(一).總則:
全自動控制的人工模擬降雨器,是應各科研院校交流所設計所成,整體解決方案有二大部分組成分為:管路系統方案、降雨模擬系統方案。二大部分組成后實現降雨實驗的整個過程.以下是分項解釋:
管路系統方案:是指整個實驗室內或野外架有管路系統。均為不銹鋼制造,管路系統形成后,可以使得降雨面積在25平米左右,成正方型或長方型架構.
降雨模擬系統方案:是指在實驗區建成降雨區,降雨區為了的達了下墊面的實驗得以完成,降雨面為25平米左右。整個降雨可以模擬人工降雨的效果,詳見人工降雨模擬方案。
(二).管路系統方案:
為使該系統模擬的降雨與自然降雨物理性能相似,采用世界上生產模擬雨滴噴頭的美國SPAYING SYSTEMS CO公司生產的FULLJET旋轉下噴式噴頭模擬降雨,本系統擬采用我公司研制開發的,已裝備于各院校實驗室的人工模擬降雨系統的“人工模擬自動降雨系統”,該系統運行5年來,已為國內外水土保持機構模擬降雨2千余次,接待參觀數十次,每次降雨圓滿、準確,目前已成為土壤侵蝕模擬降雨設備行業標準,為南京林業大學,貴州大學,浙江水利廳,西南林學院,貴州大學,江蘇水利廳,浙江大學,同濟大學……等單位的降雨實驗中,得到了的驗證.
1、原理及組成
雨滴形成部件:為使該系統模擬的降雨與自然降雨物理性能相似,采用世界上生產模擬雨滴噴頭的美國SPAYING SYSTEMS CO公司生產的FULLJET旋轉下噴式噴頭模擬降雨,3種不同規格(FULLJET1/8,2/8,3/8)的垂直全噴式雨滴模擬噴頭,疊加成一個雨滴組,即可有較大雨強變化,又可雨滴模擬效果從而形成從小到大的雨強連續可調,雨滴形態,降雨均勻度與自然降雨相似的人工自動模擬降雨。
系統組成:本系統由雨滴模擬噴頭、全不銹鋼分水/供水/過濾系統、便攜式降雨測控系統組成,其組成框圖如下:
該系統采用一套供水管路,回水調水壓技術,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間。雨量實時測量、疊加管路選擇、降雨時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
降雨面積:25平方米內任選
降雨高度: 3- 4米
雨強連續變化范圍:15—250mm/h(任選)
降雨均勻度系數大于0.8
降雨歷時: 任意
降雨測量:0.01 mm/h
降雨調節:7 mm/h
設計使用壽命:15年
可存儲1000小時降雨雨強測量數據
3、特點:
A、野外模擬降雨實驗風能力強:由于采用帶壓力垂直下噴式模擬降雨,與量較大,既有較強的風能力,又可接近自然降雨能量。(一般野外模擬降雨刮風對降雨均勻大影響大,甚至模擬降雨失敗)
B、便攜性好,適合野外移動降雨:該設備采用個功能的小模塊,通過快速連接部件,手工很快即可裝配完成,野外試驗很好攜帶,適應各種野外不同地形條件。
C、降雨測控:該系統先采用自動測控系統在模擬降雨器上,可現場實時在線顯示存儲模擬降雨的動態變化及曲線,即對現場降雨測量結果有直接參考意義,又便于很快調節雨強至實驗模擬降雨要求值(如無此功能,降雨前的降雨率定、調節、驗證很費精力,時間)。降雨時間機管路選擇可自動進行。
(三).電路方案設計:
采用嵌入式系統設計,支持系統實時時鐘
采用240x128點陣LCD顯示,菜單化設計。
支持全中文1、2級字庫。
預留1M 字節存儲空間。
采用12位PVC組合功能鍵設計。
支持RS232或RS485通訊模式。
12 BIT AD輸入采集壓力變送器的輸入
12 BIT DA輸出控制流量調節閥的開口度。
8路光耦輸入用于采集雨量計的輸入。
7路繼電器輸出用于控制噴頭的開關。
一路繼電器輸出用于控制水泵的開關。
PID控制算法設計。
預留大屏顯示器接口。
(四).管路布置圖
(五). 主要技術指標:
可直接使用于任何降雨區控制。
調節時間<30S。
穩態誤差<5%。
控制降雨雨強變化范圍15---250mm/h。
連續降雨時間99999秒。
本系統主要用于模擬降雨實驗,雨量的測量和降雨雨強的控制。系統可將雨量計的模擬信號轉換為數字量,以數字形式顯示當前雨量。
系統適用于模擬降雨等環境實驗室。
1、雨量筒承雨口內徑: Φ200
2、雨量筒分辨力: 0.5mm
3、雨量計工作電壓: 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、機與下位機通訊方式: RS232
10、降雨區閥門控制: 4~20mA DC
側噴式人工模擬降雨器
說明:
整體有二大部分組成分為:管路系統方案、降雨模擬系統方案。一.管路系統方案:可以使得降雨面積在40平米任意拼接,成長方型架構.建議降雨面積成長方型5*6米標準徑流場上使用構制。可適應于任何坡度的使用.二. 是指在實驗區建成降雨區,降雨區為了的達了下墊面的實驗得以完成,30平米,降雨高度為4米。整個降雨可以模擬人工降雨的效果,詳見人工降雨模擬方案。三.指標如下: (1)、降雨面積:30平米(2)、降雨高度: 4m(3)、雨強連續變化范圍:20~150mm/h(4)、降雨均勻度系數:大于0.8(5)、雨滴大小調控范圍:1.7~2.8mm(6)、降雨歷時:任意(7)、降雨測量:0.01mm/h(8)、降雨調節:7mm/h







