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便攜式人工模擬降雨器
(一).總則:
全自動控制的人工模擬降雨器,是應(yīng)各科研院校交流所設(shè)計(jì)所成，整體解決方案有二大部分組成分為：管路系統(tǒng)方案、降雨模擬系統(tǒng)方案。二大部分組成后全部實(shí)現(xiàn)降雨實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程.以下是分項(xiàng)解釋:
1、 管路系統(tǒng)方案：是指整個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或野外架有管路系統(tǒng)。均為不銹鋼制造,管路系統(tǒng)形成后,可以使得有效降雨面積在25平米左右,成正方型或長方型架構(gòu).
2、 降雨模擬系統(tǒng)方案：是指在實(shí)驗(yàn)區(qū)建成降雨區(qū)，降雨區(qū)為了有效的保證達(dá)了下墊面的實(shí)驗(yàn)得以完成，有效降雨面為25平米左右。整個(gè)降雨可以達(dá)到模擬人工降雨的效果，詳見人工降雨模擬方案。
(二).管路系統(tǒng)方案：
為使該系統(tǒng)模擬的降雨與自然降雨物理性能相似，采用世界上生產(chǎn)模擬雨滴噴頭的美國SPAYING SYSTEMS CO公司生產(chǎn)的FULLJET旋轉(zhuǎn)下噴式噴頭模擬降雨，本系統(tǒng)擬采用我公司研制開發(fā)的，已裝備于各院校實(shí)驗(yàn)室的人工模擬降雨系統(tǒng)的“人工模擬自動降雨系統(tǒng)”，該系統(tǒng)運(yùn)行5年來，已為國內(nèi)外水土保持機(jī)構(gòu)模擬降雨2千余次，接待國家領(lǐng)導(dǎo)參觀視察數(shù)十次，每次降雨圓滿、準(zhǔn)確，目前已成為土壤侵蝕模擬降雨設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為南京林業(yè)大學(xué),貴州大學(xué),浙江水利廳，西南林學(xué)院，貴州大學(xué)，江蘇水利廳，浙江大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)……等單位的降雨實(shí)驗(yàn)中,得到了的驗(yàn)證.
1、原理及組成
雨滴形成部件：為使該系統(tǒng)模擬的降雨與自然降雨物理性能相似，采用世界上生產(chǎn)模擬雨滴噴頭的美國SPAYING SYSTEMS CO公司生產(chǎn)的FULLJET旋轉(zhuǎn)下噴式噴頭模擬降雨，3種不同規(guī)格（FULLJET１／８，２／８，３／８）的垂直全噴式雨滴模擬專用噴頭，疊加成一個(gè)雨滴噴射組，即可有較大雨強(qiáng)變化，又可保證雨滴模擬效果從而形成從小到大的雨強(qiáng)連續(xù)可調(diào)，雨滴形態(tài)，降雨均勻度與自然降雨相似的人工自動模擬降雨。
系統(tǒng)組成：本系統(tǒng)由雨滴模擬噴頭、全不銹鋼分水/供水/過濾系統(tǒng)、便攜式降雨測控系統(tǒng)組成，其組成框圖如下：
該系統(tǒng)采用一套供水管路，回水調(diào)水壓技術(shù)，兩套快速便攜立桿，4組降雨噴頭，降雨投射面相互均勻疊加形成降雨區(qū)間。雨量實(shí)時(shí)測量、疊加管路選擇、降雨時(shí)間均便攜式模擬降雨測控儀自動管理。該測控儀面板如下：
2、性能參數(shù)
有效降雨面積：25平方米內(nèi)任選
降雨高度： 3- 4米
雨強(qiáng)連續(xù)變化范圍：15—250mm/h（任選）
降雨均勻度系數(shù)大于0.8
降雨歷時(shí)： 任意
降雨測量：0.01 mm/h
降雨調(diào)節(jié)：7 mm/h
設(shè)計(jì)使用壽命：15年
可存儲1000小時(shí)降雨雨強(qiáng)測量數(shù)據(jù)
3、特點(diǎn)：
A、野外模擬降雨實(shí)驗(yàn)抗風(fēng)能力強(qiáng)：由于采用帶壓力垂直下噴式模擬降雨，與低能量較大，既有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力，又可接近自然降雨能量。（一般野外模擬降雨刮風(fēng)對降雨均勻大影響極大，甚至模擬降雨失?。?/p>
B、便攜性好，適合野外移動降雨：該設(shè)備采用個(gè)功能完備的小模塊，通過快速連接部件，手工很快即可裝配完成，野外試驗(yàn)很好攜帶，適應(yīng)各種野外不同地形條件。
C、降雨測控先進(jìn)：該系統(tǒng)首先采用自動測控系統(tǒng)在模擬降雨器上，可現(xiàn)場實(shí)時(shí)在線顯示存儲模擬降雨的動態(tài)變化及曲線，即對現(xiàn)場降雨測量結(jié)果有直接參考意義，又便于很快調(diào)節(jié)雨強(qiáng)至實(shí)驗(yàn)?zāi)M降雨要求值（如無此功能，降雨前的降雨率定、調(diào)節(jié)、驗(yàn)證很費(fèi)精力，時(shí)間）。降雨時(shí)間機(jī)管路選擇可自動進(jìn)行。
（三）．電路方案設(shè)計(jì)：
1． 采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，支持系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘
2． 采用240x128點(diǎn)陣LCD顯示，菜單化設(shè)計(jì)。
3． 支持全中文1、2級字庫。
4． 預(yù)留1M 字節(jié)存儲空間。
5． 采用12位PVC組合功能鍵設(shè)計(jì)。
6． 支持RS232或RS485通訊模式。
7． 12 BIT AD輸入采集壓力變送器的輸入
8． 12 BIT DA輸出控制流量調(diào)節(jié)閥的開口度。
9． 8路光耦輸入用于采集雨量計(jì)的輸入。
10． 7路繼電器輸出用于控制噴頭的開關(guān)。
11． 一路繼電器輸出用于控制水泵的開關(guān)。
12． PID控制算法設(shè)計(jì)。
13． 預(yù)留大屏顯示器接口。
（四）.管路布置圖
（五）. 主要技術(shù)指標(biāo)：
1、 可直接使用于任何降雨區(qū)控制。
2、 調(diào)節(jié)時(shí)間<30S。
3、 穩(wěn)態(tài)誤差<5%。
4、 控制降雨雨強(qiáng)變化范圍15---250mm/h。
5、 連續(xù)降雨時(shí)間99999秒。
本系統(tǒng)主要用于模擬降雨實(shí)驗(yàn)，雨量的測量和降雨雨強(qiáng)的控制。系統(tǒng)可將雨量計(jì)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以數(shù)字形式顯示當(dāng)前雨量。
系統(tǒng)適用于模擬降雨等環(huán)境實(shí)驗(yàn)室。
1、雨量筒承雨口內(nèi)徑： Φ200
2、雨量筒分辨力： 0.5mm
3、雨量計(jì)工作電壓： DC5V
4、主控制器工作電壓： AC220V 50Hz
5、顯示屏工作電壓： DC24V
6、信號采集器工作電壓： DC24V
7、傳感器通訊方式： 有線
8、各板卡間通訊方式： RS485
9、上位機(jī)與下位機(jī)通訊方式： RS232
10、降雨區(qū)閥門控制： 4~20mA DC
