自动传感雨量器与虹吸式雨量计对比分析

孙贵萍,巨兰香

（青海省水文水资源勘测局格尔木分局， 青海 格尔木市 816000）

自动传感雨量器与虹吸式雨量计对比分析

孙贵萍,巨兰香

（青海省水文水资源勘测局格尔木分局， 青海 格尔木市 816000）

文中在对有水文监测系统自动传感雨量器与虹吸自记雨量计，平行观测的格尔木（四）站资料进行整理统计的基础上，分析了影响两者误差的因素，并根据水文监测系统雨量器使用中存在的问题,提出了解决的方法。

中小河流；监测系统；自动传感；虹吸式；雨量计

1 基本情况

2012 年，国家中小河流项目中对格尔木（四）站改建雨量站并安装筒式雨量计，其数据传输方式为 GSM/GPRS 传输。测站站号：01228220，中心IP：111.12.206.78，中心站短信卡号：14797519862，测站卡号：14797003127。主要设备：20W 太阳能电池板一块（实测电压为 18.6V）、JDZ01A 翻斗雨量计一台、YDH－1 型遥测终端机一部，采用 GSM/ GPRS 传输方式、38AH 蓄电池一块（实测电压为12.9V）、以及机箱等配件。

2 工作原理对比

2.1 虹吸式雨量计工作原理

虹吸式雨量计可连续记录降水量和降水时间，当雨水经过漏斗导入量筒后，量筒内的浮子将随水位升高而上浮带动自给笔在自给纸上画出水位上升的曲线，当两桶内的水位达到 10mm 时，借助虹吸管迅速将水排除，笔尖回归零位后重新记录。自给钟给出时间降水量随时间累计的过程。

2.2 自动传感雨量器工作原理

自动传感雨量计由雨量传感器和相应的记录仪器组成，雨量传感器由承雨器组件和计量组件两部分组成，承雨器组件为采集、承接降雨之用；计量组件的主要作用是对降雨量进行计量。计量过程为：承雨器承接的雨量经漏嘴汇集到漏斗内，再通过滴嘴滴落到处于上斗的翻斗里。当翻斗内的雨量达到 6.28mL 时翻斗翻转一次，在翻斗翻转过程中，磁钢接近干簧管，其磁场激励干簧管中的簧片，两簧片分别被磁化为 N、S 极，异性相吸，开关闭合，电路瞬间导通，完成将一个单元降雨量（0.2m）的转换和信号输出工作。同时，原先翻斗部件的下斗则上升，转换为上斗，重复上述动作，可不间断地循环计量降雨量。

3 仪器观测资料对比分析

资料的选用，选取 2013 年汛期（5 月 1 日至 9月30日）的观测资料进行对比分析。在历时 5个月的观测过程中，经统计降雨日数为 21 日，见表 1。

3.1 自动传感雨量器与虹吸式自记雨量计对比分析

按照降水量规范规定，降水量小于 10mm，虹吸式自记雨量计与自动传感雨量器的绝对误差小于±0.4mm，合格。降水量大于 10mm，虹吸式自记雨量计与自传动传感雨量器的相对误差小于± 4%，合格。该站 5 月至 9 月降水 21 日，18 天合格，合格率为 85.7%。

3.2 资料回传率分析表

根据格尔木（四）站中小河流水文监测系统与自动传感雨量器获得数据对比分析，可知：格尔木（四）站降水日数 21d，回传 15d，回传率为71.4%。通过对回传出现故障的分析，通过监测系统发现这几日的电压都不符合工作要求的电压。

4 结语

通过对比分析得出以下结论：

虹吸式雨量计性能可靠，测量数据准确，可记录全天的降雨过程，但需要有人值守，人工记录观测数据，不能用于无人值守的站点。

表1 格尔木（四）站自动传感雨量器与虹吸式自记雨量计对比分析表

表2 格尔木（四）站降水总量对比分析表

表3 格尔木（四）站降水日数对比分析表

自动传感雨量器能够满足监测规范要求，技术性能满足降水量观测规范和水情自动测报系统对遥测雨量计的要求。可设置在无人值守站，自动记录观测数据。该设备结构简单，易于维护和使用，便于推广，性能稳定，可比较稳定的长期工作，数据采集及资料整编容易，其记录数据可直接通过转化后，在南方片生成成果。弥补了虹吸式雨量计的缺陷，解决了降雨量观测数据的传输问题，通过资料的对比分析，由于受气候条件和通讯设备的影响，出现故障的几率比较高，误差比较大。在格尔木地区其观测精度也受到影响。通过降水日数的对比分析，在一年的使用过程中发现，故障率比较高，主要是由于格尔木地区风沙较大，造成翻斗翻动，造成误记录，导致降水日数比实际日数偏多。通过降水总量的对比和回传率的对比发现，自动传感雨量数据采集和传输也存在不稳定的现象。在仪器安装时应按安装说明书所规定各项条件做符合性测试，选择具备合适安装条件的站点进行安装，以保证仪器良好运行，防止出现误记录、数据丢失等现象。在日常使用过程中还应做好对仪器的检查、维护和清洗保养。

由于收集的观测资料比较少，系统运行时间比较短，通过对比自动传感雨量器在格尔木地区实际应用效果不是很好，合格率较低。还有待进一步的对比观测和分析。

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2014-04-15