiáng)度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種雨量測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法， 能夠在惡劣環(huán)境下可靠、精確、經(jīng)濟(jì)并自動(dòng)定時(shí)采集和測(cè)量雨量。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種雨量測(cè)量裝置，所述裝置包括:箱體、雨水收集部、漏水口、光纖傳感器、光纖 浮子、滑桿、排水塞；
[0006] 其中，所述滑桿固定在所述箱體內(nèi)的底部;所述光纖浮子設(shè)置在所述滑桿上，所述 光纖浮子在所述箱體內(nèi)水的浮力作用下沿著所述滑桿上下滑動(dòng);所述光纖傳感器的光纖末 端固定在所述光纖浮子上，隨著所述光纖浮子的滑動(dòng)而產(chǎn)生彎曲；所述光纖傳感器的光纖 末端鍍有高反射率薄膜；
[0007] 所述箱體的底部設(shè)置有排水口，所述排水塞與所述排水口相匹配并設(shè)置在所述排 水口上；
[0008] 所述箱體的頂部設(shè)置有漏水口，所述雨水收集部通過(guò)所述漏水口與所述箱體相 通。
[0009] 其中，所述雨水收集部的上端開口處設(shè)置有篩狀過(guò)濾網(wǎng)。
[0010] 其中，所述裝置還包括排水浮子，所述排水浮子與所述排水塞連接;在所述箱體內(nèi) 水的浮力作用下所述排水浮子拉動(dòng)所述排水塞進(jìn)行開閉動(dòng)作；
[0011]其中，所述排水浮子通過(guò)拉線與所述排水塞連接。
[0012] -種雨量測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:雨量檢測(cè)裝置和上述的雨量測(cè)量裝置;所述雨 量檢測(cè)裝置包括:D/A轉(zhuǎn)換模塊、可調(diào)諧激光器、光環(huán)形器、光電探測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換模塊和計(jì)算 機(jī);所述D/A轉(zhuǎn)換模塊用于設(shè)置所述可調(diào)諧激光器的發(fā)射光的光強(qiáng);所述可調(diào)諧激光器發(fā)射 的光通過(guò)所述光環(huán)形器的第一接口進(jìn)入所述光環(huán)形器，并由經(jīng)所述光環(huán)形器的第二接口進(jìn) 入所述雨量測(cè)量裝置的光纖傳感器，所述光纖傳感器光纖末端的高反射率薄膜將大部分光 再反射進(jìn)入所述光環(huán)形器，并經(jīng)由所述光環(huán)形器的第三接口進(jìn)入所述光電探測(cè)器，所述光 電探測(cè)器檢測(cè)所述光環(huán)形器第三接口處的光功率數(shù)據(jù)并將檢測(cè)的光功率數(shù)據(jù)傳送給所述 A/D轉(zhuǎn)換模塊，由所述A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后傳送給所述計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前的光功率數(shù) 據(jù)計(jì)算得到當(dāng)前雨量。
[0013]其中，所述計(jì)算機(jī)，用于預(yù)先確立光功率變化與水量變化之間的關(guān)系；以及，用于 接收所述A/D轉(zhuǎn)換模塊當(dāng)前傳送的光功率數(shù)據(jù)，并基于根據(jù)所述光功率變化與水量變化之 間的關(guān)系，得到當(dāng)前水量變化，進(jìn)而得到當(dāng)前雨量。
[0014] -種雨量測(cè)量方法，所述方法包括：
[0015] 雨水通過(guò)雨水收集部收集并進(jìn)入箱體；
[0016] 在箱體內(nèi)雨水的浮力下，光纖浮子沿著滑桿向上浮動(dòng)，光纖傳感器的光纖末端隨 著所述光纖浮子產(chǎn)生彎曲；
[0017] 通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置可調(diào)諧激光器的發(fā)射光的光強(qiáng)，可調(diào)諧激光器發(fā)射出的光 通過(guò)光環(huán)形器的第一接口進(jìn)入光環(huán)形器，并經(jīng)由所述光環(huán)形器的第二接口進(jìn)入所述光纖傳 感器；
[0018] 所述光纖傳感器光纖末端的高反射率薄膜將大部分光再反射進(jìn)入所述光環(huán)形器， 并經(jīng)由所述光環(huán)形器的第三接口進(jìn)入光電探測(cè)器；
[0019]所述光電探測(cè)器檢測(cè)所述光環(huán)形器第三接口處的光功率數(shù)據(jù)并將檢測(cè)的光功率 數(shù)據(jù)傳送給A/D轉(zhuǎn)換模塊，由所述A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后傳送給計(jì)算機(jī)；
[0020] 計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前的光功率數(shù)據(jù)計(jì)算得到當(dāng)前雨量。
[0021] 其中，所述方法還包括:所述箱體內(nèi)的排水浮子在雨水的浮力作用下上??；
[0022] 在所述箱體內(nèi)的雨水超出預(yù)定量時(shí)，所述排水浮子將所述箱體底部的排水塞拉 起，將所述箱體內(nèi)的雨水排出，停止雨量測(cè)量。
[0023] 其中，所述方法還包括:計(jì)算機(jī)預(yù)先確定光功率變化與水量變化之間的關(guān)系;所述 計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前的光功率數(shù)據(jù)計(jì)算得到當(dāng)前雨量，包括:接收所述A/D轉(zhuǎn)換模塊當(dāng)前傳送的 光功率數(shù)據(jù)，并基于根據(jù)所述光功率變化與水量變化之間的關(guān)系，得到當(dāng)前水量變化，進(jìn)而 得到當(dāng)前雨量。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例提供的雨量測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法，基于塑料光纖彎曲特性進(jìn)行雨 量測(cè)量，能夠在惡劣環(huán)境下可靠的、精確的、經(jīng)濟(jì)的、自動(dòng)定時(shí)采集并測(cè)量雨量。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 在附圖（其不一定是按比例繪制的）中，相似的附圖標(biāo)記可在不同的視圖中描述相 似的部件。具有不同字母后綴的相似附圖標(biāo)記可表示相似部件的不同示例。附圖以示例而 非限制的方式大體示出了本文中所討論的各個(gè)實(shí)施例。
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例雨量測(cè)量裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例雨量測(cè)量系統(tǒng)中雨量檢測(cè)裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例雨量測(cè)量方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種雨量測(cè)量裝置及方法，基于塑料光纖彎曲特性進(jìn)行雨量測(cè) 量，能夠在惡劣環(huán)境下可靠的、精確的、經(jīng)濟(jì)的、自動(dòng)定時(shí)采集并測(cè)量雨量。
[0030]在光纖通信和傳感系統(tǒng)中，塑料光纖中彎曲損耗對(duì)傳輸質(zhì)量和功率預(yù)算等方面有 較大的影響，同時(shí)，利用塑料光纖彎曲狀態(tài)下的傳輸特性可進(jìn)行一些新應(yīng)用領(lǐng)域的研究，如 光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器，可產(chǎn)生有使用價(jià)值的彎曲損耗。近年來(lái)對(duì)塑料光纖彎曲損耗的研 究引起了人們的高度重視。孟憲微等人在"塑料光纖彎曲損耗特性的測(cè)試與分析"（長(zhǎng)春理 工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）中提出，塑料光纖中彎曲損耗隨彎曲半徑的增加呈現(xiàn)指數(shù)下降趨 勢(shì)。因此，可以基于塑料光纖彎曲損耗隨彎曲半徑變化的規(guī)律，基于該規(guī)律可基于塑料光纖 彎曲特性進(jìn)行雨量測(cè)量，利用塑料光纖的彎曲特性對(duì)光傳輸?shù)挠绊憗?lái)制作光纖無(wú)源雨量測(cè) 量裝置并給出相應(yīng)的測(cè)量方法。光纖無(wú)源器件具有抗電磁干擾、尺寸小、重量輕、強(qiáng)度高、耐 高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，特別地適用于惡劣環(huán)境中的測(cè)量。
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的雨量測(cè)量裝置可以包括:塑料光纖傳感器1、光纖浮子 2、滑桿3、排水塞4、排水浮子5、拉線6、漏水口 7、雨水收集部8、箱體9。
[0032] 塑料光纖傳感器1末端鍍有高反射率薄膜，安裝在光纖浮子2上，光纖浮子2安裝在 滑桿3上，所述光纖浮子2在所述箱體9內(nèi)水的浮力作用下沿著所述滑桿3上下滑動(dòng)，塑料光 纖傳感器1的光纖末端固定在光纖浮子2上，隨著所述光纖浮子2的滑動(dòng)而產(chǎn)生彎曲；塑料光 纖傳感器1的光纖末端鍍有高反射率薄膜。
[0033] 所述箱體9的底部設(shè)置有排水口（圖中未示），排水塞4與該排水口相匹配并設(shè)置在 所述排水口上。實(shí)際應(yīng)用中，還可以在箱體內(nèi)設(shè)置排水浮子5，將排水浮子5與排水塞4連接， 在箱體9的雨水量水量越來(lái)越高，雨水的浮力將排水浮子5浮起，雨水達(dá)到預(yù)定值時(shí)，排水浮 子5將雨水的浮力傳遞給排水塞4并將排水塞4拉起，箱體9內(nèi)收集的雨水即可排出。實(shí)際應(yīng) 用中，可以通過(guò)拉線6將排水塞4與排水浮子5連接。
[0034] 其中，雨水收集部8呈桶狀，底部桶口通過(guò)箱體9上部的漏水口 7進(jìn)入箱體9內(nèi)部，與 箱體9相通，將收集到的雨水送入箱體9內(nèi)。這里，雨水收集部8的上方桶口還設(shè)有篩狀過(guò)濾 網(wǎng)（圖中未示），以防止雜物掉進(jìn)雨水收集部8內(nèi)進(jìn)而造成漏水口 7堵塞。
[0035] 現(xiàn)場(chǎng)雨量采集無(wú)需動(dòng)力電源提供，在環(huán)境惡劣的區(qū)域也能適應(yīng)給后期的維護(hù)工作 和成本也降低。鍍有反射膜的塑料光纖傳感器1的光纖端部貼在光纖浮子2的一端，光纖浮 子2固定在兩根滑桿3之間，隨著水量的升高光纖浮子2將會(huì)跟著升高，塑料光纖傳感器1的 光纖端部隨著光纖浮子2的升高將產(chǎn)生彎曲，而塑料光纖傳感器1光纖的彎曲程度將改變其 光功率，通過(guò)檢測(cè)塑料光纖傳感器1的光功率變化，根據(jù)預(yù)先確定的光功率變化與水量變化 之間的關(guān)系即可計(jì)算得到當(dāng)前的雨量。
[0036] 本發(fā)明還提供了一種雨量測(cè)量系統(tǒng)，所述雨量測(cè)量系統(tǒng)包括如圖1所示的雨量測(cè) 量裝置以及如圖2所示的雨量檢測(cè)裝置。
[0037] 如圖2所示，雨量檢測(cè)裝置包括:D/A轉(zhuǎn)換模塊10、可調(diào)諧激光器11、光環(huán)形器12、光 電探測(cè)器13、A/D轉(zhuǎn)換模塊14和計(jì)算機(jī)14。其中，由D/A轉(zhuǎn)換模塊10設(shè)置可調(diào)諧激光器11發(fā)射 光的光強(qiáng)，可調(diào)諧激光器11發(fā)射的光通過(guò)光環(huán)形器12的第一接口進(jìn)入光環(huán)形器12,并由經(jīng) 光環(huán)形器12的第二接口進(jìn)入塑料光纖傳感器1，塑料光纖傳感器1的光纖末端鍍有高反射率 薄膜，高反射率薄膜將大部分光再反射進(jìn)入光環(huán)形器12,并經(jīng)由光環(huán)形器12的第三接口進(jìn) 入光電探測(cè)器13,光電探測(cè)器13檢測(cè)光環(huán)形器12第三接口處的光功率并將檢測(cè)的光功率數(shù) 據(jù)傳送給A/D轉(zhuǎn)換模塊14,再由A/D轉(zhuǎn)換模塊14處理后傳送給計(jì)算機(jī)15進(jìn)行計(jì)算處理，最終 得到當(dāng)前雨量。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例的雨量測(cè)量系統(tǒng)由D/A轉(zhuǎn)換模塊10設(shè)置可調(diào)諧激光器11發(fā)射光的光 強(qiáng)，光通過(guò)光環(huán)形器12后進(jìn)入塑料光纖傳感器1，塑料光纖傳感器1的光纖末端鍍有高反射 率薄膜，光進(jìn)入塑料光纖傳感器1后經(jīng)由光纖末端的高反射率薄膜反射后產(chǎn)生反射光，反射 光通過(guò)塑料光纖傳感器1回到光環(huán)形器12,并進(jìn)入光電探測(cè)器13,光電探測(cè)器13檢測(cè)反射光 的光功率，再由A/D轉(zhuǎn)換模塊14處理后交給計(jì)算機(jī)15進(jìn)行計(jì)算處理。
[0039] 隨著水量的升高光纖浮子跟著升高，不同的水量