FZ-01P型水面蒸發觀測數字平臺系統設備
1. 導言:
FZ-01P型水面蒸發觀測數字平臺系統(以下稱“數字平臺”系統或“系統”)是一種同時適用于20m2、5m2、1m2蒸發池,用作水面蒸發自動觀測的成套系統設備,包括:FFZ-01型數字水面蒸發計、JFZ-01型數字雨量計、數控溢流井、數控補水箱、采集控制箱、配套電路水路設施、上位機系統等。
本數字觀測平臺性能技術參數全部達到中華人民共和國水利電力部《水面蒸發觀測規范》SD265-88和中國氣象2003年版《地面氣象觀測規范》相關要求,是當前分辨力、測量度,自動化程度的水面蒸發數字觀測平臺。
2. 系統組成、工作原理
系統組成設備清單見下表
系統設備清單表
序號 | 型號名稱 | 主要技術參數 | 備注 |
1 | FFZ-01型數字水面蒸發計 | 分辨力:0.1mm | |
2 | JFZ-01型數字雨量計 | 分辨力:0.1mm | |
3 | 數字溢流桶 | 分辨力:水面蒸發當量≤0.01mm | |
4 | 測井 | Φ360mm*870mm(1 m2和5 m2蒸發池); Φ618mm*870mm(20 m2蒸發池) | |
5 | 交流潛水泵B1、B2 | 流量≥40升/分(20m2蒸發池) 流量≥10升/分(5 m2蒸發池) 流量≥2升/分(1 m2蒸發池) | |
6 | 數控補水箱 | 補水箱 | 容積:2m3 | 水箱(水池)用戶自備 |
交流潛水泵B3 | 流量:(2-40)升/分 |
7 | 采集控制箱 | | |
8 | 上位機系統+RS485通信接口 | | |
9 | 電源系統 | | |
10 | 蒸發池 | 20m2、5 m2、1 m2 | 用戶自備 |
系統設備及現場安裝見圖(1)、圖(2)
系統工作原理:水面蒸發觀測數字平臺系統以蒸發計、雨量計、溢流桶為基本觀測器具,以采集器自動采集、處理、顯示蒸發、降水、溢流過程信息,自動控制蒸發池、溢流井補、排水過程。采集器通過RS485/232通信接口分別與上位機系統、數傳通信機(RTU)連接,利用系統配套的應用軟件可以實現水面蒸發過程信息的遠程監測及資料整編入庫。
投入運行的水面蒸發觀測數字平臺系統中蒸發池水位高度應保持在水位標志線上。無降水日時,采集器自動采集蒸發池內水面高度變化計算蒸發量。每當蒸發池內水面高度降至約定值(水位標志線以下10mm)時,采集器在觀測日分界時刻(水文分界日為8:00,氣象分界日為20:00)控制補水泵B3工作,給蒸發池自動補水,使池中水位恢復至水位標志線高度,然后,以補水后的高度作為起測點,測量下一時段的蒸發量。
在降水日,當蒸發池水位升高至約定值(水位標志線以上10 mm)時,采集器驅動溢流泵B1工作,使蒸發池中的水流入溢流井,當溢流井水位達到約定值時溢流過程結束,采集器采集計算溢流量數據后啟動溢流井排水泵B2工作,將溢流桶中的水排放至約定底水高度。
依據《水面蒸發觀測規范》及氣象《地面氣象觀測規范》規定,蒸發量的計算公式為:
蒸發量=(蒸發池水位測量值-蒸發池水位起算值)+降水量-溢流量
上式可簡化表示為:
QF =(Wt-W0)+Qj-Qy
式中:QF: 表示水面蒸發量,單位:mm
Wt:表示測量時刻(t)的蒸發池水位,單位:mm
W0:表示起算時刻的蒸發池水位,單位:mm
Wt、W0值由FFZ-01型數字水面蒸發計自動測量。
Qj:表示被測時段內的降水量,Qj值由JFZ-01型數字雨量計提供,單位:mm
Qy:表示被測時段內的溢流量,Qy值由數控溢流井自動測量,單位:mm
3. 主要性能技術參數:
3.1 蒸發池水面變幅:
水位標準線為基準:±20mm
3.2 分辨力:
a. 蒸發量測量分辨力:0.1mm
b. 降水量測量分辨力:0.1mm
c. 溢流量測量分辨力:≤0.01mm
3.3 測量度:
a. 無降水時系統測量誤差(δF):
δF=δf
式中δf表示數字蒸發計測量誤差,δf≤±3%
b. 有降水無溢流時:
δF=δf±δj
式中δj為JFZ-01型數字雨量計測量誤差
δj≤±0.2mm(降水量≤10mm時)
δj≤±0.2mm±1%*FS(降水量≥10mm時)
c. 有降水且產生溢流時:
δF=δf±δj±δL
式中δf≤±0.02mm*N其中N為溢流井排水次數
3.4 采集器時鐘走時精度: 4分種/月
3.5 上位機功能:
數據表格形式:
(1)水面蒸發量、降水量、溢流量信息顯示(月報表、年報表)
(2)水面蒸發量、降水量、溢流量曲線圖(月曲線圖、年曲線圖)
(3)水面蒸發量、降水量、溢流量柱狀圖(月柱狀圖、年柱狀圖)
(4)水面蒸發量、降水量、溢流量柱狀圖(月柱狀圖、年柱狀圖)
(5)報警信息:設備狀態(滲漏)報警、電源電壓報警
4. 設備安裝(略)
4.1 基礎建設
4.2 儀器設備的安裝
5. 系統設備的 使用、維護(略)
5.1 運行前的調試、檢驗
5.2 試運行記錄
5.3 使用、維護
6. 故障排除(略)
關鍵詞:
蒸發觀測數字平臺
徐州偉思信息系統工程研究所(徐州偉思水文氣象自動化研究所)是擁有自主知識產權的民營股份制高科技型企業,專業致力于氣象、水文、水利數字化測量傳感器及相關自動化測量儀器的研制、生產,并且將其應用于水利水文、氣象觀測自動化系統。自研究所成立起,始終遵循科技及經濟與市場相結合的原則,在不斷創新技術,提升產品技術含量的同時,注意降低產品成本,滿足市場需求。研究所現有高級工程師六人,高級技師一人,高中級工程技術人員占人員總數的百分之四十以上,主要技術骨干在本領域中有近三十年的數字式傳感器、數字化測量儀器設計、制造的經驗。近年來研究開發了新型光電編碼器、數字式水位儀、數字式閘門開度測量儀、浮子式數字雨量計、數字式蒸發量計以及數字式雨量蒸發自動站等產品,先后獲得六項專利,許多產品填補了國內空白,部分產品達到國際先進水平。數字式水位、閘位、雨量、蒸發傳感器已取得國家工業產品生產許可證,產品遍及全國各地。我所研制的數字式雨量傳感器、數字式水面蒸發傳感器、數字式雨量蒸發自動站等代表了我國水文氣象數字化傳感器的發展方向,它們不僅具有高分辨力、高精度,工作長期穩定,并且能在風浪環境和嚴重沙塵氣候環境下可靠工作,可裝備各種類型的人工和自動化測站,是我國水文氣象事業自動化必備型儀器。
我所宗旨是:創新不停,求精不止,以可靠優質的產品和真誠的服務,用領先的數字化技術為我國水利水文、氣象事業提供先進、實用的現代化裝備。
我們深信,有著各行各業的鼎力合作和支持,我們一定會以“高效、創新、友愛、奉獻”的企業精神,為我國經濟建設和科技事業的發展和進步,做出新的貢獻。