LCZ-ZF2型全天候數字式自動蒸發站

LCZ-ZF2型全天候數字式自動蒸發站的蒸發計、雨量計的分辨率均為0.1mm，溢流量分辨率為0.025mm，符合相關國家標準最高等級要求，降水量、蒸發量數據表格形式符合數據入庫整編要求，可用于裝備各種類型的水面蒸發觀測站，取代繁瑣、復雜的人工觀測，實現水面蒸發量的自動觀測、記錄。

LCZ-ZF2型蒸發站可與GPRS數據傳輸裝置連接組成遙測站。本站設備限于在非冰凍期內使用。本站設備中的蒸發計和雨量計、溢流桶等裝置應根據相關產品使用說明書要求進行定期維護。

技術指標：

系統參數：

5.1 系統測量誤差及表示方法

5.1.1無降水日的系統蒸發量測量誤差（δF）的表示方法：

無降水日時，系統蒸發量測量誤差δF 等于 蒸發計自身測量誤差δf，其表達式為：

δF ≤±0.3mm（當蒸發量≤10mm時）或δF≤±0.3mm±3%F.S（當蒸發量≥10mm時）

5.1.2 降水日且發生溢流時系統蒸發量測量誤差（δF）的表示方法：

有降水且發生溢流時，系統測量誤差δF 為蒸發計測量誤差δf、雨量計測量誤差δj、溢流量測量誤差δy的代數和，其表達式為：δF ＝ ±δf +（±δj）+（±δy）

5.2 降水日系統蒸發量出現負值的原因及表示方法：

降水日的蒸發量可能很小，而降水日的降水量和溢流量可能很大，會導致降雨量的測量誤差δj、溢流量測量誤差δy的絕對值可能很大，因此系統測量誤差δF很可能出負值；依據水面蒸發量觀測規范對出現負值的處理規定，本系統自動默認蒸發量為0，并在上位機顯示界面上作“0”顯示。

5.3系統的自診斷功能

系統具有自診斷功能，對于運行過程中出現的一些異常，采集器提供相應的故障報警。故障報警信息通過通訊方式傳輸到上位計算機。

5.3.1蒸發計、雨量計、溢流桶工作狀態診斷及報警

系統中蒸發計、雨量計、溢流桶等是各自獨立工作的，它們通過系統內部的一條RS-485通訊總線與采集器進行通訊。當采集器與某個設備通訊中斷時采集器本身將發出聲報警，同時故障報警信息通過通訊方式傳輸到上位計算機。

5.3.2 蒸發桶水路系統滲漏的自診斷及報警

由于安裝不正確或者裝置使用過程中蒸發桶沉降等原因可能引起蒸發桶水路系統出現滲漏。極輕微的滲漏一般可自愈，較嚴重的滲漏會引起蒸發量異常增大。當小時蒸發量≥1.0mm以上時即認為水路系統出現滲漏。上位計算機報警“水位異常”，滲漏程度可從小時水位變化得到。

5.3.3 蒸發桶水位異常升高的自診斷及報警

在沒有降水發生時蒸發桶水位不會出現升高，若由于人為向蒸發桶加水或有異物落入蒸發桶則會造成蒸發桶水位出現異常升高。當小時水位升高≥1.0mm以上時即認為蒸發桶水位異常升高。上位計算機報警“水位異常”，水位異常程度可從小時水位變化得到。

5.3.4 補、排水過程的監測及故障報警

日分界時刻之后和降水期間可能出現補水或溢流排水過程，補水或溢流排水是由采集器發送命令，由蒸發桶或溢流桶的控制電路控制相應的直流水泵完成的。

蒸發桶補水只在日分界時刻之后進行，并且每天只進行一次補水。當補水開始30秒后蒸發桶水位上升≤5，或者補水10分鐘后蒸發桶水位仍達不到標準水位，上位計算機報警“補水故障”。當補水桶缺水、補水泵故障等原因可能造成不補水或補水時間過長。

降水期間出現溢流時，若溢流進水泵啟動10秒后溢流桶水位上升小于10，系統報警“溢流進水故障”，若溢流排水泵啟動10秒后溢流桶水位下降小于10，上位計算機報警“溢流排水故障”。當溢流桶進水泵或排水泵故障、管路堵塞、泄漏等原因可能造成溢流桶進水或排水異常。

5.3.5 系統電源電壓的自動測量及欠壓報警

采集器內部具有工作電源電壓采集功能，可將采集的電源電壓通過通訊方式傳輸到上位計算機，電源電壓采集誤差≤±2%。蒸發計、雨量計、溢流桶等都具有工作電源電壓監測功能，當某個裝置工作電源電壓≤10.5V時該裝置提供相應的故障報警信息。故障報警信息通過采集器以通訊方式傳輸到上位計算機。

5.4 系統內部時鐘

采集器具有內部電池保持的實時時鐘，當采集器斷電時不停止計時，當采集器通電工作時內部電池不耗電。

5.4.1實時時鐘計時誤差≤0.01%。

5.4.2上位計算機通過通訊方式可以對采集器內部實時時鐘進行較時。

5.4.3當采集器斷電時內部電池可保持實時時鐘運行5～10年。

5.5采集器數據記錄

采集器具有蒸發數據記錄功能，可以記錄至少一年半以上的信息，記錄數據具有掉電保持功能。

5.5.1蒸發數據記錄采用循環記錄方式，新的記錄數據覆蓋最早的記錄數據。

5.5.2蒸發數據每小時記錄一次，每條記錄數據包括：當前記錄的日期時間，蒸發量，溢流量，降雨量，各個設備的工作狀態，電源電壓等等。

5.5.3蒸發記錄數據可以通過上位計算機讀取。

5.6上位機系統

上位機系統包括一臺運行WINDOWS視窗操作系統的計算機和與LCZ-ZF2型數字水面蒸發站配套的應用軟件。計算機的串行通訊口上連接一只RS-232至RS-485轉換器，通過與采集器連接的485通訊總線進行信息傳輸。

5.6.1上位機系統可以實時監測LCZ-ZF2型數字水面蒸發站的運行狀態，如采集器和蒸發計、雨量計、溢流桶的工作狀態，以及降雨狀態、各個水泵工作狀態等等。上位機系統還實時顯示蒸發量、蒸發桶水位、降水量、溢流量、電源電壓等等多個與蒸發量有關的參數。另外，上位機系統還可以讀取采集器記錄的蒸發數據并存入Access數據庫。

5.6.2使用與LCZ-ZF2型數字水面蒸發站配套的應用軟件可以輸出符合規范要求的經過整編的報表。報表采用Excel格式，用戶可以對Excel報表進行二次整編。

5.6.3當上位機關機時不影響采集器的工作和數據記錄，上位機重新開機后可以讀出上位機關機期間采集器記錄的數據并存入Access數據庫。

強烈建議：每天讀取一次采集器記錄的蒸發數據，防止因設備故障造成記錄數據丟失。

5.6.4 上位機應用軟件的安裝與使用方法請參考《JLC-ZF2型數字式水面蒸發站軟件使用說明書》。

5.7供電

LCZ-ZF2型數字式水面蒸發站采用直流12V供電，可以采用具有浮充充電裝置的12V蓄電池供電系統。采用蓄電池供電系統可以保證當外部供電因故停電時不會造成蒸發站停止運行，采用浮充充電裝置給蓄電池充電可以簡化蓄電池充電管理操作。

5.7.1 LCZ-ZF2型數字式水面蒸發站的供電系統要求配備12V、24AH以上容量的全密封免維護蓄電池。當充電裝置因故暫停充電時，可以保證蒸發站繼續工作15天。

5.7.2 LCZ-ZF2型數字式水面蒸發站配備的全密封免維護蓄電池可以使用太陽能電池板或交直流轉換器充電，必須使用相應的具有浮充充電功能和蓄電池保護功能的充電控制器。

5.8遙測蒸發站

LCZ-ZF2型數字式水面蒸發站與各種無線通訊設備組合可以組成遙測蒸發站。與JLC-ZF2型數字式水面蒸發站組合的無線通訊設備應是高可靠、低功耗、易使用的設備。

5.8.1 與LCZ-ZF2型數字式水面蒸發站組合的無線通訊設備應RTU方式。具備至少一個與蒸發站通訊的RS-485通訊接口，該通訊接口應支持兼容 Modbus 通信協議的

5.8.2 與LCZ-ZF2型數字式水面蒸發站組合的無線通訊設備應采用直流12V供電，可以與蒸發站公用一組蓄電池供電系統（應相應增加供電系統的容量）。

5.8.3 與LCZ-ZF2型數字式水面蒸發站組合的無線通訊設備應支持自報和召測等多種數據傳輸模式，并可以遠程設置。

5.9 設備使用環境

在非冰凍期，本站設備適用于各種濕熱、干燥、風雨氣候環境下準確測量水面蒸發量；

冰凍季節初期，當蒸發桶水面結有薄冰時，在確認蒸發桶與靜水桶之間的連通管保持水路暢通的情況下允許用人工破冰將冰凌擊碎，使之浮于水面，然后進行觀測。人工破冰測量水面蒸發量，不影響觀測準確度；

進入完全冰凍期前，本系統設備必須停用。在停用之前，必須按照《水面蒸發量觀測》規范的要求，將蒸發桶、水圈、靜水桶、雨量計浮子桶、溢流桶、補水桶及各相關連通管中的存水全部排放干凈，以防止儀器設備冰凍脹裂，并須將基本觀測器具：蒸發計、雨量計、溢流桶等移至室內保管。

產品概述：

LCZ-ZF2型全天候數字式自動蒸發站是依據中華人民共和國水利電力部《水面蒸發觀測規范》SD265-88和中國氣象局2003年版《地面氣象觀測規范》相關要求制造，用于自動觀測水面蒸發過程。

“數字水面蒸發站”的定義是指組成蒸發站的蒸發計、雨量計、溢流桶、數據采集控制過程、補水過程全部實現了數字化的水面蒸發量觀測站。

LCZ-ZF2型全天候數字式自動蒸發站的蒸發計、雨量計的分辨率均為0.1mm，溢流量分辨率為0.025mm，符合相關國家標準最高等級要求，降水量、蒸發量數據表格形式符合數據入庫整編要求，可用于裝備各種類型的水面蒸發觀測站，取代繁瑣、復雜的人工觀測，實現水面蒸發量的自動觀測、記錄。

LCZ-ZF2型蒸發站可與GPRS數據傳輸裝置連接組成遙測站。本站設備限于在非冰凍期內使用。本站設備中的蒸發計和雨量計、溢流桶等裝置應根據相關產品使用說明書要求進行定期維護。

二、系統組成：

LCZ-ZF2型全天候數字式自動蒸發站系統（以下稱“蒸發站”或“系統”）由數字水面蒸發計（以下稱蒸發計）、數字雨量計（以下稱雨量計）、溢流桶、自動補水裝置、采集控制器(以下稱采集器)、上位機系統、電源保證系統等組成，上述各部分的電氣與水路相互連接關系如圖1、圖2所示。

圖1 LCZ-ZF2型全天候數字式自動蒸發站平面位置圖

                     圖2 LCZ-ZF2型全天候數字式自動蒸發站立面展開圖

三、工作原理：

本蒸發站系統以蒸發計、雨量計、溢流桶為基本觀測工具，以采集器自動采集、處理、顯示蒸發、降水、溢流過程信息、自動控制蒸發桶、溢流桶補、排水過程。采集器通過RS485/232通信接口分別與上位機系統、數傳通信機連接，利用系統配套的應用軟件可以實現水面蒸發過程信息的遠程監測及資料整編入庫。

投入運行的蒸發站蒸發桶水位高度應保持在水位標志線上。無降水日時，采集器自動采集蒸發桶內水面高度變化計算蒸發量。每當蒸發桶內水面高度降至約定值（水位標志線以下10mm）時，采集器在觀測日分界時刻（水文分界日為8：00，氣象分界日為20：00）控制補水泵B₃工作，給蒸發桶、水圈自動補水，使桶中水位恢復至水位標志線高度，然后，以補水后的高度作為起測點，測量下一時段的蒸發量。

在降水日，當蒸發桶水位升高至約定值（水位標志線以上10 mm）時，采集器驅動溢流泵B₁工作，使蒸發桶中的水流入溢流桶，當溢流桶水位達到約定值時溢流過程結束，采集器采集計算溢流量數據后啟動溢流桶排水泵B₂工作，將溢流桶中的水排放至約定底水高度。

依據《水面蒸發觀測規范》及國家氣象局《地面氣象觀測規范》規定，蒸發量的計算公式為：

蒸發量=（蒸發桶水位測量值-蒸發桶水位起算值）+降水量-溢流量

上式可簡化表示為：

         Q_F =（W_t-W₀）+Q_j-Q_y

式中：Q_F: 表示水面蒸發量，單位：mm

W_t：表示測量時刻（t）的蒸發桶水位，單位：mm

W₀：表示起算時刻的蒸發桶水位，單位：mm

W_t、W₀值由FFZ-01型數字水面蒸發計自動測量。

Q_j：表示被測時段內的降水量，Q_j值由JFZ-01型數字雨量計提供，單位：mm

Q_y：表示被測時段內的溢流量，Q_y值由溢流桶自動測量，單位：mm

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