壓電式雨量計(jì)測(cè)量原理

壓電式雨量傳感器采用沖擊測(cè)量原理對(duì)單個(gè)雨滴重量進(jìn)行測(cè)算，進(jìn)而計(jì)算降雨量。雨滴在降落過(guò)程中受到雨滴重量和空氣阻力的作用，到達(dá)地面時(shí)速度為恒定速度，根據(jù)P=mv，測(cè)量沖擊即可求出雨滴重量，進(jìn)而得到持續(xù)降雨量。

累積降雨量 / 降雨時(shí)長(zhǎng) / 降雨強(qiáng)度 / 最大對(duì)地面沖擊壓強(qiáng) / 降雨量分布 / 降雨等級(jí) / 降雨起始時(shí)間 / 估算雨滴直徑/大氣壓力 / 空氣溫度 /相對(duì)濕度/海拔/經(jīng)緯度/GPS授時(shí)

歷史上壓電式原理產(chǎn)品化的難點(diǎn)在于無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別干擾，易導(dǎo)致雨量誤報(bào)；野外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，壓電式原理受環(huán)境影響大，風(fēng)、灰塵等易引起的雨量板振動(dòng)頻率變化，易導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差大。

成熟的壓電式雨量計(jì)產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)技術(shù)解決了這些問(wèn)題。在測(cè)量降雨之外，同步監(jiān)測(cè)空氣溫濕度，輔助識(shí)別周邊環(huán)境變化，互相校準(zhǔn)實(shí)時(shí)判斷是否是真實(shí)降雨；

同時(shí)時(shí)空校準(zhǔn)信息，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。所有采集數(shù)據(jù)均配備時(shí)空校準(zhǔn)信息，包括經(jīng)緯度、海拔、GPS授時(shí)，精確說(shuō)明降雨數(shù)據(jù)采集的時(shí)空條件，便于數(shù)據(jù)比對(duì)處理；自動(dòng)校準(zhǔn)雨量，使誤差更小。長(zhǎng)期運(yùn)行，因灰塵等引起的雨量板振動(dòng)頻率變化自動(dòng)清零；雨量計(jì)自動(dòng)實(shí)時(shí)水平校正，修正安裝水平誤差及風(fēng)擺誤差；

壓電式雨量計(jì)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度最大程度解決了監(jiān)測(cè)原理環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題；從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度實(shí)現(xiàn)；了簡(jiǎn)單快速部署；從產(chǎn)品材質(zhì)的角度提升了設(shè)備強(qiáng)度，同時(shí)大幅度減輕了重量，方便運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)移位等。

1.量程更大

有效壓電面板尺寸大于φ200mm，最大可測(cè)量8mm/min降雨雨強(qiáng)，比傳統(tǒng)雨量監(jiān)測(cè)量程大1倍；

2.翻斗式雨量計(jì)監(jiān)測(cè)不到的新參數(shù)

精確到秒的降雨時(shí)長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、估算最大對(duì)地面沖擊估算、估算雨滴直徑、降雨強(qiáng)度分布、降雨起始時(shí)間；

3.自清理、人工現(xiàn)場(chǎng)免維護(hù)

雨滴接觸面為弧形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不存儲(chǔ)雨水，雨水一滴即掉；表面采用特氟龍抗污防粘涂層，雨水一沖即凈，長(zhǎng)時(shí)間使用也無(wú)需人工現(xiàn)場(chǎng)清理；

壓電式雨量計(jì)將所有部件集成于一個(gè)外殼之中，無(wú)任何外露部件，杜絕了樹(shù)葉、塵土、蟲(chóng)子等雜物對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響，也減少了不同功能元件需要維護(hù)的弊端；

4.安裝簡(jiǎn)單快速

創(chuàng)新膨脹立桿簡(jiǎn)單安裝法，無(wú)需水泥硬化處理,無(wú)需專業(yè)安裝人員，單人15分鐘即可完成安裝；支持快速移除和換位監(jiān)測(cè)；

對(duì)安裝環(huán)境無(wú)特殊要求，不需要物理水平，設(shè)備自動(dòng)水平校正；

具有兩種安裝方式，匹配不同應(yīng)用環(huán)境；膨脹立桿安裝法適用土壤安裝環(huán)境；法蘭盤(pán)固定安裝法適用建筑物、硬化地面等安裝環(huán)境；

整體產(chǎn)品小型輕便、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，便于攜帶和運(yùn)輸；

1.32位ARM處理器

2.遠(yuǎn)程固件升級(jí)

3.全球定位、時(shí)空校準(zhǔn)

4.平均無(wú)故障時(shí)間、不小于25000h

5.遠(yuǎn)程設(shè)置采集頻率及上報(bào)周期

6.防雷電防干擾

7.自動(dòng)水平校正

8.防護(hù)等級(jí)IP65

9.自動(dòng)歸零

10.無(wú)外部供電情況下，最長(zhǎng)可持續(xù)工作45天

11.占地面積小，不足征地面積，僅0.16平方米

12.安裝、移除對(duì)環(huán)境無(wú)污染無(wú)殘留

壓電式雨量計(jì)1.測(cè)量原理

壓電式雨量計(jì)

• 全電子動(dòng)能式 雨量監(jiān)測(cè)，根據(jù)雨滴打力度識(shí)別降雨；動(dòng)能可轉(zhuǎn)化估算最大沖擊地面壓強(qiáng)、雨滴直徑以及降雨時(shí)長(zhǎng)；

• 測(cè)量瞬時(shí)雨量輸出 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)，從毛毛細(xì)雨到磅礴大雨均可監(jiān)測(cè)；

翻斗式雨量計(jì)

• 機(jī)械式 收集雨水、測(cè)量累積雨量；

• 無(wú)法反映降雨對(duì)地面的侵蝕力度；

• 延遲測(cè)量 降雨數(shù)據(jù)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，大雨、細(xì)雨測(cè)量嚴(yán)重偏差；

壓電式雨量計(jì)2.測(cè)量范圍

壓電式雨量計(jì)

• 測(cè)量范圍最大 8 mm/min、比機(jī)械式雨量監(jiān)測(cè)量程大1 倍；

• 瞬時(shí)強(qiáng)降雨 最大雨強(qiáng)及發(fā)生時(shí)間點(diǎn)一目了然；

翻斗式雨量計(jì)

• 測(cè)量范圍最大 4 mm/min；

• 容易 突破 蓄水筒歷史極值，無(wú)可奈何的大暴雨、特大暴雨、瞬時(shí)強(qiáng)降雨反映降雨對(duì)地面的侵蝕力度；

壓電式雨量計(jì)3.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

壓電式雨量計(jì)

一體化 所有元器件都集成于一個(gè)外殼之中，沒(méi)有外露部件連接線，方便安裝維護(hù)；

翻斗式雨量計(jì)

組合式 傳感設(shè)備、RTU、DTU、供電單元等部件互相獨(dú)立需分別采購(gòu)安裝；

壓電式雨量計(jì)4.安裝方式

壓電式雨量計(jì)

• 無(wú)水泥混凝土 法蘭盤(pán)、掣地桿兩種安裝方式，15分鐘全搞定量監(jiān)測(cè)，根據(jù)雨滴打力度識(shí)別降雨；

• 材質(zhì)輕重量小，拆除、移位小菜一碟；

• 自動(dòng)水平校正；

翻斗式雨量計(jì)

• 重達(dá) 0.5噸的水泥基座 雨量筒、供電統(tǒng)、RTU、底座支架等現(xiàn)場(chǎng)分別安裝、需花費(fèi) 數(shù)天 完成安裝；

• 除了廢棄、拆除、移位不要想；

• 手動(dòng)水平氣泡校準(zhǔn)；

壓電式雨量計(jì)5.后期維護(hù)

壓電式雨量計(jì)

• 弧形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、特氟龍抗污防粘涂層；

• 不 堵不粘、一沖即凈；

• 無(wú) 需人工維護(hù)、省錢(qián)省事省人工；

翻斗式雨量計(jì)

• 漏斗狀收集器、入口大出口?。?/li>

• 沒(méi)有壞的 只有 堵 的；

• 一朝不維護(hù)、朝朝掉鏈子；

壓電式雨量計(jì)6.環(huán)境保護(hù)

壓電式雨量計(jì)

• 0污染 0殘留、設(shè)計(jì)壽命10年、可回收重復(fù)利用；

• 占地 不足 征地面積；

翻斗式雨量計(jì)

• 水泥基座污染浪費(fèi)加殘留、回收利用成本嚇人，除了廢棄別無(wú)他法；

• 水泥臺(tái)占地可達(dá) 1㎡—5㎡，成本高，浪費(fèi)大；

壓電式雨量計(jì)7.數(shù)據(jù)平臺(tái)

壓電式雨量計(jì)

• 設(shè)備自帶數(shù)據(jù)平臺(tái)，提供標(biāo)準(zhǔn)API接口，易集成；

• 可監(jiān)測(cè)的功能有：降雨量 、降雨時(shí)長(zhǎng)降雨等級(jí)、 降雨強(qiáng)度降雨起始時(shí)間、估算雨滴直徑最大對(duì)地面沖擊壓強(qiáng)、I-D降雨歷時(shí)預(yù)警；

• 數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)費(fèi)用為0；

翻斗式雨量計(jì)

• 數(shù)據(jù)平臺(tái)需定制；

• 接口類型多，系統(tǒng)兼容差；

• 功能定制開(kāi)發(fā)；

• 數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)費(fèi)用￥20000起；

壓電式雨量計(jì)1.工作環(huán)境

工作環(huán)境溫度 -40℃-60℃

工作環(huán)境濕度：≤100%RH

壓電式雨量計(jì)2.設(shè)備供電

5000mAh磷酸鐵鋰電池；5W太陽(yáng)能供電系統(tǒng)低電壓時(shí)，設(shè)備可自動(dòng)或遠(yuǎn)程切換為低功耗采集模式和休眠工作模式，工作時(shí)間不低于45天；

壓電式雨量計(jì)3.防護(hù)級(jí)別

防護(hù)級(jí)別為IP65；

壓電式雨量計(jì)4.通訊連接方式

支持2G/3G/4G無(wú)線通訊，多模支持國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商，可自動(dòng)上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；可定制NB窄帶物聯(lián)網(wǎng)、LoRa或RS485總線傳輸方式 通信協(xié)議支持MQTT/TCP二進(jìn)制流；支持?jǐn)?shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳，設(shè)備本地至少可存儲(chǔ)30天數(shù)據(jù)；

壓電式雨量計(jì)5.設(shè)備管理

支持遠(yuǎn)程設(shè)置數(shù)據(jù)上報(bào)頻率，默認(rèn)上報(bào)為1小時(shí)/次；支持5~240分鐘上報(bào)周期設(shè)置；支持固件本地升級(jí)和遠(yuǎn)程升級(jí)；

壓電式雨量計(jì)6.安裝自動(dòng)校準(zhǔn)

長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，因灰塵等引起的雨量板振動(dòng)頻率變化自動(dòng)歸零；雨量計(jì)自動(dòng)水平校準(zhǔn)，修正安裝水平誤差及風(fēng)擺誤差；

雨量計(jì)的種類很多，常見(jiàn)的有虹吸式雨量計(jì)、稱重式雨量計(jì)、翻斗式雨量計(jì)等等。

雨量計(jì)虹吸式雨量計(jì)

虹吸式雨量計(jì)能連續(xù)記錄液體降水量和降水時(shí)數(shù)，從降水記錄上還可以了解降水強(qiáng)度。虹吸式雨量計(jì)由承水器、浮子室、自記鐘和外殼所組成。雨水由最上端的承水口進(jìn)入承水器，經(jīng)下部的漏斗匯集，導(dǎo)至浮子室。浮子室是由一個(gè)圓筒內(nèi)裝浮子組成，浮子隨著注入雨水的增加而上升，并帶動(dòng)自記筆上升。自記鐘固定在座板上，轉(zhuǎn)筒由鐘機(jī)推動(dòng)作用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使記 錄筆在圍繞在轉(zhuǎn)筒上的記錄紙上畫(huà)出曲線。記錄紙上縱坐標(biāo)記錄雨量，橫坐標(biāo)由自記鐘驅(qū)動(dòng)，表示時(shí)間。當(dāng)雨量達(dá)到一定高度（比如10毫米）時(shí)，浮子室內(nèi)水面上升到與浮子室連通的虹吸管處，導(dǎo)致虹吸開(kāi)始，迅速將浮子室內(nèi)的雨水排入儲(chǔ)水瓶，同時(shí)自記筆在記錄紙上垂直下跌至零線位置，并再次開(kāi)始雨水的流入而上升，如此往返持續(xù)記錄降雨過(guò)程。

雨量計(jì)稱重式雨量計(jì)

這種儀器可以連續(xù)記錄接雨杯上的以及存儲(chǔ)在其內(nèi)的降水的重量。記錄方式可以用機(jī)械發(fā)條裝置或平衡錘系統(tǒng)，將全部降水量的重量如數(shù)記錄下來(lái)，并能夠記錄雪、冰雹及雨雪混合降水。

雨量計(jì)翻斗式雨量計(jì)

翻斗式雨量計(jì)是由感應(yīng)器及信號(hào)記錄器組成的遙測(cè)雨量?jī)x器，感應(yīng)器由承水器、上翻斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗、干簧開(kāi)關(guān)等構(gòu)成；記錄器由計(jì)數(shù)器、錄筆、自記鐘、控制線路板等構(gòu)成。其工作原理為：雨水由最上端的承水口進(jìn)入承水器，落入接水漏斗，經(jīng)漏斗口流入翻斗，當(dāng)積水量達(dá)到一定高度（比如0.1毫米）時(shí)，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗傾倒，都使開(kāi)關(guān)接通電路，向記錄器輸送一個(gè)脈沖信號(hào)，記錄器控制自記筆將雨量記錄下來(lái)，如此往復(fù)即可將降雨過(guò)程測(cè)量下來(lái)。

中文名稱

翻斗[式]雨量計(jì)

英文名稱

tilting bucket raingauge

定　　義

利用雨量達(dá)一定量而翻斗計(jì)量的一種雨量計(jì)。感應(yīng)件有盛水器、上翻斗、計(jì)量翻斗、下翻斗等部分。

應(yīng)用學(xué)科

大氣科學(xué)（一級(jí)學(xué)科），大氣探測(cè)（二級(jí)學(xué)科）

大部分的雨量計(jì)都是以毫米作為測(cè)量單位，有時(shí)候測(cè)量結(jié)果也會(huì)以英寸或厘米作為單位。雨量計(jì)的讀數(shù)可以用手工讀出或者使用自動(dòng)氣象站（AWS），而觀測(cè)的頻率則可以根據(jù)采集單位的要求而變化。大多數(shù)情況下收集的雨水在觀測(cè)后就不再保留，但也有少數(shù)氣象站會(huì)保留作為污染程度或其他測(cè)試的樣本。