对维萨拉降水量采集系统的分析

张昊

摘 要：随着社会科学技术的日益进步，可通过降水量采集系统来对某一区域实行的降水量自动检测。维萨拉的降水量采集系统是维萨拉公司所生产的一种检测降水量的系统，主要由降水传感器和计算机自动显示软件系统所组成的，能够实现对某一地区的降水量进行自动检测。本文首先介绍了某一地区降水量统计的背景，重点阐述了维萨拉降水量采集系统的硬件及软件的组成情况，并分析了维萨拉降水量采集系统自动检测降水量的工作原理和方法，最后简单总结了维萨拉降水量采集系统应用于降水量检测的优势。

关键词：维萨拉 降水量采集系统 降水量传感器 数据采集

中图分类号：P332 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（b）-0003-01

一个地区的降水量是指没有被蒸发，未发生流失和渗透的有天空降落到该地区土地的固态融化水以及液态水在地表聚集所产生的高度，一般以毫米为单位，因此，降水量通常用于表明一个地区的降水多少。在气象学研究中，对于降水量的测量时间单位可以为年、月、日，也可以测定每24 h、12 h、6 h、3 h以及1 h的降水量。例如，一年的降水量称为年降水量，指的是一年内天空降落到地面的雨雪融化水的量，每小时或者每分钟的降水量及为单位降水量，一般称为降水强度。降水量或大或小都会对社会的各行各业的发展造成一定程度的影响，尤其是对于农牧业、水利工程、建筑、民航等行业和部门来说，掌握相关的降水量的资料和水资源数据是制定发展规划的一项重要数据。对于降水量的记录方法主要有两种，即人工观测记录以及仪器自动测量。本文所介绍的降水量采集系统是维萨拉公司所生产的一种检测降水量的系统，主要由降水量传感器和计算机显示软件所组成的，能够实现对某一地区的降水量进行自动检测，由于具有高精度、低耗能的特点，可自动测量降水量，并且具有一定的可靠性和稳定性而被广泛应用于降水量的测定。

1 维萨拉降水量采集系统的硬件组成

维萨拉降水量采集系统主要是由降水量传感器（称重式VRG系列、翻斗式QMR和RG系列，本场使用的RG13H雨量桶和FD12P天气现象传感器上安装的感雨器DRD12）和计算机自动采集统计软件系统所组成的，其中硬件系统的构成部分有降水量传感器RG13H和DRD12、信号收集装置以及数据处理等，工作原理概括的来说即信号收集装置在供给降水量传感器工作电源的同时将接收到的信号传送到服务器进行处理。

1.1 降水量传感器

本场降水量采集系统主要由RG13H和DRD12组成，DRD12它通过电容式感应器件，当雨或者雪降落在电容感应器件上，电容量变化和降水量成正比，电容传感器输出一个电压信号，降水强度可以通过信号电平和信号变化（出现新雨滴）来评估。对降水只是一个参考，所以这里只对RG13H雨量桶进行分析。RG13H降水量传感器为翻斗式，在传感器的降水采集漏斗以及降水量测量部件外都设有加热及温度保持设备，可将进入传感器的冰或雪等固体融化为水，然后再流入传感器的降水量测量墙体。每当仪器收集到预设微量降水（0.2 mm）后，就利用倾斗机构产生触点闭合动作。该仪器主体和漏斗均为铝合金制造。顶部有一个精确制造的隔环，顶部孔径精确为400 cm2倾斗机构安装在主体内部一个配有固定滑槽、三个校平螺丝和一个水平仪的铸造铝合金基座上。倾斗机构包括一个可按其中心回转的半斗。雨量收集工作在上半部完成。当雨水收集满之后，机构倾斜，倒出收集的雨水，另一半小斗则继续收集雨水。漏斗基座上安装有虹吸装置，用以控制进入小斗水的流速。通过让水以恒定流速流入倾斗中，让校准变得更简单，测量更精确。只要降雨继续，收集雨水再倾倒的这个过程就不断进行，每次倾倒，磁力就会立刻闭合弹簧开关的触点。在RG13H型雨量计中，添加了一个38 W的加热融雪单元（如有需要可以更换为50 W）。加热器在温度低于+4℃时自动启动，由一个温控开关控制。

1.2 信号采集装置

维萨拉降水量采集系统的信号采集装置是由两部分所构成的，即数据采集器QML201以及电源模块。其中，电源模块主要是向降水量触感器以及数据采集器输送15 V电压并向加热模块提供36 V电压供电，从根本上保持信号采集器的正常工作，而数据采集器的主要功能是雨量筒内部累计到一定量降水的时候会从机械上实现翻转，从而内部干簧管会产生通断3 V的磁力信号，而一次通断就会产生一个开关信号给到数据采集器QML201，数据采集器QML201可以接收三种信号（数字信号，频率信号，模拟信号），在QML201上有通道CHB可以专门采集频率信号，根据采集通断信号的次数计算出相应的降水量，然后通过一定的消息格式输出（比如：一小时降水、三小时降水、六小时降水等）。数据一般是按照RS485进行输出，然后通过调制解调器传输到机房的MCB111，MCB111把RS485数据转换为RS232数据，进入端口服务器TS16，TS16将数据传送到服务器，服务器进行保存，进而实现在各个工作站的显示。

2 降水量采集系统的软件组成

维萨拉降水量系统的软件部分相比较硬件部分要简单的多。当数据采集器QML201收到雨量桶采集的信号后，直接就会生成一定的消息格式，可以通过笔记本在数采器中读取，所以它不需要采集软件对数据进行处理，在服务器中对格式数据进行分检，把雨量的数据通过显示软件Weather View进行显示。用户可以根据需要对雨量数据显示界面进行编辑，方便查看，同时Weather View还可以通过图表查看几小时内的降雨量，从记录中查找一年内任意时段时期的降雨量，最大值，最小值等。方便观测员进行统计和存储。

3 结语

维萨拉降水量自动采集系统在进行某地区降水量测定的过程中不仅具有精确度高、自动采集能力强等优点，而且其装置设备的能量消耗少，运行稳定性高，适用范围较广，可以在多种气象观测站发挥作用。总而言之，在降水量直接影响我国国民经济建设和人们生产生活发展的今天，对于降水量的方便而准确的测定是一项必须而且重要的工作，维萨拉降水量自动采集系统具有诸多优点，认真掌握该系统的工作原理并不断完善升级对于准确的测定降水量具有重要的意义。

参考文献

[1] aspx维萨拉自动观测设备技术手册[Z].http：//c.wanfangdata.com.cn/periodical/xddzjs/2013-21.