JDZ-1型固态存储雨量器供电电路的改装维护及其数据可靠性分析

董宏伟

JDZ-1型固态存储雨量器供电电路的改装维护及其数据可靠性分析

董宏伟

（甘肃省陇南水文水资源勘测局 甘肃陇南 742500）

根据陇南市山区阴雨天多、光照不足的特性，对JDZ-1型固态存储雨量器供电系统进行改装，解决阴雨天供电不足的现象，通过对比降水数据得出JDZ-1型固态存储雨量器可以采集准确可靠的雨情数据，更有效地为防灾减灾服务。

JDZ-1型固态存储雨量器 稳压块 降水对比

甘肃省长江流域其主要区域以陇南地区为主，加之天水地区和甘南州的长江流域部分，其地理位置位于秦巴山地西部青藏高原东侧边缘，自北向南由黄土丘陵向高山峻岭、深山峡谷的土石山区过渡，形成以山地、丘陵和盆地为主的地形。河流属长江流域嘉陵江水系。大致有大小河流3762条，流域面积1.70多万平方公里，年径流量277亿立方米。气候属北亚热湿润、暖温半湿润、高原湿润等多种气候过渡带。年降水量在400mm～800mm之间，丰水年份可达900mm甚至1000mm以上，属于我省降水量最为丰沛的地区，加之河流切割严重，峡谷幽深，地形破碎，悬壁林立 ，沟壑纵横，导致气候多变。这样一来给降水的观测和准确计量带来了较大困难。

降水的测量无论是对于气象、水文、海洋、环境的观测还是对航空、铁路交通和有关水资源的评价调度全都具有极其重要的意义，特别是对于人工降雨的效果检验和气象科研来说其测量的准确度就显得更为重要。它对人民的生活、生产、建设的关系极为密切。因而人类生活的许多方面需要掌握降水资料，作为研究推算径流和设计洪水的依据；要保证雨量计的测量完整、准确，对雨量计进行改装和校准则是非常必要的。

JDZ-1型固态存储雨量器（以下简称存储雨量器）相比性能稳定可靠，准确度高，但是电源使用时间不长，如果是连续的阴雨天时间较长，电源就会供电不足，导致无法储存数据；要是遇上连续的晴天，光照强的话输入电压会比较高，这样又会对电瓶造成严重危害。为此，本文就针对这种情况将阐述该仪器的电路改装和安装调试及其数据分析。

1 仪器简介

存储雨量器是人工降雨效果检验的重要测量降水仪器，为获得准确的降水记录对雨量计进行现场校准和电源的改进是非常必要的；翻斗式雨量计校准工作平台是集雨强模拟、数据采集、数据处理为一体的雨量计全自动校准装置。本文就如何改进翻斗式雨量计供电电路与原理和现场调试及数据分析，进行了较为详细的论述。

2 供电电路改装20

针对以上不足，本人根据多年工作经验对太阳能充电系统进行了改进，其改装的太阳能供电自动充电系统电路图和LM317T标准电路图如图1、图2所示。LM317T是由美国在2001年生产的一种三端口稳压器件,他的输出电压可以通过调整电阻进行一定幅度的调整。输出的电压幅度在1.2～37V之间,可以满足电瓶所需要的电压幅度。LM317T作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。

稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。1、2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1、D2用于保护LM317T。

首先LM317T稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V～37V（高输出电压的LM317T稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1.25V～45V），所以R2/R1的比值范围只能是0～28.6。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM117/LM317T 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。

其次是LM317T稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于LM317T稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当LM317T稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，LM317T稳压块就不能正常工作。当LM317T稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，LM317T稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用LM317T稳压块制作稳压电源时（如图3所示），没有注意LM317T稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。

通常LM117/LM317T不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM117/LM317T输入端的连线超过6英寸（15厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。

输入要比输出至少高2V，否则不能调压。输入电最高不能超过40V。输出电流不超过1A。输入12V的话，输出最高就是10V左右。而我局所采用的电瓶实测电压不低于12.4V，故我们在强光直射的时候调至14.4V。基于经济方面的考虑,我局设计了一种内置式的电源供电电路,制板后经过几个月对所安装仪器的调试，能够达到预期的效果,证明此电源供电是可行且可靠的。该系统保证了太阳光较强时，电瓶达到设定值后，电路会自动断开，对电瓶起到保护作用。在连续的阴雨天气不会自动放电，保证了电瓶电量不足的原因，使固态存储雨量器更好的服务于人民的生活生产。

图1 太阳能供电自动充电系统

图2 LM317T标准供电线路

图3 LM317T接线图

3 安装维护

安装和维护该雨量器过程比较简单，要严格按照下列规定，才能是该雨量器发挥最大的优势。其安装过程为：

（1）存储雨量器安装高度为0.7m（从承雨口平面至观测场地面距离），北方地区也可沿用1.2m高度。

（2）存储雨量器安装时，用水平尺将承雨口校平。

（3）存储雨量器底座上三个地脚的安装孔借3个M8地脚螺栓、螺母（或膨胀螺钉）将其固定在混凝土基座上。基座埋入途中深度应能保证仪器安装牢固，在暴风雨中不发生抖动或倾斜。

（4）调整调平螺帽，使圆水泡居中，仪器调平后，用M4*6圆柱头螺钉将调平装置锁紧。

（5）基座应有排水管道出口和电缆的通道。如需要收集排水量以检测系统的测量精度，应建造一个安放积水容器的小室（坑）。

（6）信号输出电缆为两心屏蔽线（A43VVT2*16/0.15话筒线）。电缆从仪器底座的橡胶电缆护套穿进，用螺帽紧固，以增加抗拉强度，避免接线拉脱。电缆两芯电线分别剥长20mm，折半、绞成股，塞进接线座中常用发信部件的两接线孔，用螺钉紧固。

（7）用手轻轻拨转翻斗部件，检查接收部分的信号是否正常。

（8）安装完毕后，进行三次人工滴水试验，（每次滴水十毫米，三到五分钟内滴完水量，应控制滴水尽可能均匀），三次试验符合误差要求，即在±4%之内。

（9）将承雨器部件筒套在仪器基座上，用内六角扳手将三个M6滚花圆柱头内六角螺钉锁紧。至此，仪器安装完毕。

4 数据分析

固态存储雨量器与虹吸自记雨量计对比观测资料的分析方法是：由长时段到短时段，逐步排除影响虹吸自记雨量计的观测时间(超前或滞后等)和一些人为换纸等因素。尽可能地避开受到外界干扰影响的不同条件因素，使两者具有充分的可比性，这样才能真正掌握固态存储雨量器的特点及差异性。表1、表2是对碧口水文站和成县水文站2012年降水数据的对比分析。

表1 碧口水文站2012年降水数据

表2 成县水文站2012年降水数据

从表1可以看出，碧口水文站2012年的降水，虹吸式自记雨量计与存储雨量器的对比；总量上相差1.1mm，相对误差是0.1%。

从表2可以看出，成县水文站2012年的降水，虹吸式自记雨量计与存储雨量器的对比；总量上相差1.3mm，相对误差是0.2%。

由上述数据分析得出:在间歇性降水和雨量较小时，存储雨量器由于仪器测量精度的限制（仪器分辨力为0.2mm）以及蒸发损失，会出现一定的误差。但是这种误差是在降水数据资料的基本误差范围以内，基本上是忽略不计的。从观测中可以发现，虹吸式自记雨量计的自记钟存在时间上的误差，有时会将当日的降水移至上一日或者下一日。从这些资料中我们可以总结出固态存储雨量器的以下特点：

（1）时间准确。虹吸自记雨量计人工对时有很大的任意性,而存储雨量器从根本上消除了这些因素的影响。经抽查分析,存储雨量器在3个月时间左右,其时间误差不到±1min,比虹吸自记雨量计记录时间准确得多。

（2）记录数据质量高。在降水量观测和数据存储中，该仪器可节省人力、物力资源，特别是能够准确记录降水随时间的变化过程，减少了人为观测和蒸发等因素带来的影响,数据质量高。

（3）便于计算机数据采集和整编处理及进入数据库,减少了大量的人工摘录加工等项劳动，大大提高了整编和入库速度，为实现自动观测、采集和传输以及整编入库奠定了基础。

（4）有利于水情信息传输自动化，同时具有信息传输迅速、快捷,便于自动报汛等特点，可为防汛抗旱及水文预报提供便捷的水情信息。

5 结语

JDZ-1型固态存储雨量器的优点是安装方便、操作简单、易于管理和维护，提高了工作效率，降低了劳动强度。通过整编软件，可直接将数据导入计算机（导入数据与观测值对比未出现偏差，无数据“丢失”现象），提高了测验整编精度。从目前试用的情况来看，固态存储雨量器运行较好，数据稳定，故障率低，安全性好。使用过程中我们感到，固态存储雨量器具有很高的集成精密度，该设备应用的好坏，关键在于平时对它的检查与维护。

1. 王水平.开关稳压电源原理及设计 2007.7

2. 《水文资料整编规范》 SL247-2012. 中国水利水电出版社

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.05.020

TN98

B

1672-2469（2014）05-0063-04

20作者简介：董宏伟 （1980年—），男，工程师。