JSP_1型虹吸校正翻斗雨量计研制与特点

２００６年第２期　ＪＤＺ一１型雨量数据采集仪观测资料分析　吴传明　（福建省水文水资源勘测局，福建福州　３５０００１）　摘要：该文根据ＪＤＺ一１型雨量数据采集仪和虹吸式自记雨量计同比观测资料进行计算与误差　统计分析，认为除极个别站因受观测场地限制，两种仪器相距较远，误差稍偏大外，以虹吸式　自记雨量计观测降水量为标准，各站雨量数据采集仪观测降水量相对误差均在规范规定范围　内，且误差分布明显正的一方大于负的一方，即雨量数据采集仪在该地区观测值偏大。针对偏　大原因提出改进方法，以提高观测资料质量。　关键词：ＪＤＺ一１型雨量数据采集仪：虹吸式自记雨量计：对比分析　中图分类号：ＴＶ１２５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—３０１１（２００６）０２—００１４—０２　１　ＪＤＺ一１型雨量数据采集仪　ＪＤＺ一１型雨量数据采集仪由澳大利亚引进。并经南京　水利水文自动化所组装，是一种能自动测量、采集、存储降　雨资料，数据传递迅速快捷，便于自动报汛的较先进的仪　器，具有如下特点：①记录时间准确。经测站实际应用，３　个月时间记录误差不到±ｌｍｉｎ，比虹吸式自记雨量计记录时　间准确得多。②记录数据质量高。计数准确。存储可靠，特　别是能够准确记录降水随时间的变化过程，收集到短历时暴　雨资料。③自动化程度高。计算机依据采集雨量数据经整编　程序计算后，即可得到满足规范要求的各种成果表。减少了　大量的人工摘录加工等劳动。大大提高了整编质量和入库速　度。④信息传输快。便于水情信息传输自动化，可为防汛抗　旱及水文情报预报提供便捷的水情信息。　ＪＤＺ一１型雨量数据采集仪主要技术指标如下：①仪器　分辨率０．５ｍｍ（即每达到０．５ｍｍ降雨量时。翻斗翻转一次，　因我省各雨量站多年平均年降水量在１０００ｍｍ～２０００ｍｍ之　间，按规范推荐，采用０．５ｒａｍ分辨率）；②工作温度范围：　一２０℃～５５℃；③降雨强度测量范围：０．０１　ｍｍ／ｍｉｎ～　４ｍｍ／ｍｉｎ；④采样时间间隔５ｍｉｎ；⑤输出信号方式为磁钢～　干簧管式接点通断信号，磁钢与干簧管工作距离为２ｍｍ。　雨量数据采集仪的翻斗是量测降雨准确与否的关键所　在，要求仪器调整到翻斗计量误差小于４％。翻斗翻倒水量　按下式计算。　Ｐ＝ＧＮ　式中：Ｐ为翻斗理论翻倒水量，ｍｍ；　Ｇ为仪器感量．Ｇ＝０．５ｍｍ；　Ｎ为翻斗翻转倒水次数。　我省从１９９９年引进雨量数据采集仪。首先安装于宁德　收稿日期：２００４—１０—１４　１４　地区。后陆续引进安装于福州、莆田、泉州、漳州、厦门等　地区。全省现已投入正常运行使用２２４台，占全省雨量站站　数近一半。由于是新仪器，规范规定必须采用虹吸式自记雨　量计进行对比观测。现就雨量数据采集仪与虹吸式自记雨量　计对比观测的降水量资料分析如下。　２　ＪＤＺ一１型雨量数据采集仪与虹吸式自记雨量计对比观测　资料的统计分析　本文选取宁德市１７个分布于山区和沿海、具有雨量数　据采集仪和虹吸式自记雨量计同比观测资料的测站，对同比　观测资料同时进行年降水量、月最大降水量、汛期（４月一　９月，下同）、非汛期（１月一３月、１０月一１２月，下同）及　降水日数计算和统计分析，成果如下：　２．１年降水量和月最大降水量分析　年降水量统计表明，１７个测站中，雨量数据采集仪年　降水量大多数大于虹吸式自记雨量计年降水量，只有４个站　小于虹吸式自记雨量计。年降水量相对误差在一３．３％～　６．５％之间，大多数站在１％～３％之间，相对误差均值为　１．３％，绝对误差为２６．３ｍｍ。月最大降水量统计表明，１７　个测站中，雨量数据采集仪有１２站大于虹吸式自记雨量计，　相对误差在一５．１％～４．１％之间．大多数在０～３％之间。相　对误差均值为０．８％，绝对误差为４．７ｍｍ。　２．２汛期和非汛期降水量分析　汛期和非汛期降水量统计表明，雨量数据采集仪各有４　个站小于虹吸式自记雨量计。汛期降水量相对误差在　一３．５％～６．５％之间。大多数站在１％～４％之间；非汛期降　水量相对误差在一５．０％～６．４％之间，大多数站在１％～　３％之间。汛期降水量相对误差均值为１．４％，绝对误差为　２０．４ｍｍ；非汛期降水量相对误差均值为１．１％，绝对误差　为５．

第２期　２Ｏ１２年６月　气象水文海洋仪器　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ，Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＮＯ．２　Ｊｕｎ．２Ｏｌ２　

ＳＪ型虹吸式雨量计的日常维护及常见故障排除　

郝智利　

（山西省大气探测技术保障中心，太原０３０００２）　

摘　要：文章阐述了ＳＪ型虹吸式雨量计的结构和工作原理；介绍了日常使用中的维护和保养　

方法；对仪器的常见故障现象进行了详细地分析，并给出了相应的处理方法。　

关键词：雨量计；维护；检查；故障排除　

中图分类号：Ｐ４１４．９５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—００９Ｘ（２０１２）０２—０１０２—０２　

Ｄａｉｌｙ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｏｎ　ｔｒ０ｕｂｌｅｓｈ００ｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ＳＪ　ｓｉｐｈｏｎ　ｒａｉｎ　ｇａｕｇｅ　

Ｈａｏ　Ｚｈｉｌｉ　

（Ｓｈａｎｘｉ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｓｏｕｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３０００２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＳＪ　ｓｉｐｈｏｎ　ｒａｉｎ　ｇａｕｇｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　

ｉｔｓ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｒｏｕｔｉｎｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｇｉｖｅｓ　ａ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｃｏｍｍｏｎ　ｆａｕｌｔｓ．Ｔｈｅｎ，　

ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｎ　ｇａｕｇｅ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ　

０　引言　

目前气象部门测量液态降水量的仪器主要有　

雨量器、雨量计２种。雨量计因工作原理、计量方　

式不同有虹吸、翻斗、水导、电容、活塞等多种型　

科技推广与应用ｌｌ　安徽省阜阳水情分中心信息采集　系统于２００１年９月建成并投入使用，　阜阳水文水资源局辖区内所使用的遥　测雨量计为ＪＤＺ０５—１型翻斗式雨量　计，其特点为节省人力、减少错误，并　且数据传递迅速、快捷，便于自动测　报。阜阳水文水资源局为确保观测资　料的精度，均采用虹吸式自记雨量计　与其进行对比观测，现将该仪器与虹　吸式自记雨量计对比观测的降雨量资　料误差情况，作如下分析。　一、仪器技术指标　ＪＤＺ０５—１型雨量传感器主要技术　指标为：①仪器分辩力０．５ｍｍ（即每达　到０．５ｍｍ降雨时，翻斗即翻转一次）。　②雨量≤１２．５ｍｍ，许可误差±０．５ｍｍ。　③雨量＞１２．５ｒａｍ，许可误差±４％。④根　据翻转次数乘以０．５ｍｍ即得降雨量。　该仪器的工作原理，结构性能及安装、　操作、使用方法均见仪器使用说明书。　二、对比观测资料误差分析　１、误差结果统计　采用了２００２年至２００４年阜阳水　文水资源局辖区内１５个遥测南量站　的翻斗式雨量计和虹吸式自记雨量计　的雨量对比资料，逐年分别进行Ｅｔ雨　量的绝对误差（ｍｍ）、相对误差（％）计　算，并将绝对误差从小到大排列，进行　频率计算，主要求得：①Ｐ＝５０％、　Ｐ＝７５％、Ｐ＝１００％日降雨量的绝对误　江德武　差；②５～１０月降雨总量的绝对误差和　相对误差；③年降水量的相对误差。　从误差计算结果分析得出，　ＪＤＺ０５—１型翻斗式雨量计观测的日降　雨量系统（Ｐ＝５０％）平均偏大０．３ｍｍ；　最大（Ｐ＝ｌＯ０％）偏大５．１ｍｍ；５～１０月　降雨总量绝对偏大（平均值）２３．８ｍｍ；　相对偏大（平均值）６．０％；年降水量平　均偏大４．９％。即该仪器在该地区观测　的降雨量均偏大，误差分布图在正轴　方向呈偏态分布。　２、产生误差原因分析　由于自然界降水是随时间变化　的，即该仪器的翻斗计量工作是一个　动态过程。当雨强很大时．流入翻斗　对独立性，通过选择切换控制屏上的　“现地／远方”开关，能进行手动控制启　闭闸门，远方控制与现地控制实现相　互闭锁。　（四）数据通信　监控主机与各ＬＣＵ之间实现双向　数据通信，同时计算机监控系统与管　理处调度中心通信，并预留接口与枢　纽内的水情自动测报系统及枢纽ＣＩＭＳ　系统通信。　（五）屏幕显示　ＣＲＴ显示主要有系统主操作界面　图；闸门控制图；配电设备信息图；网　络拓扑图；报警信息图；ＰＬＣ通道图；开　度、荷重等各类模拟量变化历史曲线　图；各类报警统计报表；闸门操作记录　表；运行日志；过闸流量和全年总泄水　量统计表；各种整定值统计表；各种监　视量的限值整定表。画面显示能以自　动及召唤方式实现，事故报警画面有　最高优先权。　（六）报警　电气和机械等故障，系统故障。　ＣＲＴ显示报警信息，并语音提示。　（七）系统自诊断　监控系统能进行在线和离线自检　计算机和外围设备的故障，并指出故　障模块位置，通知运行人员，及时处　理；能进行在线和离线自检各种应用　软件和基本软件故障，当程序死锁或　失控时，系统能自动启动或发出冗余　切换请求，对某些异常情况进行自恢　复处理。　四、监控系统主要硬件和软件配置　监控主机采用ＤＥＬＬ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　３８０　高性能计算机，网络操作系统为　ＷＩＮ２０００，运行监控软件为Ｉｎｔｅｌｌｕｔｉｏｎ　Ｆｉｘ组态软件，实现人机界面和各种监　控功能；同时独立建立历史数据库和　报表系统，数据库软件选用微软公司　的关系型数据库ＳＱＬ　ＳＥＲＶＥＲ；通信软　件采用Ｃｌｉｅｎｔ—Ｓｅｒｖｅｒ模式，为系统提供　了网络透明的通讯服务。通信服务器　采用ＤＥＬＬ　ＯｐｔｉＰｌｅｘ　２８０，操作系统为　ＷＩＮ２０００。可编程控制器（ＰＬＣ）选用ＧＥ　公司生产的ＧＥ　ＶｅｒｓａＭａｘ系列模块，并　采用ＧＥ　Ｆａｎｕｃ的Ｖｅｒｓａｐｒｏ软件，ＰＬＣ　实现与生产过程的接口，并且通过串　行通讯的方式与开度仪等仪器仪表连　接，采集模拟量开关量等相关信息数　据集中传递到ＰＬＣ进行分析处理。主　控制层设备和各ＬＣＵ单元通过３ＣＯＭ　交换机联结成快速网络。系统的电气　参数由多功能仪表采集，通过ＲＳ４８５　接口与监控系统通信。　五、结语　上桥节制闸计算机监控系统的投　入运行，改变了节制闸传统的管理、控　制方式和观测、运行方式，提高了上桥　枢纽的综合自动化管理水平，为水利　工程安全高效运行和科学调度运用提　供了依据，为上桥枢纽效益的充分发　挥提供了技术保障，同时也将为水闸　的现代化管理积累经验■　（作者单位：安徽省茨淮新河工程　管理处２３３４００）

1 实习三 降水和蒸发观测

一、降水的观测

我国大部分地区的降水以降雨为主，北方地区冬季以降雪为主。降水量以降落在地面上的雨或雪、雹等融化后的深度表示，以mm 为单位。降水量可采用器测法、雷达探测和利用气象卫星云图估算。器测法用来测量降水量，雷达探测和卫星云图一般用来预报降水量。

（一）器测法

器测法是观测降水量最常用的方法，观测仪器通常有雨量器和自记雨量计。

1、雨量器

雨量器是直接观测降水量的器具。它是一个圆柱形金属筒，由承雨器、漏斗、储水瓶和雨量杯组成，如图2-1 所示。承雨器口径为20cm，安装时器口一般距地面70cm，筒口保持水平。雨量器下部放储水瓶收集雨水。观测时将雨量器里的储水瓶迅速取出，换上空的储水瓶，然后用特制的雨量杯测定储水瓶中收集的雨水，分辨率为0.1mm。当降雪时，仅用外筒作为承雪器具，待雪融化后计算降水量。

图2-1 雨量器示意图

用雨量器观测降水量的方法一般是采用分段定时观测，即把一天分成几个等长度的时段，如分成4 段（每段6 小时）或分成8 段（每段3 小时）等，分段数目根据需要和可能而定。一般采用2 段制进行观测，即每日8 时及20 时各观测一次，雨季增加观测段次，雨量大时还需加测。日雨量是以每天上午8 时作为分界，将本日8 时至次日8 时的降水量作为本日的降水量。

2、虹吸式自记雨量计

自记雨量计是观测降雨过程的自记仪器。常用的自记雨量计有三种类型：称重式、虹吸式（浮子式）和翻斗式。称重式能够测量各种类型的降水，其余两种基本上只限于观测降雨。按记录周期分，有日记、周记、月记和年记。在传递方式上，有线远传和无线远传（遥测）的雨量计。

（1）称重式：这种仪器可以连续记录接雨杯上的以及储积在其内的降水的重量。记录方式可以用机械发条装置或平衡锤系统，降水时全部降水量的重量如数记录下来。这种仪器的优点在于能够记录雪、冰雹及雨雪混合降水。

（2）虹吸式：虹吸式自记雨量计是常用的降水自记仪器，它能连续记录液体降水量和降水时数，从降水记录上还可以了解降水强度。日记型虹吸式雨量计的构造如图2-2 所示。虹吸式雨量计是由承水器、浮子室、自记钟、外壳所组成。承水器的承水口直径为200毫米，降水由承水口进入经下部的漏斗汇集，注入小漏斗，导至浮子室。浮子室是由一个园筒内装浮子组成，浮子随着注入雨水的增加而上升，并带动自记笔在附有时钟的转筒上的记录纸上画 2 出曲线。记录纸上纵坐标记录雨量，横坐标由自记钟驱动，表示时间。当雨量达到10mm 时，浮子室内水面上升到与浮子室连通的虹吸管顶端即自行虹吸，将浮子室内的雨水排入储水瓶，同时自记笔在记录纸上垂直下跌至零线位置，以后随雨水的增加而上升，如此往返持续记录降雨过程。记录纸上记录下来的曲线是累积曲线，既表示雨量的大小，又表示降雨过程的变化情况，曲线的坡度表示降雨强度。因此从自记雨量计的记录纸上，可以确定出降雨的起止时间、雨量大小、降雨量累积曲线、降雨强度变化过程等。虹吸式雨量计分辨率为0.1mm，降雨强度适应范围0.01～4.0mm/min。自记钟固定在座板上，自记钟筒由钟机推动作用回转运动，使记录笔在记录纸上作出降水记录。外壳是用来保护整个仪器的。另外在门上装有观测窗便于在记录降水过程中检查降水及记录情况。