CN105571977A - 一种蒸发器及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒸发器及其实现方法，主要解决了现有技术中水面蒸发测量采用水位测量的精度低、人力成本高等问题。该蒸发器，其特征在于，包括蒸发皿（2）、称重***和动作执行机构；当所述蒸发皿放置在所述称重***上时，所述称重***对所述蒸发皿进行称重，所述蒸发皿（2）通过所述动作执行机构实现与所述称重***之间的脱离与放置。本发明结构简单、实现方便、测量精度高。

Description

一种蒸发器及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量水面蒸发的装置，具体的说，是涉及一种蒸发器及其实现方法。
背景技术
在水文气象监测中，水面蒸发是一个重要参数。水面蒸发的测量在蒸发站进行，现有技术中，对水面蒸发测量所采用的技术方案如下：通过高精度的长度测量工具（游标卡尺等）对蒸发皿内的水面的降落差值进行测量，然后根据液位的高度差计算蒸发量，其主要存在以下缺陷：精度低。水面形状不固定、易变形，水面的波动极易影响测量精度，测量时难以把握测针是否是刚好接触水面，因此精度难以达到《水面蒸发观测规范》的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、实现方便的蒸发器。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种蒸发器，包括蒸发皿、称重***和动作执行机构；当所述蒸发皿放置在所述称重***上时，所述称重***对所述蒸发皿进行称重，所述蒸发皿通过所述动作执行机构实现与所述称重***之间的脱离与放置。
进一步的，所述动作执行机构为升降***，所述蒸发皿通过所述升降***实现在上下方向的升降动作，由此实现与所述称重***之间的脱离与放置。
进一步的，所述升降***包括推杆，所述蒸发皿设置在所述推杆的端部。
进一步的，所述升降***还包括推盘，所述推盘设置在所述推杆的端部，所述蒸发皿放置在所述推盘内。
进一步的，所述动作执行机构为机械手。
进一步的，还包括一端连接外部、另一端连接蒸发皿的水管，该水管可以是一根，即实现排水又实现补水作业，也可以是两根，其一根为排水管、另一根为补水管。
一种自动蒸发测量***，包括蒸发器，后台控制***，信息采集装置，以及实现后台控制***与蒸发器、信息采集装置之间通信的通信装置；所述信息采集装置包括采集称重***读数的装置、采集蒸发皿内水量的装置、采集水管补水量/排水量的装置。
蒸发器的实现方法，包括以下步骤：
（1）称重***称量蒸发皿原始重量的步骤；
（2）蒸发皿脱离称重***，进行蒸发作业的步骤；
（3）经过蒸发后，称重***称量蒸发皿的实时重量的步骤；
（4）根据原始重量与实时重量数据计算蒸发量的步骤。
进一步的，蒸发器的实现方法还包括：当蒸发皿内水量不足时，通过补水管向蒸发皿内补水的步骤；当蒸发皿内水量过多时，通过排水管排出蒸发皿内水的步骤；
其中，蒸发皿内水量不足的标准为蒸发皿内存储水量的下限；蒸发皿内水量过多的标注为蒸发皿内存储水量的上限。
自动蒸发测量***的实现方法，包括以下步骤：
（1）后台控制***控制动作执行机构将蒸发皿放置在称重***上称量原始重量的步骤；
（2）后台控制***控制动作执行机构使蒸发皿脱离称重***，进行蒸发作业的步骤；
（3）在经过后台控制***设定的蒸发时间T后，后台控制***控制动作执行机构将蒸发皿放置在称重***上称量实时重量的步骤；
（4）后台控制***根据原始重量与实时重量数据计算蒸发量的步骤。
进一步的，自动蒸发测量***的实现方法，还包括：
当采集到蒸发皿内水量不足时，后台控制***根据反馈的信息控制补水管向蒸发皿内补水的步骤；
当采集到蒸发皿内水量过多时，台控制***根据反馈的信息控制排水管排出蒸发皿内水的步骤，
其中，蒸发皿内水量不足的判断标准为后台控制***预设的蒸发皿内水量的下限值，蒸发皿内水量过多的判断标准为后台控制***预设的蒸发皿内水量的上限值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过蒸发皿、动作执行机构、称重***，实现对蒸发皿的重量在蒸发前和蒸发后的称量，然后通过前后两次称量的重量差来计算出蒸发皿内水分的蒸发量，由此实现蒸发量的重量法测量，与现有的液位法测量相比，其精度更高，不受水面波动的影响。
（2）本发明基于蒸发皿、动作执行机构和称重***，结合后台控制***及信息采集装置，实现对蒸发器工作的自动化控制，一切操作均可实现远程控制，而无需测量人员亲临蒸发站进行数据的测量和采集，不仅实现方便、节约人力，而且根据设定的测量周期，可以实现一天多次及高频率的测量，从而进一步提高了测量结果的精确度。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的侧视图。
图3为本发明的俯视图。
其中，附图标记所对应的名称：1.蒸发箱，2.蒸发皿，3.水管，4.输出轴，5.电机，6.电机安装板，7.底板，8.秤座，9.秤，10.推杆，11.推盘，12.秤盘，13.泵组件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供了一种蒸发器，该蒸发器主要包括蒸发皿、升降***和称重***，上述设备均集成安装在一个蒸发箱内。其中，蒸发皿用于容纳水，蒸发量则通过蒸发皿内水量变换得到，应当注意的是，蒸发皿只是一种器皿，是水容器，蒸发皿的形状并不做特别限定，本申请说明书附图中所示出的蒸发皿形状不应当限制本申请的保护范围，本领域技术人员根据蒸发皿的功能及作用，还可对其形状、结构作适当的变形，其也应当属于本申请的保护范围。
升降***，带动蒸发皿的上升和下降，动作方向为竖直或垂直方向的上下方向。本实施例中，升降***主要由推杆构成，进一步的，推杆采用电动推杆，电动推杆实现伸缩动作，蒸发皿则设置在其端部，由电动推杆带动，跟随电动推杆的伸缩动作，实现蒸发皿的上升和下降。本实施例中电动推杆与蒸发皿之间的连接关系有两种：
其一，电动推杆的端部与蒸发皿的底部之间可以采用固定连接方式实现紧固，电动推杆通过伸缩动作直接带动蒸发皿上下运动；其二，增设推盘，推盘的面积至少应当与蒸发皿的底面积匹配，电动推杆的端部与推盘底部连接，蒸发皿放置在推盘内，电动推杆通过带动推盘动作，然后由推盘带动蒸发皿动作。
称重***用于称量蒸发皿内水的重量，称重***包括秤、秤座和秤盘，当蒸发皿被电动推杆带动放置在秤盘上时，蒸发皿应当不再受到电动推杆的力，使其保持自由状态进行称重。电动推杆带动蒸发皿脱离秤，即不称重的时候，为非测量状态，在电动推杆带动蒸发皿将其放置在秤上进行称重时，为测量状态，本实施例中，电动推杆带动蒸发皿下降至称重***进行称重，完成称重测量后，带动蒸发皿上升脱离称重***。基于上述设计，本实施例中，称重***设置在蒸发皿的下部。
通过上述设置，即可实现采用称重的方式实现对水量蒸发的测量，从而避免了现有技术中采用液位测量的方式来测量蒸发量的弊端。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于，推杆采用气动推杆或液压推杆，推杆动作的动力来源由气压或液压提供。
实施例3
本实施例与实施例1的不同点在于，本实施例中，电动推杆带动蒸发皿上升至称重***进行称重，完成称重测量后，带动蒸发皿下降脱离称重***进行称重。基于上述设计，本实施例中，称重***设置在蒸发皿的上部或中部。
实施例4
本实施例与实施例1的不同点在于，本实施例中，蒸发皿脱离称重***和放置在称重***上的动作不再通过在竖直或垂直方向上的升降运动实现，而是通过具有多自由度（三自由度以上）的机械手臂来实现，此时，蒸发皿与称重***之间的上下位置关系则不作特别限定，机械手通过动作实现蒸发皿脱离和放置在称重***上的过程。
实施例5
本实施例在实施例1的基础上还作了进一步的改进，具体如下：设置补水***，补水***主要由补水管和泵组件组成，其中，泵安装在底板上，补水管配套设置有带动其与蒸发皿连通/断开的装置，一般地，该装置可由电机实现。补水管的作用在于，当蒸发皿内水分蒸发尽之后，通过泵和补水管向蒸发皿内补充水，一般状态下，补水管并不与蒸发皿连通，同时，泵也处于关闭状态，在蒸发皿内水分被检测到蒸发尽后，再控制泵启动及连通补水管与蒸发皿。本实施例中，补水管通过电机带动其转动实现与蒸发皿的连通或断开，电机通过电机安装板安装，具体的说，电机的输出轴通过转动连接件与补水管的一端连接。非补水状态下，补水管被电机带动转向一侧，补水管的管口脱离蒸发皿，补水状态下，则补水管被电机带动转向蒸发皿侧，其管口位于蒸发皿开口的上方。
在另一种实施方式中，补水管不转动，其一端与泵连接，实现与外部水源的连接，另一端与蒸发皿连接，补水管上设置可控的阀门，一般地，优选为电磁阀，以便于远程控制。
实施例6
本实施例在实施例1的基础上还做了进一步的改进，具体如下：设置排水***，排水***主要由排水管和泵组成，排水管一端连接在蒸发皿上，另一端与泵连接，其作用是，当蒸发皿内水量过多，会影响到测量时，通过排水管对蒸发皿进行排水，排水动作由泵控制，该泵可以单独设置，也可以与实施例5中的补水***共用一个泵。
在另一种实施方式中，排水管不连接泵，一端连接蒸发皿，另一端延伸至设备的外部，在排水管上设置可控的阀门，一般地，优选为电磁阀，以便于远程控制。
实施例5和实施例6采用补水管和排水管分开设计的方式，应当注意的是，补水管和排水管也可共用一根管道，其也应当属于本发明申请的保护范围。
实施例7
在实现重量法测量，解决现有液位法测量的问题的同时，还面临另一技术难题：现有技术方案的实际操作为人工测量，而蒸发站的观测是长年累月的，通常一个蒸发站一天至少观测一次，一些专用蒸发站一天甚至需要观测多次，且蒸发站多在荒郊野外，这样的观测成本很高。本实施例在实施例1-6任一项或任意组合所公开的蒸发器的基础上，还集成了自动控制***，以实现对蒸发器各部件动作的远程控制。该***包括有后台控制***、信息采集装置、通信装置；其中，后台控制***用于接收、处理数据信息，下达相应的控制指令；信息采集装置主要包括采集称重***读数的装置、采集蒸发皿内水量的装置、采集补水管补水量的装置、采集排水管排水量的装置，上述装置均可采用对应的传感器实现，如：称重传感器、流量传感器、液位传感器等。通信装置，用于实现蒸发器和信息采集装置与后台控制***之间的信息、命令传输。信息采集装置所采集的信息包括有蒸发皿及其内水量的重量信息、排水管的排水量信息、补水管的补水量信息，以及蒸发皿内水量的水位信息等。通信装置可以是有线通信装置，也可以是无线通信装置。
基于上述结构，蒸发器自动实现测量的过程如下：
（1）在一个测量周期内，后台控制***首先控制动作执行机构将蒸发皿放置在称重***上进行称重，得到原始重量信息；
（2）后台控制***控制动作执行机构将蒸发皿脱离称重***，使蒸发皿进入蒸发工作状态；
（3）经过一段时间的蒸发后，后台控制***控制动作执行机构将蒸发皿放置在称重***上进行称重，得到实时重量信息；其中，时间可以是在后台控制***中设置的一个预设值，用于确定测量周期；
（4）后台控制***根据测量得到的原始数据信息和实时数据信息，计算得到蒸发量，完成测量。
上述控制、测量均可通过远程操作，无需工作人员亲临现场，且根据设置的测量周期，可实现一天多次的测量，有效地避免了现有技术靠人工完成测试的弊端。
当蒸发皿内水分较少，已经影响到测量的时候，就需要向蒸发皿内补水，本实施例基于自动控制***，在采集到蒸发皿内水量的信息后，发送至后台控制***，后台控制***根据设定的阈值判断是否需要补水，若需要，则控制补水***工作，向蒸发皿内补水，同时，补水量的信息通过对应的装置进行采集，然后发送至后台控制***，以用于蒸发量的计算，确保后期计算蒸发量的结果的精确性。
当蒸发皿内水分过多，已经影响到测量结果的时候，如：溢出，此时，后台控制***则可控制排水***工作，排出蒸发皿内水量，同时，排出水量也应当进行测量并传输至后台控制***。其中，蒸发皿内水分过多的标准可以由后台控制***设置一个标准值，超过标准值则表示水分过多，需排出。
上述实施例并非单一的实施方式，本领域技术人员在知晓上述实施方式的前提下，还可以对上述实施方式进行任意两项或多项的组合，其也应当属于本发明申请的保护范围。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种蒸发器，其特征在于，包括蒸发皿（2）、称重***和动作执行机构；当所述蒸发皿放置在所述称重***上时，所述称重***对所述蒸发皿进行称重，所述蒸发皿（2）通过所述动作执行机构实现与所述称重***之间的脱离与放置。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述动作执行机构为升降***，所述蒸发皿通过所述升降***实现在上下方向的升降动作，由此实现与所述称重***之间的脱离与放置。
3.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述升降***包括推杆（10），所述蒸发皿（2）设置在所述推杆（10）的端部。
4.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述升降***还包括推盘（11），所述推盘（11）设置在所述推杆（10）的端部。
5.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述动作执行机构为机械手。
6.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，还包括一端与外部连接、另一端与所述蒸发皿（2）连接的水管（3）。
7.一种自动蒸发测量***，其特征在于，包括如权利要求6所述的蒸发器，后台控制***，信息采集装置，以及实现后台控制***与蒸发器、信息采集装置之间通信的通信装置；所述信息采集装置包括采集称重***读数的装置、采集蒸发皿内水量的装置、采集水管补水量/排水量的装置。
8.根据权利要求1所述的蒸发器的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称重***称量蒸发皿原始重量的步骤；
（2）蒸发皿脱离称重***，进行蒸发作业的步骤；
（3）经过蒸发后，称重***称量蒸发皿的实时重量的步骤；
（4）根据原始重量与实时重量数据计算蒸发量的步骤。
9.根据权利要求8所述的蒸发器的实现方法，其特征在于，还包括：当蒸发皿内水量不足时，通过水管向蒸发皿内补水的步骤；当蒸发皿内水量过多时，通过水管排出蒸发皿内水的步骤；
其中，蒸发皿内水量不足的标准为蒸发皿内存储水量的下限；蒸发皿内水量过多的标注为蒸发皿内存储水量的上限。
10.根据权利要求7所述的自动蒸发测量***的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）后台控制***控制动作执行机构将蒸发皿放置在称重***上称量原始重量的步骤；
（2）后台控制***控制动作执行机构使蒸发皿脱离称重***，进行蒸发作业的步骤；
（3）在经过后台控制***设定的蒸发时间T后，后台控制***控制动作执行机构将蒸发皿放置在称重***上称量实时重量的步骤；
（4）后台控制***根据原始重量与实时重量数据计算蒸发量的步骤。
11.根据权利要求10所述的自动蒸发测量***的实现方法，其特征在于，还包括：
当采集到蒸发皿内水量不足时，后台控制***根据反馈的信息控制水管向蒸发皿内补水的步骤；
当采集到蒸发皿内水量过多时，台控制***根据反馈的信息控制水管排出蒸发皿内水的步骤，
其中，蒸发皿内水量不足的判断标准为后台控制***预设的蒸发皿内水量的下限值，蒸发皿内水量过多的判断标准为后台控制***预设的蒸发皿内水量的上限值。
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