[发明专利]全自动水面蒸发量监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过检测水面高度变化量来测定水面蒸发量的全自动监测系统。

背景技术

水面蒸发量是我国水文水资源、气象观测的重要指标，水面蒸发量的定义是：大地标准水平面在无风浪条件下水位下降高度值即蒸发量。蒸发量的多少直接影响到农作物的生长和收成。我国颁布了中华人民共和国国家标准《水面蒸发器》（GB/T21327-2007）。目前我国水文部门监测蒸发量主要依靠在有人值守的水文站采用人工的方法每天早8点量测水位高度变化量、溢流量、补水量并从雨量计读取降雨量作为蒸发桶内的降雨量等来人工合成蒸发量，少数地方也建立了蒸发量测量站，但现有的测量站为了排除风浪对水面高度监测过程的影响，建立了与蒸发桶连通的防浪井（又名静水井），将水位测量传感器安装在防浪井里进行水位测量，防浪井和蒸发桶之间就需土建开挖埋设连通管和电动阀等，这样大大增加了土建施工量和系统设计的复杂性，也带来了长期运行的可靠性问题以及成本的大幅增加。

在遇到突发降雨，蒸发桶装不下降雨量时，就会出现溢流，原有技术要计算蒸发量就必须准确测量出降雨量和蒸发桶内溢出的水量，要在野外自动准确测量出溢流量是比较困难的，将增加溢流测量装置，这样就带来了测量的可靠性问题还大大增加了自动监测的成本。增加的雨量计也要求是高精度雨量计，且在大地上降雨并不是均匀分布的，雨量计内的降雨量作为在蒸发桶内的实际降雨量是有较大误差的，把降雨时段的蒸发量和无降雨时段的蒸发量合并在一起计算每天的蒸发量，就存在雨量测量误差直接转移成了蒸发量误差，而降雨量一般远远大于蒸发量，其带来的误差是不可忽略不计的。

当长期不下雨，蒸发桶内就需要补水，这就需要计算往蒸发桶内注入的补水量，如果以上参数即蒸发桶内水位高度变化量、降雨量、补水量、溢流量或取水量采用人工的方式每天及时准确测量，那需要有专业的监测人员来测量，影响各个测量参数准确性的因素也很多，其各方面开支也是非常巨大的，对于无人值守的全自动遥测水面蒸发监测系统就成了各地水文水资源、气象等部门急需的产品。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供一种全自动水面蒸发量监测系统，能够分不同时段对采集到的数据进行水位变化趋势分析，并根据分析出的水位变化趋势判断天气状况，然后选择各种情况下蒸发量的计算公式计算出对应的蒸发量，提高测量精度；且由于作出了水位趋势的变化，所以无需防浪井也能避免在水位不稳定的情况下——有风浪的情况下计算蒸发量，从而减少测量误差、减少施工量与成本、简化系统结构。

本发明的技术方案是一种全自动水面蒸发量监测系统，包括蒸发桶，所述蒸发桶内设有水位测量传感器，所述水位测量传感器电性连接有控制其在单位时间内连续采集水位数据的监测仪，所述监测仪还分别电性连接有雨量计、补水泵；所述补水泵通过进水管道连接有补水桶，并通过出水管道与所述蒸发桶连接。

在上述技术方案中，水位测量传感器直接设于蒸发桶内，无需建造防浪井；由于监测仪控制水位测量传感器在单位时间内连续采集水位数据，监测仪可以将采集到的数据与上一时段的数据进行比较，从而分析得出水位变化趋势，进行数字滤波处理得出水位变化量，同时根据水位变化趋势判断天气状况，然后选择各种情况下蒸发量的计算公式计算出对应的蒸发量，如果一定时间间隔内判断不出水位变化趋势，说明有风浪，那么暂不进行数字滤波处理也不进行蒸发量计算。然而传统的监测系统必需依赖防浪井、电动阀等才能对蒸发量进行测量，造成系统设计复杂，土建施工量大，建造成本高。

进一步的，所述监测仪设有以单片机为核心的主机，所述主机电性连接有无线通讯模块，所述无线通讯模块电性连接有天线，所述天线网络连接有监测服务器；所述单片机为51系列单片机；所述无线通讯模块为GPRS/GSM通讯模块；所述水位测量传感器为高精度磁致伸缩水位测量传感器。单片机中可写入判断水位变化趋势的程序，无线通讯模块用以实现远程监测及数据共享，高精度磁致伸缩水位测量传感器精度极高，利于提高测量精度。

进一步的，所述监测仪包括机箱及机箱支架，所述机箱顶部设有太阳能电池板，所述机箱内设有与所述太阳能电池板分别电性连接的充电控制器、蓄电池。采用太阳能供电，可为整个监测系统提供持续不断的电源，保证整个系统长年的正常工作。

进一步的，所述主机、无线通讯模块均设于机箱内，所述主机分别电性连接有液晶显示屏及键盘。实现可视化操作、直观简便。

进一步的，所述蒸发桶上设有靠近桶口的溢流支管，所述溢流支管下方设有水圈。溢流支管能在溢流时起导流作用，可直接流入水圈内。