第2期2009年2月广东水利水电
GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERNo.2Feb.2009
翻斗式遥测雨量计的智能化改造
梁计和
(广东省水文局佛山分局,广东佛山 528000)
摘 要:主要介绍在原来GPRS翻斗式遥测雨量计的基础上增加一路传感器的读入,通过简单硬件连接和软件的逻辑分析,完成雨量计从单纯记录方式向智能方式的转变,探讨广东水文现代化实施的新方案。关键词:遥测;雨量计;改造
中图分类号:P33211 文献标识码:B 文章编号:1008-0112(2009)02-0026-02
引言
我省已安装了GPRS遥测雨量计1283个,基本满
足了我省水文局对雨量的自动监测、报汛、整编之用。但仍有不足之处,就是其本身在出故障时不能发出警报,在维护上亦较困难。本文介绍一种在原来GPRS遥测雨量计的基础上通过改变硬件和软件的方法,使雨量计出故障能及时发出警报。
1 翻斗式遥测雨量计电路连接和工作原理
动1次记录015mm的雨量,图中是双信号发信部件示意图,承雨翻斗部分两边分别带有磁钢A、B。雨量承满015mm时翻转,带动磁钢动作,靠近磁敏开关(干簧管)KA、KB时同时发生感应,KA、KB都有一个闭合动作,在电路上产生一个脉冲,作为记录雨量的计数脉冲,这样就把雨量记录下来。现将RTU终端机连接到KA磁敏开关,KB磁敏开关不用,把感应距离拉宽大于8mm,则KB没有感应信号,平时装在仪器上,作为一个RS触发器备件,RTU终端机记录1个脉冲信号为015mm的雨量,准时将雨情通过GPRS传送给分局中心站,这就是GPRS遥测雨量计的工作原理。设KA产生的脉冲为PA,逻辑真值表如表1。
表1 翻斗式遥测雨量计改造前真值
PA脉冲01
输出结果
无雨量,KA开路或短路
正常雨量记录
2 目前翻斗式遥测雨量计存在的问题
遥测雨量站大部分是无人值守站,1年维护2次,如果雨量计的磁敏开关(干簧管)损坏,不易被发现,下雨时就无法检测,缺测这个站的真实资料。在实践中经常碰到这样的问题,例如西樵站在2005年6月5日,一直下着大雨,却没有雨量记录,后经检查发现磁敏开关
图1 雨量传感器与北京燕禹公司终端机连接
已短路。如果水位站出故障时,可以在水位过程线图中发现,但是雨量计出故障,主要是磁敏开关开路或短路以及连接雨量的线路接触不良,不容易及时发现。如果发现某个站的遥测雨量比实测雨量少很多,或者多很
图1是雨量传感器和北京燕禹公司YCZ-2A-101终端机的连接图,我省的遥测雨量计普遍使用南京自动化研究所生产的JDZ05-1型翻斗式雨量计,每翻
收稿日期:2008-12-22; 修回日期:2009-01-05
作者简介:梁计和(1966-),男,助理工程师,主要从事水文仪器技改和遥测系统维护等工作。
2009年2月 第2期梁计和:翻斗式遥测雨量计的智能化改造No.2 Feb.2009
多,又不能准确判断故障的部位,这些都是维护人员的难题,一旦雨量站多了,就不可能每一个站都量水,量水不符合广东现代化水文的发展思路,因此必须解决这些存在问题。
3 翻斗式遥测雨量计的智能改造
要改造翻斗式遥测雨量计,必须从它的原理说起,图2
是改造后的电路图。
时出故障,是哪一边磁敏开关及电路的故障,这样就达到了人性化智能化雨量计的设计理念,相当于把2台雨量计放在一起相互监督计数精度和故障。改造后的真值表如表2。
表2 翻斗式遥测雨量计改造后真值
PA脉冲0011
PB脉冲0101
输出结果无雨量
报警输出,KA开路或短路报警输出,KB开路或短路
正常雨量记录
311 硬件连接改造
备用元件KB原来离磁钢8mm,把它推近离磁钢015~2mm的距离,就有PB信号输出,原来的雨量信号线是三蕊的,只用了两蕊,刚好还剩一蕊,在RTU增加一路雨量接口。
312 软件编程改造
下面给出了单片机用查循方式实施的程序框图,程
序从略。
图2 翻斗式遥测雨量计改造后电路连接
KA、KB是干簧管,采用日本ALEPH公司生产的PS-3150型干簧管,经过人工老化,筛选工艺处理,寿命达1000万次红色标记产品,是一个靠磁力牵引而接触的机械开关,磁场的强弱和温度、湿度、气压会影响干簧管的可靠性,随着时间的推移,可靠性会降低,有的站雨量记录会减少,难以发现,也有极少的站没下雨却有雨量记录。设KA在电路上产生的脉冲为PA,KB在电路上产生的脉冲为PB,雨量计是靠KA产生的脉冲PA来记录雨量的,KA是记录雨量的关键元件,KA平时是开路的,只有当感应磁场强度达到一定时才会闭合,在电路上才会产生PA。当KA短路时,雨下多大都不会产生PA,如果灵敏度低的KA,下雨时就漏了PA,如果灵敏度太高的KA,没下雨就会多了PA。感应雷电也可使PA、PB增多,根据2个元件同时出现故障非常少的概率原理,对本仪器进行改造,把2个干簧管都用起来,连接到RTU,因翻斗平衡时都使磁钢同时感应了KA、KB,读入PA、PB信号在RTU内部作/与0运算,只有在KA、KB同时输出PA和PB时,才作为正常的雨量记录信号处理,否则作为故障处理,检测到哪边故障,通过GPRS传送回中心站显示,在中心站通过分析处理,在电脑上显示出不同的彩色报警提示,就能知道这个站何
图3 单片机用查循方式实施的程序示意
4 结语
通过对比原电路和改进后的电路,原电路如果磁敏开关短路或开路,不容易发现;改造后,可以监测从雨量
计传感器到终端机CPU端口的电路故障,一斗雨量就触发故障报警,通过GPRS传送,在电脑上显示出故障提示,立刻维护,实现了它的智能功能,对水文事业的发展有很大帮助。
参考文献:
[1] 薛栋梁1mcs51/151/251单片机原理与应用(一)(二)
[M]1北京:中国水利水电出版社,2001.
[2] 南京水利水文自动化研究所防汛设备厂1JDZ05-1型翻
斗式雨量传感器说明书[R]12004.
[3] 北京金水燕禹科技有限公司1YCZ-2A-101型遥测终端
机说明书[R]12007.
(本文责任编辑 罗睿)
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第2期2009年2月广东水利水电
GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERNo.2Feb.2009
翻斗式遥测雨量计的智能化改造
梁计和
(广东省水文局佛山分局,广东佛山 528000)
摘 要:主要介绍在原来GPRS翻斗式遥测雨量计的基础上增加一路传感器的读入,通过简单硬件连接和软件的逻辑分析,完成雨量计从单纯记录方式向智能方式的转变,探讨广东水文现代化实施的新方案。关键词:遥测;雨量计;改造
中图分类号:P33211 文献标识码:B 文章编号:1008-0112(2009)02-0026-02
引言
我省已安装了GPRS遥测雨量计1283个,基本满
足了我省水文局对雨量的自动监测、报汛、整编之用。但仍有不足之处,就是其本身在出故障时不能发出警报,在维护上亦较困难。本文介绍一种在原来GPRS遥测雨量计的基础上通过改变硬件和软件的方法,使雨量计出故障能及时发出警报。
1 翻斗式遥测雨量计电路连接和工作原理
动1次记录015mm的雨量,图中是双信号发信部件示意图,承雨翻斗部分两边分别带有磁钢A、B。雨量承满015mm时翻转,带动磁钢动作,靠近磁敏开关(干簧管)KA、KB时同时发生感应,KA、KB都有一个闭合动作,在电路上产生一个脉冲,作为记录雨量的计数脉冲,这样就把雨量记录下来。现将RTU终端机连接到KA磁敏开关,KB磁敏开关不用,把感应距离拉宽大于8mm,则KB没有感应信号,平时装在仪器上,作为一个RS触发器备件,RTU终端机记录1个脉冲信号为015mm的雨量,准时将雨情通过GPRS传送给分局中心站,这就是GPRS遥测雨量计的工作原理。设KA产生的脉冲为PA,逻辑真值表如表1。
表1 翻斗式遥测雨量计改造前真值
PA脉冲01
输出结果
无雨量,KA开路或短路
正常雨量记录
2 目前翻斗式遥测雨量计存在的问题
遥测雨量站大部分是无人值守站,1年维护2次,如果雨量计的磁敏开关(干簧管)损坏,不易被发现,下雨时就无法检测,缺测这个站的真实资料。在实践中经常碰到这样的问题,例如西樵站在2005年6月5日,一直下着大雨,却没有雨量记录,后经检查发现磁敏开关
图1 雨量传感器与北京燕禹公司终端机连接
已短路。如果水位站出故障时,可以在水位过程线图中发现,但是雨量计出故障,主要是磁敏开关开路或短路以及连接雨量的线路接触不良,不容易及时发现。如果发现某个站的遥测雨量比实测雨量少很多,或者多很
图1是雨量传感器和北京燕禹公司YCZ-2A-101终端机的连接图,我省的遥测雨量计普遍使用南京自动化研究所生产的JDZ05-1型翻斗式雨量计,每翻
收稿日期:2008-12-22; 修回日期:2009-01-05
作者简介:梁计和(1966-),男,助理工程师,主要从事水文仪器技改和遥测系统维护等工作。
2009年2月 第2期梁计和:翻斗式遥测雨量计的智能化改造No.2 Feb.2009
多,又不能准确判断故障的部位,这些都是维护人员的难题,一旦雨量站多了,就不可能每一个站都量水,量水不符合广东现代化水文的发展思路,因此必须解决这些存在问题。
3 翻斗式遥测雨量计的智能改造
要改造翻斗式遥测雨量计,必须从它的原理说起,图2
是改造后的电路图。
时出故障,是哪一边磁敏开关及电路的故障,这样就达到了人性化智能化雨量计的设计理念,相当于把2台雨量计放在一起相互监督计数精度和故障。改造后的真值表如表2。
表2 翻斗式遥测雨量计改造后真值
PA脉冲0011
PB脉冲0101
输出结果无雨量
报警输出,KA开路或短路报警输出,KB开路或短路
正常雨量记录
311 硬件连接改造
备用元件KB原来离磁钢8mm,把它推近离磁钢015~2mm的距离,就有PB信号输出,原来的雨量信号线是三蕊的,只用了两蕊,刚好还剩一蕊,在RTU增加一路雨量接口。
312 软件编程改造
下面给出了单片机用查循方式实施的程序框图,程
序从略。
图2 翻斗式遥测雨量计改造后电路连接
KA、KB是干簧管,采用日本ALEPH公司生产的PS-3150型干簧管,经过人工老化,筛选工艺处理,寿命达1000万次红色标记产品,是一个靠磁力牵引而接触的机械开关,磁场的强弱和温度、湿度、气压会影响干簧管的可靠性,随着时间的推移,可靠性会降低,有的站雨量记录会减少,难以发现,也有极少的站没下雨却有雨量记录。设KA在电路上产生的脉冲为PA,KB在电路上产生的脉冲为PB,雨量计是靠KA产生的脉冲PA来记录雨量的,KA是记录雨量的关键元件,KA平时是开路的,只有当感应磁场强度达到一定时才会闭合,在电路上才会产生PA。当KA短路时,雨下多大都不会产生PA,如果灵敏度低的KA,下雨时就漏了PA,如果灵敏度太高的KA,没下雨就会多了PA。感应雷电也可使PA、PB增多,根据2个元件同时出现故障非常少的概率原理,对本仪器进行改造,把2个干簧管都用起来,连接到RTU,因翻斗平衡时都使磁钢同时感应了KA、KB,读入PA、PB信号在RTU内部作/与0运算,只有在KA、KB同时输出PA和PB时,才作为正常的雨量记录信号处理,否则作为故障处理,检测到哪边故障,通过GPRS传送回中心站显示,在中心站通过分析处理,在电脑上显示出不同的彩色报警提示,就能知道这个站何
图3 单片机用查循方式实施的程序示意
4 结语
通过对比原电路和改进后的电路,原电路如果磁敏开关短路或开路,不容易发现;改造后,可以监测从雨量
计传感器到终端机CPU端口的电路故障,一斗雨量就触发故障报警,通过GPRS传送,在电脑上显示出故障提示,立刻维护,实现了它的智能功能,对水文事业的发展有很大帮助。
参考文献:
[1] 薛栋梁1mcs51/151/251单片机原理与应用(一)(二)
[M]1北京:中国水利水电出版社,2001.
[2] 南京水利水文自动化研究所防汛设备厂1JDZ05-1型翻
斗式雨量传感器说明书[R]12004.
[3] 北京金水燕禹科技有限公司1YCZ-2A-101型遥测终端
机说明书[R]12007.
(本文责任编辑 罗睿)
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