JDZ02―1型固态存储雨量计原理和常见故障及排除方法.docVIP

JDZ02―1型固态存储雨量计原理和常见故障及排除方法 　　【摘要】雨量数据采集系统在全国各水文站已得到了广泛应用，并已使用多年。本文就JDZ02-1型雨量计的工作原理与常见故障及排除方法进行了较详细的介绍，可为使用同型号仪器的同行提供借鉴。 　　【关键词】固态雨量计；故障；排除 　　为使雨量观测实现自动测量、自动存储，由计算机进行年终资料整编，建立雨量数据库。水利部水文司从1995年起在全国水文系统组织推广雨量数据采集系统。该系统的采集器主板从从澳大利亚DE公司引进，其余部件由南京水利水文自动化研究所生产。黄委中游测区1999年前使用UYS-1型雨量数据收集系统，其雨量分辨率为0.5mm，2000年至2004年陆续更换为JDZ02-1型雨量数据采集系统（以下简称固态存储雨量计），其雨量分辨率为0.2mm。经过十几年的使用，普遍认为该系统运行正常，工作可靠。然而，个别测站发现：系统采集的数据曾有多信号情况。现本人就对多信号情况的产生原因和排除方法，与仪器使用过程中经常出现的一些问题和故障及排除方法作一探讨，供使用同型号仪器的同行借鉴。 　　1雨量采集系统工作原理 　　固态存储雨量计由雨量采集系统和数据处理系统两大部分组成。雨量采集系统由传感器 （翻斗雨量计）、数据采集器 （引进澳大利亚DT300型雨量数据采集器）、电源（高质量蓄电池）等组成（图1），其主要功能是完成对野外降雨量数据的采集和存储。数据处理系统由计算机终端设备及相应数据处理软件构成，主要完成雨量数据的加工处理（如从采集器中读出数据、数据预处理、存储数据、资料整编、打印成果等）。 　　降雨时，翻斗式雨量计的翻斗信号被送入数据采集器。数据采集器接收到翻斗信号并进行累计。当采样周期结束时，自动唤醒采集器，使它进入工作状态，进行一次采样，并且把该采样周期 （5 min）的累计雨量和降雨发生的时间，按软件预定的格式存入固态 RAM储存器中。如此不断地采集翻斗信号，不断地存储数据，可以在雨量站长期连续测量记录降雨过程数据，一般半年 （半年多也可）读取一次数据 ，进行一次初始化，并且对电池充电一次（或更换一次电池）。需要现场查看雨量数据时，用连接电缆把采集器的RS232口和便携机的RS232口连接起来，运用软件、便携式微机就可以在使用现场读取雨量数据。 　　图1 雨量数据采集系统 　　数据采集器的面板上有三个按钮和一行LED显示采集系统显示器。通过对三个按钮的操作，可以显示数据 （显示时间、日期、地址、今 日雨量和昨日雨量） 及参数 （站号、波特率和分辨力等），并且对参数进行修改（或设置）。因此，在使用现场操作中，数据采集器可以不依赖于便携式电脑进行多种操作，给用户使用带来极大的方便。 　　翻斗雨量计发信装置由嵌装在翻斗部件上的磁钢、干簧管式磁敏开关（有左右两组，一般接成“或门”）、微调螺钉等组成，实物图见图2。 　　图2 JDZ02-1型雨量传感器实物图 　　磁钢采用剩磁强度Br=1800～2000Gs（外表涂黄色标志）的稀土钴系永磁合金。 　　干簧管式磁敏开关采用日本PS-3150型磁敏接近开关。其启动（吸合）距离约为2.5～4.0mm。 　　翻斗反弹：翻斗翻转倒水，在其底部撞击微调螺钉的瞬间产生反弹。反弹的高度主要取决于翻斗部件翻转高度，以及翻斗、微调螺钉的材料弹性模量等。翻斗材料为ABS工程塑料；微调螺钉的材料为HPb59-1铜（1998年前生产）或聚甲醛工程塑料（1998年后生产）。这两种微调螺钉的反弹高度分别为2.0mm和1.1mm，微调螺钉的硬度越大，则反弹越高。 　　2 系统采集的数据有多信号情况，引起降水量偏大 　　2.1 原因分析 　　JDZ02-1型雨量计，由于其翻斗部件安装角小，使磁钢的工作范围受到一定限制，上下总计约为10mm的距离，允许偏离中线不超过1-2mm。由于仪器安装倾斜，或两边的微调螺钉高低不一致（两个斗的盛水量不等），使翻斗反弹过高（一边高，且干簧管安装在了限位螺钉高的一边），而使磁钢接近干簧管，引起开关导通，产生抖动信号，使雨量计发信系统发出双信号。 　　虽然采集器输入单元入口处设计有防抖动的延时和整形电路，延时设计指标T≥200ms（若达到这个指标的话，即使有双信号进入，采集器也不会多计数），但个别采集仪的延时设计指标达不到T≥200ms，有的采集仪延时指标距设计值差值还较大，甚至不能起到延时的作用，使抖动信号单独进入，导致采集器多计数，引起雨量数值偏大。（分辨率为0.5mm的雨量计，由于其翻斗部件安装角度较大，磁钢的工作范围较大，即使翻斗反弹也不会出现双信号的问题。） 　　2.2 排除方法 　　在安装仪器时，应将仪器口安装水平，工作平台上的圆水泡调整居中。 　　安装雨量计时必须进行人工滴