本發(fā)明屬于氣象、水文科學(xué)的水面蒸發(fā)量監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種活塞泵定量補(bǔ)水排水的水面蒸發(fā)測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水面蒸發(fā)量是一個重要的農(nóng)業(yè)、氣象、水文科學(xué)數(shù)據(jù)。水面蒸發(fā)測量的難題是雨天蒸發(fā)量測量，主要是雨天蒸發(fā)桶溢流量的計(jì)量；現(xiàn)用的方法有：溢流桶人工量筒測量，其次是水泵抽出水用流量計(jì)或液位計(jì)測量，測量精度低，并且設(shè)備復(fù)雜，控制難度大；再是非雨時(shí)水面蒸發(fā)，不能精確定量補(bǔ)水；人工對蒸發(fā)桶補(bǔ)水標(biāo)準(zhǔn)的不同，導(dǎo)致各蒸發(fā)站水面蒸發(fā)量測量數(shù)據(jù)可比性差?，F(xiàn)急需一種結(jié)構(gòu)簡單，測量準(zhǔn)確，自動化程度高可比性好的水面蒸發(fā)測量裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對水面蒸發(fā)量測量裝置需要精確測量的難題，本發(fā)明使用活塞泵定量補(bǔ)水排水裝置，解決水面蒸發(fā)測量裝置補(bǔ)水排水精準(zhǔn)測量問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案：一種活塞泵定量補(bǔ)水排水的水面蒸發(fā)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括活塞泵定量補(bǔ)水裝置、活塞泵定量排水裝置、蒸發(fā)桶、水圈、激光水位測量單元、mcu微處理器、雨量計(jì)、gprs單元、上位機(jī)、儲水池、邏輯門開關(guān)和直流電源；

3、活塞泵定量補(bǔ)水裝置和活塞泵定量排水裝置的結(jié)構(gòu)相同，本發(fā)明以活塞泵定量補(bǔ)水裝置，給與說明；

4、活塞泵定量補(bǔ)水裝置采用一段鋁方管為基礎(chǔ)框架，鋁方管的寬平面是上下面、窄平面是前后面，鋁方管的前后面居中開設(shè)長方形窗口，鋁方管的上平面居中靠左側(cè)開設(shè)活塞運(yùn)動窗口，其窗口長度是長方形鋁方管整體長度的一半；鋁方管外右下平面安裝蝸輪蝸桿減速電機(jī)和導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)，沿鋁方管內(nèi)部底平面中線由左向右安裝導(dǎo)軌滑塊及曲柄連桿往復(fù)運(yùn)動部件，鋁方管上平面沿中線由右向左安裝液壓缸，液壓缸底連接三通中口，三通上口連接方向向上的單向閥，該單向閥是泵出液單向閥；三通下口連接方向向上的單向閥，該單向閥是泵進(jìn)液單向閥；

5、蝸輪蝸桿減速電機(jī)是電機(jī)加蝸輪蝸桿減速器，輸出動力與電機(jī)動力方向垂直，輸出動力軸是通軸，通軸上下端同時(shí)輸出動力；鋁方管內(nèi)部，蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸上端安裝曲柄；通軸每轉(zhuǎn)動一周、帶動曲柄連桿滑塊沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動一個來回，滑塊高軸帶動液壓缸中的活塞運(yùn)動一個來回；初始，活塞由右止點(diǎn)向左止點(diǎn)運(yùn)動，抽拉吸入液體；活塞運(yùn)動到左止點(diǎn)后開始反向運(yùn)動，擠推排出液體；液壓缸中的活塞由右止點(diǎn)向左止點(diǎn)運(yùn)動，活塞底部三通下口的進(jìn)液單向閥導(dǎo)通，三通上口的出液單向閥關(guān)閉，缸體吸入液體；液壓缸中的活塞運(yùn)動到左止點(diǎn)后開始反向運(yùn)動時(shí)，三通下口的進(jìn)液單向閥關(guān)閉，三通上口的出液單向閥導(dǎo)通，排出液體；

6、每次需要的補(bǔ)水量等于液壓缸的缸徑面積乘以活塞行程，確定曲柄兩端軸之間的距離；曲柄兩端軸之間的距離越大，活塞行程越大，每次抽排量越大；根據(jù)需要的抽排量，選擇合適的液壓缸；

7、鋁方管段的長度是液壓缸長度的兩倍多；鋁方管段的前后平面開設(shè)長方形窗口，方便鋁方管內(nèi)部零件安裝；液壓缸固定安裝在鋁方管段的上平面右側(cè)居中位置，液壓缸活塞的軸向與鋁方管中心線重合；在鋁方管段的上平面左側(cè)設(shè)置長方形活塞運(yùn)動窗口，活塞運(yùn)動窗口的長度大于活塞運(yùn)動距離；

8、在鋁方管段內(nèi)部左側(cè)下平面中線靠左側(cè)打相同間隔的5個通孔，沿5個通孔的連線安裝導(dǎo)軌，導(dǎo)軌長度大于液壓缸活塞運(yùn)動距離；5個螺栓把導(dǎo)軌固定在鋁方管內(nèi)部左側(cè)下平面的中線上，導(dǎo)軌方向與鋁方管中線方向重合；在導(dǎo)軌上安裝滑塊，滑塊上安裝高軸，高軸伸出活塞運(yùn)動窗口，沿導(dǎo)軌左右移動；

9、沿鋁方管內(nèi)的下平面中線、從鋁方管段右側(cè)起、減去曲柄長度設(shè)置蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸通孔，在鋁方管的下平面對應(yīng)蝸輪蝸桿減速電機(jī)固定螺孔位置打通孔；蝸輪蝸桿減速電機(jī)的通軸上端穿過鋁方管下面通孔，在鋁方管里側(cè)通孔安裝蝸輪蝸桿減速電機(jī)的四個固定螺絲，蝸輪蝸桿減速電機(jī)貼在鋁方管外下面與鋁方管固定一體；

10、在鋁方管的下平面蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸通孔周圍對應(yīng)導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的固定圓盤固定螺栓位置打三個通孔；導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)固定圓盤與鋁方管用三個螺栓連接固定，導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)固定在固定圓盤上；蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸向下連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器連接導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)轉(zhuǎn)軸，蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸帶動導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；

11、導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的功能是配合電控單元控制蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸每次準(zhǔn)確只轉(zhuǎn)一周；導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)包括優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)和旋轉(zhuǎn)觸舌，在優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)環(huán)心安裝旋轉(zhuǎn)觸舌，旋轉(zhuǎn)觸舌與蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸下端機(jī)械連接且同軸轉(zhuǎn)動；劣弧0度到30度是導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)斷開位置，優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)導(dǎo)電位置是圓優(yōu)弧30度到360度，旋轉(zhuǎn)觸舌起點(diǎn)和終點(diǎn)都在優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)外的0度左右的旋轉(zhuǎn)觸舌與優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)斷開的固定位置；旋轉(zhuǎn)觸舌在30度到360度之間電路連接優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)；繼電器包括一個常開觸點(diǎn)和一個常閉觸點(diǎn)；繼電器吸合，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，蝸輪蝸桿減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)；繼電器斷電，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，蝸輪蝸桿減速電機(jī)剎車迅速停止旋轉(zhuǎn)，蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)360度；

12、曲柄一端軸通孔與蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸上端固定，曲柄另一端沿曲柄中線設(shè)置長度調(diào)整槽，曲柄凸軸在曲柄調(diào)整槽內(nèi)可移動后擰緊曲柄凸軸鎖緊螺母，可微調(diào)曲柄長度；曲柄凸軸與連桿的魚眼軸承機(jī)械連接，連桿另一端的魚眼軸承與滑塊上的高軸機(jī)械連接，高軸固定在滑塊上；蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸每次準(zhǔn)確轉(zhuǎn)動360度停止；蝸輪蝸桿減速電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動曲柄旋轉(zhuǎn)一周，曲柄另一端曲柄凸軸帶動連桿、滑塊沿導(dǎo)軌方向做一次往復(fù)運(yùn)動，滑塊由最右端運(yùn)動到最左端，再返回最右端；

13、補(bǔ)水量微調(diào)：曲柄凸軸在曲柄調(diào)整槽內(nèi)移動后鎖死曲柄凸軸鎖緊螺母，微調(diào)曲柄長度，用來微調(diào)活塞運(yùn)動行程，達(dá)到精準(zhǔn)定量補(bǔ)水，滑塊高軸與鋁方管上平面的液壓缸活塞頂端魚眼軸承機(jī)械連接，滑塊高軸帶動活塞先抽拉再擠推；活塞抽拉時(shí)，出液單向閥關(guān)閉，進(jìn)液單向閥打開，從儲水池抽水；活塞擠推時(shí)，出液單向閥打開，進(jìn)液單向閥關(guān)閉，排出水到蒸發(fā)桶；

14、直流電源的正極電連接導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)、mcu微處理器邏輯門和繼電器的常開觸點(diǎn)，導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)觸舌和mcu微處理器邏輯門電連接繼電器，繼電器的常開觸點(diǎn)電連接蝸輪蝸桿減速電機(jī)和繼電器的常閉觸點(diǎn)，繼電器的常閉觸點(diǎn)、蝸輪蝸桿減速電機(jī)和繼電器電連接直流電源的負(fù)極；

15、鋁方管內(nèi)左側(cè)前下部設(shè)置行程開關(guān)，行程開關(guān)電連接mcu微處理器；平時(shí)滑塊不在最左端，行程開關(guān)關(guān)閉；當(dāng)滑塊運(yùn)動到最左端，滑塊金屬體接近行程開關(guān)，行程開關(guān)導(dǎo)通；滑塊運(yùn)動離開最左端，行程開關(guān)再次關(guān)閉，行程一個脈沖，mcu微處理器記錄一次補(bǔ)水；

16、活塞泵定量補(bǔ)水排水的水面蒸發(fā)測量系統(tǒng)：活塞泵定量補(bǔ)水裝置、活塞泵定量排水裝置、蒸發(fā)桶、水圈、激光水位測量單元、mcu微處理器、雨量計(jì)、gprs單元、上位機(jī)、直流電源和儲水池，左側(cè)是蒸發(fā)桶，蒸發(fā)桶上方設(shè)置激光水位測量單元，激光水位測量單元電連接mcu微處理器，mcu微處理器電連接上位機(jī)和gprs單元；直流電源給全部用電設(shè)備供電；蒸發(fā)桶四周是水圈，右側(cè)是儲水池；

17、蒸發(fā)桶定量補(bǔ)水管道：儲水池中帶過濾器的管道連接活塞泵定量補(bǔ)水裝置的進(jìn)液單向閥，活塞泵定量補(bǔ)水裝置的出液單向閥管道連接蒸發(fā)桶；

18、蒸發(fā)桶定量排水管道：蒸發(fā)桶內(nèi)帶過濾器的管道連接活塞泵定量排水裝置的進(jìn)液單向閥，活塞泵定量排水裝置的出液單向閥管道連接儲水池；

19、本發(fā)明活塞泵定量補(bǔ)水排水裝置活塞一抽一推，10秒鐘完成蒸發(fā)桶一次補(bǔ)水或一次排水，特別適合大雨或暴雨蒸發(fā)桶定量排水；

20、一種活塞泵定量補(bǔ)水排水的水面蒸發(fā)測量系統(tǒng)工作說明：

21、蒸發(fā)桶是直徑61.8厘米的圓筒，蒸發(fā)桶橫截面積3000平方厘米；水面蒸發(fā)致蒸發(fā)桶水面下降0.5毫米，對應(yīng)的蒸發(fā)水量體積是150毫升；活塞泵定量補(bǔ)水裝置，液壓缸的直徑和活塞的行程決定活塞泵定量補(bǔ)水裝置的一次補(bǔ)水量；本發(fā)明選用活塞泵定量補(bǔ)水排水裝置的一次抽排水量是150毫升；缸體的直徑是4.0厘米，缸體截面積是3.14*2*2，活塞的行程等于150/(3.14*2*2)＝11.94厘米；

22、曲柄一端軸通孔與蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸上端固定，曲柄另一端沿曲柄中線設(shè)置曲柄長度調(diào)整槽；凸軸的外形類似陀螺，中間是圓盤、上端是凸軸、下端是銑去兩側(cè)帶螺紋的圓柱，銑去兩側(cè)帶螺紋圓柱的厚度與曲柄調(diào)整槽寬度適配；銑去兩側(cè)帶螺紋的圓柱插入曲柄調(diào)整槽內(nèi)，加裝螺帽再擰緊，固定凸軸；

23、凸軸到曲柄一端軸通孔的距離，就是曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑；凸軸與連桿的魚眼軸承機(jī)械連接，連桿另一端的魚眼軸承與滑塊上的高軸機(jī)械連接，高軸固定在滑塊上；微調(diào)曲柄調(diào)整槽內(nèi)凸軸位置，可以微調(diào)曲柄旋轉(zhuǎn)半徑，微調(diào)滑塊行程，即微調(diào)活塞行程；

24、蝸輪蝸桿減速電機(jī)通軸每次準(zhǔn)確轉(zhuǎn)動360度；蝸輪蝸桿減速電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動曲柄旋轉(zhuǎn)一周，曲柄另一端曲柄凸軸帶動連桿、滑塊沿導(dǎo)軌方向做一次往復(fù)運(yùn)動；凸軸在曲柄調(diào)整槽內(nèi)移動后鎖死曲柄凸軸鎖緊螺母，微調(diào)曲柄長度，用來微調(diào)活塞運(yùn)動行程，達(dá)到11.94厘米，精準(zhǔn)定量抽排150毫升；

25、活塞泵定量補(bǔ)水裝置的活塞與直線往復(fù)運(yùn)動裝置機(jī)械連接；直線往復(fù)運(yùn)動裝置的蝸輪蝸桿減速電機(jī)采用6轉(zhuǎn)/分鐘的直流蝸輪蝸桿減速電機(jī)，10秒鐘蝸輪蝸桿減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，活塞泵定量補(bǔ)水裝置執(zhí)行一次抽取排放；故活塞泵定量補(bǔ)水裝置10秒鐘、1次抽取排放，可以使蒸發(fā)桶補(bǔ)水水面上升0.5mm；導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)觸舌與蝸輪蝸桿減速電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動；導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的起點(diǎn)和終點(diǎn)在優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)360度即0度左右，旋轉(zhuǎn)觸舌不連接優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)位置，0度到30度導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)斷開?？刂圃恚簩?dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的初始狀態(tài)是導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)觸舌在0左右度斷開位置，蝸輪蝸桿減速電機(jī)斷電不啟動，mcu微處理器發(fā)出3秒脈沖，邏輯門開關(guān)導(dǎo)通，繼電器j吸合，常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，蝸輪蝸桿減速電機(jī)啟動；

26、3秒鐘時(shí)間內(nèi)蝸輪蝸桿減速電機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)動108度，與蝸輪蝸桿減速電機(jī)同軸的導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)觸舌與優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)接通，繼電器線圈保持接通；3秒后mcu微處理器程序控制邏輯門開關(guān)斷開，但導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)觸舌與優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)已經(jīng)接通，繼電器線圈保持接通，蝸輪蝸桿減速電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；

27、當(dāng)蝸輪蝸桿減速電機(jī)轉(zhuǎn)到達(dá)360度并超優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)與旋轉(zhuǎn)觸舌不接通的起始位置，與蝸輪蝸桿減速電機(jī)同軸的導(dǎo)電圓環(huán)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)觸舌與優(yōu)弧形導(dǎo)電圓環(huán)斷開，繼電器缺電斷開，常開觸點(diǎn)斷開、常閉觸點(diǎn)閉合、蝸輪蝸桿減速電機(jī)斷電并剎車停止旋轉(zhuǎn)，蝸輪蝸桿減速電機(jī)的輸出通軸準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)360度停止；繼電器的常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)構(gòu)成蝸輪蝸桿減速電機(jī)的一對自鎖開關(guān)；常閉觸點(diǎn)與蝸輪蝸桿減速電機(jī)線圈并聯(lián)，起剎車作用。

28、本發(fā)明的有益之處是采用一套活塞泵定量補(bǔ)水裝置、一套活塞泵定量排水裝置，每次抽取定量體積的水，快速給蒸發(fā)桶補(bǔ)水或排水，能使蒸發(fā)桶水面上升或下降一定高度，使蒸發(fā)桶水面維持在水面標(biāo)志線上；記錄補(bǔ)水或排水的次數(shù)，乘以單次抽取量，方便計(jì)算出蒸發(fā)量；本發(fā)明的活塞泵定量補(bǔ)水排水裝置抽取和排出速度快時(shí)間短，能使e601水面蒸發(fā)桶水面穩(wěn)定在水面標(biāo)志線上下0.5毫米內(nèi)，并提高各水面蒸發(fā)站水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)的可比性。