CN205353384U - 一种蒸发测量*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸发测量***，主要解决了现有技术中水面蒸发测量的精度低、人力成本高等问题。该蒸发测量***包括蒸发器和雨量计；所述蒸发器包括蒸发皿、第一称重***和第一动作执行机构；当所述蒸发皿放置在所述第一称重***上时，所述第一称重***对所述蒸发皿进行称重，所述蒸发皿通过所述第一动作执行机构实现与所述第一称重***之间的脱离与放置；所述雨量计包括雨量杯组件、用于称量雨量杯组件重量的第二称重***，第二动作执行***，以及位于所述雨量杯组件的开口上方且可转动或翻转的挡雨板；所述第二动作执行***带动所述雨量杯组件动作，使其脱离或放置在所述第二称重***上。本实用新型结构简单、实现方便、测量精度高。

Description

一种蒸发测量***

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量水面蒸发的装置，具体的说，是涉及一种蒸发测量***。

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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、实现方便的蒸发测量***。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种蒸发测量***，包括蒸发器和雨量计；所述蒸发器包括蒸发皿、第一称重***和第一动作执行机构；当所述蒸发皿放置在所述第一称重***上时，所述第一称重***对所述蒸发皿进行称重，所述蒸发皿通过所述第一动作执行机构实现与所述第一称重***之间的脱离与放置；所述雨量计包括雨量杯组件、用于称量雨量杯组件重量的第二称重***，第二动作执行***，以及位于所述雨量杯组件的开口上方且可转动或翻转的挡雨板；所述第二动作执行***带动所述雨量杯组件动作，使其脱离或放置在所述第二称重***上。

进一步的，所述第一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，由此实现与所述第一称重***之间的脱离与放置。

进一步的，所述升降***包括推杆和推盘，所述推盘设置在所述推杆的端部，所述蒸发皿设置在所述推盘上。

进一步的，还包括一端与外部连接、另一端与所述蒸发皿连接的水管。

进一步的，所述第一称重***包括第一秤、第一秤座和第一秤盘，所述第一秤安装在所述第一秤座上，所述第一秤盘安装在所述第一秤的上端。

进一步的，所述第二动作执行机构包括第二推杆和第二推盘，所述第二推盘设置在所述第二推杆的端部，所述第二推杆可带动所述雨量杯组件沿上下方向动作，实现雨量杯组件脱离称重***或放置在称重***上。

进一步的，所述第二称重***包括第二秤、第二秤座和第二秤盘，所述第二秤安装在所述第二秤座上，所述第二秤盘安装在所述第二秤的上端。

进一步的，还包括一端与所述雨量杯组件连接、另一端延伸至所述雨量计外部的排水管。

进一步的，所述挡雨板通过电机带动实现翻转或转动，使其遮蔽或敞开所述雨量杯组件的开口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型将蒸发器和雨量计相结合使用，二者均采用称重法实现对水分(雨量)变化的测量，相较于现有技术而言，极大地提高了测量精度。

(2)本实用新型通过蒸发皿、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。

(3)本实用新型采用称重法实现对降雨量的测量，雨量计开始工作时的质量G₁，一段时间后，质量为G₂，该段时间内的雨量值Y＝(G₂-G₁)/(ρS)，其中ρ为水的密度，S为雨量计承水器口的面积。与传统的自计雨量计、翻斗式雨量计相比，本实用新型实现简单、具有更高的精度。

附图说明

图1为本实用新型中蒸发器的主视图。

图2为本实用新型中蒸发器的侧视图。

图3为本实用新型中蒸发器的俯视图。

图4为本实用新型中雨量计的结构示意图一。

图5为本实用新型中雨量计的结构示意图二。

图6为本实用新型中雨量计的结构示意图三。

其中，附图标记所对应的名称：1.蒸发箱，2.蒸发皿，3.水管，4.第一输出轴，5.第一电机，6.第一电机安装板，7.第一底板，8.第一秤座，9.第一秤，10.第一推杆，11.第一推盘，12.第一秤盘，13.泵组件；

21.雨量箱，22.雨量杯组件，23.挡雨板，24.第二输出轴，25.第二电机，26.第二电机安装板，27.第二底板，28.第二秤座，29.第二秤，210.第二推杆，211.第二秤盘，212.第二推盘，213.排水管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1-3所示，本实施例提供了一种蒸发测量***，该蒸发测量***主要由蒸发器和雨量计两部分构成，其中，蒸发器涉及水分蒸发的测试，雨量计涉及降雨量的统计，二者相结合的数据为最终的测试数据，表示公式如下：

$X=\frac{G_1-G_2}{\mathrm{\ρ}S}+Y$

式中，X表示蒸发量，Y表示降雨量，G₁表示蒸发皿的原始总量，G₂表示经过一段时间蒸发后的蒸发皿的实时总量，ρ为蒸发皿内水的密度，S为蒸发皿的蒸发面积。其中，G₁和G₂由蒸发器测试，Y则由雨量计进行测试，为了使得本领域技术人员对本***有更清晰的了解和认识，下面对蒸发器和雨量计进行分别介绍：

一、蒸发器

采用称重法实现对蒸发量的测试，其相较于现有的测试方式而言，测量精度更高。具体的说，蒸发器包括蒸发皿、升降***和第一称重***，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***主要由第一推杆构成，进一步的，第一推杆采用电动推杆，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，增设第一推盘，第一推盘的面积至少应当与蒸发皿的底面积匹配，电动推杆的端部与第一推盘底部连接，蒸发皿放置在推盘内，电动推杆通过带动推盘动作，然后由第一推盘带动蒸发皿动作。

在另一种实施方案中，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。

称重***用于称量蒸发皿内水的重量，称重***包括第一秤、第一秤座和第一秤盘，当蒸发皿被电动推杆带动放置在第一秤盘上时，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。

在另一种实施方案中，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。

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。

进一步的，为了更好的实现本实施例，考虑到蒸发皿内水量可能存在过剩或过少的情况，本实施例设置有补水***和排水***，具体的说，补水***和排水***由对应的水管及泵组件构成，两个***之间可以共用一根水管，也可以分别设置水管，为了便于描述，将补水***对应的水管称之为补水管，将排水***的水管称之为排水管。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。

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。

针对排水管，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。

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。

在上述基础上，本实施例还集成了自动控制***，以实现对蒸发测量***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，用于实现蒸发测量***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***首先控制第一动作执行机构将蒸发皿放置在第一称重***上进行称重，得到原始重量信息；

(2)后台控制***控制第一动作执行机构将蒸发皿脱离第一称重***，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***第一控制动作执行机构将蒸发皿放置在第一称重***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。

二、雨量计

如图4-6所示，雨量计同样采用称重法实现对降雨量的测量，雨量计主要包括雨量计组件、第二动作执行***和第二称重***，上述设备均集成安装在一个雨量箱内，需固定的部件则固定在雨量箱的底板上。通过上述结构实现采用称重法对降雨量进行测量，其原理如下：雨量计开始工作时的质量G₁，一段时间后，质量为G₂，该段时间内的雨量值Y＝(G₂-G₁)/(ρS)，其中ρ为水的密度，S为雨量计承水器口的面积。本实用新型与现有雨量计相比，不仅实现更方便，而且精度更高。

雨量计组件用于接收降雨，其形状可采用与现有雨量计所使用的接收降雨部分的相同或相似形状。雨量计组件的上方为开口，考虑到在测量过程中，避免外界杂质(如粉尘、雨水)对测量精度的影响，本实施例在雨量计开口的上方设置有一个挡雨板，挡雨板可翻转或转动，通过电机带动，电机安装在电机安装板上，电机的输出轴与挡雨板连接。在实际称量的时候，挡雨板水平放置或与雨量计组件的开口所处平面平行放置，用于遮挡雨量计组件的开口，避免杂质落入雨量计中，完成称量后，挡雨板被转动移开或翻转，使得雨量计组件的开口敞开，可以正常接收降雨。

第二动作执行机构用于带动雨量计组件上下动作，实现雨量计与称重***之间的脱离或放置。本实施例中，第二动作执行机构主要由第二推杆组成，通过第二推杆的伸缩动作实现雨量计在竖直或垂直方向上的上下动作。进一步的，还可设置有第二推盘，第二推盘安装在第二推杆的顶端，第二推杆有高位和低位两种位置，当处于高位时雨量杯放在第二推盘上，当处于低位时雨量杯落到第二秤盘上，进行称重，此时，第二推盘与雨量杯脱离。第二推杆的动力来源有多种，如：电动、气动、液压等，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

在另一种实施方案中，第二动作执行机构为机械手臂，雨量计组件脱离或放置在称重***上的动作通过具有多自由度(三自由度以上)的机械手臂来实现。

第二称重***用于称量雨量计组件(包括接收的降雨)的重量，第二称重***包括第二秤、第二秤座和第二秤盘，第二秤安装在第二秤座上，第二秤盘安装在第二秤的上端。当雨量计组件被第二推杆带动放置在第二秤盘上时，雨量计组件应当不再受到第二推杆的力，使其保持自由状态进行称重。第二推杆带动雨量计组件脱离第二秤，即不称重的时候，为非测量状态，在第二推杆带动雨量计组件将其放置在第二秤上进行称重时，为测量状态。本实施例中，第二称重***位于雨量计组件的下方，第二推杆带动雨量计组件下降至第二称重***进行称重，完成称重测量后，带动雨量计组件上升脱离第二称重***。秤的称重精度越高越好，一般地，可以选用精度为0.1g的称重天平。以雨量计承水器口为直径20cm、称重天平的精度为0.1g为例，该雨量计的分辨率能达到0.0032mm。

雨量站分布广泛且多在荒郊野外，降雨时需要收集的数据很多，当遇到特大暴雨时，雨量计的储水器如果接满雨水后必须要及时倒掉才能继续工作。基于上述问题，本实施例还设置有排水管，排水管的一端与雨量计组件连接，另一端延伸至外部，当雨量计存储的降雨过多，影响到测量时，通过排水管将多余的水排出，同时，排出的水量予以测量、记录，以供后期计算降雨量时使用。

在上述结构的基础上，雨量计还设置有通信装置和数据采集装置。其中，数据采集装置主要采集信息包括有雨量计组件的重量信息数据、排水管的排水量信息数据、雨量计组件内液位信息数据等，数据采集装置可通过重量传感器、液位传感器、流量传感器等实现。通信装置为无线或有线通信设备，其一方面用于将所采集到的数据信息传输到后台控制***，另一方面，接收后台控制***的控制命令，使得相应的部件根据控制命令动作。雨量计的排水动作、挡雨板的翻转或转动动作、第二动作执行机构的动作均可由后台控制***通过通信装置进行远程操控。通过上述设置，不仅节约了人力、降低了监测成本，而且便于资料的收集和整理

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。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，即使在本实用新型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实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种蒸发测量***，其特征在于，包括蒸发器和雨量计；所述蒸发器包括蒸发皿、第一称重***和第一动作执行机构；当所述蒸发皿放置在所述第一称重***上时，所述第一称重***对所述蒸发皿进行称重，所述蒸发皿通过所述第一动作执行机构实现与所述第一称重***之间的脱离与放置；

所述雨量计包括雨量杯组件、用于称量雨量杯组件重量的第二称重***，第二动作执行***，以及位于所述雨量杯组件的开口上方且可转动或翻转的挡雨板；所述第二动作执行***带动所述雨量杯组件动作，使其脱离或放置在所述第二称重***上。

2.根据权利要求1所述的蒸发测量***，其特征在于，所述第一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，由此实现与所述第一称重***之间的脱离与放置。

3.根据权利要求2所述的蒸发测量***，其特征在于，所述升降***包括推杆和推盘，所述推盘设置在所述推杆的端部，所述蒸发皿设置在所述推盘上。

4.根据权利要求1所述的蒸发测量***，其特征在于，还包括一端与外部连接、另一端与所述蒸发皿连接的水管。

5.根据权利要求1所述的蒸发测量***，其特征在于，所述第一称重***包括第一秤、第一秤座和第一秤盘，所述第一秤安装在所述第一秤座上，所述第一秤盘安装在所述第一秤的上端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的蒸发测量***，其特征在于，所述第二动作执行机构包括第二推杆和第二推盘，所述第二推盘设置在所述第二推杆的端部，所述第二推杆可带动所述雨量杯组件沿上下方向动作，实现雨量杯组件脱离称重***或放置在称重***上。

7.根据权利要求6所述的蒸发测量***，其特征在于，所述第二称重***包括第二秤、第二秤座和第二秤盘，所述第二秤安装在所述第二秤座上，所述第二秤盘安装在所述第二秤的上端。

8.根据权利要求6所述的蒸发测量***，其特征在于，还包括一端与所述雨量杯组件连接、另一端延伸至所述雨量计外部的排水管。

9.根据权利要求6所述的蒸发测量***，其特征在于，还包括挡雨板，所述挡雨板通过电机带动实现翻转或转动，使其遮蔽或敞开所述雨量杯组件的开口。