兩種雨量傳感器在應用中的對比淺析

章登立

[摘要]金安橋水電站水情自動遙測系統(tǒng)中,使用兩種遙測雨量傳感器,儀器通過一段時間的運行,兩種設備均能滿足設計和工作的需要,具有一定的先進性,實用性和可靠性。現(xiàn)對其精度和性能情況進行比較,各有所長,可供今后選型參考。

[關鍵詞]雨量傳感器 應用 自動測報系統(tǒng)

中圖分類號:TP7文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0910094-01

一、概述

金沙江金安橋水電站位于金沙江中游河段云南省麗江市境內(nèi)。壩址以上金沙江河長2426km,控制流域面積237357.6km2。金安橋水電站以發(fā)電為主,裝機容量2400MW。金安橋水電站作為特大型水電站,為了保證水電站在工程建設中的施工安全,建有水情自動測報系統(tǒng)。

金安橋水電站水情自動測報系統(tǒng)中建有20個遙測雨量站點,雨量傳感器選用DY1090A型遙測雨量傳感器,能滿足遙測雨量參數(shù)采集的精度。

2008年初,根據(jù)大壩碾壓混凝土施工的需要,在施工區(qū)增加1遙測雨量站。所選儀器為SRY-1雙閥容柵式雨量計,這樣,在系統(tǒng)內(nèi)有兩種不同的遙測傳感器同時投入運行。

二、儀器的計量原理及主要參數(shù)

(一)DY1090A型遙測雨量計

DY1090A型遙測雨量計是由南京水利水文自動化研究所研發(fā)生產(chǎn),在水文、氣象、水利水電工程中應用廣泛,符合水文行業(yè)及國家標準技術要求。該儀器有系列產(chǎn)品,滿足各種不同精度的需要。

其工作原理是:降水由承雨器匯集,通過進水漏斗進入翻斗,當計量到一定的水量時,引起翻斗翻轉(zhuǎn),磁吸合(或釋放)干簧管,產(chǎn)生一個通斷信號。其測雨精度與翻斗的容量大小相關。

DY1090A型遙測雨量計主要技術指標:

承水口徑:2000+0.6mm;

分辨力:1mm;

測量精度:≤±3%;

雨強范圍:0.01～4mm/min(允許通過最大雨強為8mm/min);

工作環(huán)境:

周圍環(huán)境溫度:0～+50℃,空氣相對濕度不限(+50℃時);

溫度貯存范圍:-40～+60℃,濕度貯存范圍95%(+50℃時);

信號傳輸:直接產(chǎn)生脈沖信號,可接標準接口。

(二)SRY-1容柵式雨量計

SRY-1雙閥容柵式雨量傳感器,是由溫州出產(chǎn),是一種新型雨量計量儀器,經(jīng)過了國家氣象局組織的技術鑒定后,博得專家們的一致好評,并獲得了國家專利(ZL:99252318.4)。現(xiàn)在已經(jīng)取得國家氣象局頒發(fā)的《氣象技術裝備許可證》。目前主要裝備在氣象領域,在水文、水利及其他行業(yè)也有應用。

其工作原理是:在貯水室的入口和出口,使用兩個電動閥門自動控制,采用精密容柵位移傳感器讀取數(shù)據(jù),用計量容積的方法求得水量的大小。把降雨量變成數(shù)字電信號再經(jīng)微電腦處理,轉(zhuǎn)換成脈沖輸出。

主要特點:SRY-1雙閥容柵式雨量計是通過容柵位移傳感器檢測降雨量,由于雙閥容柵傳感器的分辨率是0.01,所以容柵雨量計的計量非常精確。采用上下電動閥控制進水和排水,又使得雙閥容柵雨量計在記錄降水過程中雨量不流失,從而保證了計量過程的準確性。

SRY-1雙閥容柵式雨量計主要技術指標:

承水口徑:2000+0.6mm;

分辨力:0.01mm;

示值誤差:一次降水≤10mm,誤差≤±0.2mm;一次降水>10 mm,誤差≤±2%;雨強范圍:0.1～7mm/min;

工作環(huán)境溫度:0～+60℃,空氣相對濕度不限(+50℃時);

信號傳輸:轉(zhuǎn)化成脈沖信號,可與翻轉(zhuǎn)式匹配兼容。

(三)SRY-1容柵式雨量計的優(yōu)點和不足

1.SRY-1容柵式雨量計有如下優(yōu)點

SRY-1雙閥容柵式雨量計作為一種新式設備,與DY1090A型遙測雨量計比較有如下幾個方面的優(yōu)點。

(1)精度較高:SRY-1雙閥容柵式雨量計采用的是精密容柵位移傳感器,其分辨率能達到0.01mm,對較小降水如細雨和毛毛雨也能測出其時間和降水的變化過程。

(2)計量準確,能計量各種強度的降雨:SRY-1雙閥容柵式雨量計的計量原理實際上是測降水水量的容積;使用了上、下兩個電動閥門自動控制,即使遭遇特大暴雨,貯水室水量也不會流失,從而能夠有很高的計量精度;

雙閥容柵式雨量計的最大降雨強度測量可以高達9mm/分鐘,大大超過國家標準(0.1mm-4mm/分鐘),容柵式雨量計的誤差小于±2%,遠低于國家標準(±4%),符合國際對雨量計的檢測標準,同時能夠滿足各種行業(yè)的要求。

另外,對于強降水,SRY-1雙閥容柵式雨量計不存在漏計的問題,從而克服了以往其他遙測雨量計在強降雨計量過程中存在較大誤差的弊病,并且具有一定的量程。

(3)兼容性好、免調(diào)試:該雨量計的輸出方式是脈沖,而且是無源(電源隔離)形式,所以對國內(nèi)使用的雨量采集器都能匹配,可以直接與各種雨量計進行替換。

SRY-1雙閥容柵式雨量計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是模塊化的,整體性強,安裝時不需作任何測試和調(diào)試,固定后接上電纜、打開電源就可開始計量。現(xiàn)場安裝和今后維護都很方便。

2.SRY-1容柵式雨量計有如下不足

(1)出現(xiàn)意外維護難:SRY-1雙閥容柵式雨量計上部盛水器中的雨水進入貯水室以及貯水室雨水的排出,使用了兩個電動閥門自動控制,在使用中提高了精度,但若遇灰塵、泥渣、蟲子等物品進入貯水室,將排水閥堵塞,維護起來很不方便,只能另外采用同種配件替換,且需專業(yè)人士進行。而DY1090A型遙測雨量計只需取下濾網(wǎng)用水沖洗干凈后裝上即可,一般人員均可作到。

(2)用電要求高,野外適應性差:SRY-1雙閥容柵式雨量計使用的電源以市電為主,蓄電池為備用電源,在特殊情況下能作補充,但只能持續(xù)三天左右,在經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)可以適用。但是雨量遙測系統(tǒng)多是無人值守的偏遠的流域,常沒有市電,這給使用帶來一定的局限性。

(3)使用成本高:SRY-1雙閥容柵式雨量計的成本較高,雖然維護方便,但核心部件出現(xiàn)故障,就得整體替換,維修成本大。

三、結(jié)束語

SRY-1雙閥容柵式雨量計和DY1090A型遙測雨量計在金安橋水電站水情遙測系統(tǒng)中,均能滿足設計要求,收集的成果資料可靠,能反映出降水的變化過程。RY-1雙閥容柵式雨量計具有計量精度高、誤差小的優(yōu)點,能滿足有特殊要求的行業(yè)使用;同時他對環(huán)境要求較高,在經(jīng)濟不發(fā)達的地區(qū),如在西部山區(qū),人跡罕見的地方建立遙測系統(tǒng),存在電源供給的問題,該儀器有一定局限性。建議水文、氣象朋友在對降水量儀器選型時,根據(jù)工程環(huán)境和需要,做出選擇。