一種利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法
【專利摘要】一種利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，將翻斗式雨量計(jì)裝置于降雨測量區(qū)域內(nèi)并初始化系統(tǒng)參數(shù)，雨強(qiáng)測量系統(tǒng)開始工作；循環(huán)檢測翻斗是否在時(shí)間片T內(nèi)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；若翻轉(zhuǎn)，則利用翻斗翻轉(zhuǎn)間隔時(shí)間t計(jì)算瞬時(shí)雨強(qiáng)E，進(jìn)入下次循環(huán)；否則判斷t是否超過其最大值tmax；若超過，則未發(fā)生降雨，E＝0，進(jìn)入下次循環(huán)；否則判斷衰減等待時(shí)間tdec是否超過衰減時(shí)限t′thd，超過時(shí)執(zhí)行雨強(qiáng)衰減處理，進(jìn)入下次循環(huán)。本發(fā)明方法解決了翻斗式雨量計(jì)計(jì)算雨強(qiáng)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性差的問題，有利于該型雨量計(jì)在交通等需要實(shí)時(shí)雨強(qiáng)測量的行業(yè)或領(lǐng)域大批量應(yīng)用。
【專利說明】-種利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)測控領(lǐng)域，具體設(shè)及一種利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度 的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 降雨是農(nóng)林、水利、水文、采礦等許多行業(yè)或領(lǐng)域重要的氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要有降 雨量（雨水積聚的水層深度，單位為毫米）和降雨強(qiáng)度（單位時(shí)間的降雨量，單位如毫米/ 天、毫米/小時(shí)等）兩個(gè)測量指標(biāo)。
[0003] 實(shí)時(shí)雨強(qiáng)測量是近年來交通等許多行業(yè)或領(lǐng)域的重要需求。W交通運(yùn)營管理為 例，及時(shí)掌握各個(gè)路段的降雨情況，對(duì)于聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)道路車流、快速應(yīng)對(duì)交通氣象災(zāi)害具有重 要意義。現(xiàn)有雨強(qiáng)測量裝置（如電熱式、光電式、磁懸浮式雨強(qiáng)計(jì)）等均存在諸如使用壽命 短、價(jià)格昂貴、安裝維護(hù)復(fù)雜等一系列問題，不適宜野外大批量使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，該方法 能夠解決現(xiàn)有雨強(qiáng)測量裝置存在的使用壽命短、價(jià)格昂貴、維護(hù)復(fù)雜等問題，且能保證測量 結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括W下步驟：
[0006] 1)將翻斗式雨量計(jì)置于降雨測量區(qū)域內(nèi)并初始化系統(tǒng)參數(shù)，然后開始工作；
[0007] 2)循環(huán)檢測翻斗是否在時(shí)間片T內(nèi)發(fā)生翻轉(zhuǎn)； 巧
[0008] 若發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則利用公式1 E f |^36GG計(jì)算瞬時(shí)雨強(qiáng)E，t為此次循環(huán)的 累積時(shí)間；然后根據(jù)E大小判斷降雨情況；接著重設(shè)此次衰減口限時(shí)間ttM= t，設(shè)定此次 循環(huán)中t = 0,此次循環(huán)中衰減處理等待時(shí)間tdw= 0,完成一次循環(huán)；其中，C為每次翻斗 額定雨量；n為在時(shí)間片T內(nèi)的翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)；t = t' +T，t'為上次循環(huán)中重設(shè)后的累積 時(shí)間t，tmJ%每次翻斗翻轉(zhuǎn)的間隔時(shí)間最大值；
[0009] 若未發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟3);
[0010] 如判斷t是否超過tmax;
[0011] 若則轉(zhuǎn)入步驟4);
[001引若t > tm。,，則未發(fā)生降雨，E = 0,完成一次循環(huán)池回步驟。開始下次循環(huán)； [001引 4)判斷此次循環(huán)中衰減處理等待時(shí)間tdw是否超過上次循環(huán)的衰減口限時(shí)間 t' thd;其中，tdee=t' dee+T;t' dee為上次循環(huán)中的衰減處理等待時(shí)間；
[0014] 若tdw> t' thd，則按照怎二^執(zhí)行雨強(qiáng)的衰減處理，K為衰減因子；根據(jù)E大小 K 判斷降雨情況；然后令ttM= K t，且將此次循環(huán)的t dJ青零，完成一次循環(huán)，返回步驟2)開 始下次循環(huán)；
[001引若thd或E'為反應(yīng)小雨的瞬時(shí)雨強(qiáng)，完成此次循環(huán)，返回步驟。開始下 次循環(huán)。
[0016] 所述的步驟2)中C = 0. l-5mm。
[0017] 所述的 T = 5 ?20s。
[0018] 所述的 tmax=巧〇〇 ?24〇〇s。
[0019] 所述的步驟4)中衰減因子K = 1. 0?1. 8。
[0020] 所述的步驟2)到步驟4)開始下次循環(huán)前均判斷是否需要繼續(xù)進(jìn)行測量。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0022] 本發(fā)明利用翻斗式雨量計(jì)測定實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度，由于翻斗式雨量計(jì)是目前最 常用的降雨測量裝置，主要由外筒、盛雨器、漏斗、翻斗等部件組成，每次翻斗翻動(dòng)相當(dāng)于 一定額度C(c = 0. 1-5毫米常見如0. 1毫米、0. 2毫米、0. 5毫米）的降雨量，該翻斗式雨 量計(jì)主要用于累計(jì)測量降雨總量，降雨量的累積趨勢(shì)則間接反映了降雨強(qiáng)度；本發(fā)明利用 ^ , X36G0將翻斗式雨量計(jì)測出的一定時(shí)間內(nèi)的雨量累積換算為雨強(qiáng)，具有精 度高、經(jīng)濟(jì)、后期維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，適宜野外大范圍安裝。
[0023] 同時(shí)，本發(fā)明還考慮到無雨時(shí)的天氣狀況，通過判斷翻斗翻轉(zhuǎn)的時(shí)間間隔Atm是 否超過翻斗翻轉(zhuǎn)的間隔時(shí)間最大值來判斷是否存在降雨。另外，實(shí)際中降雨的強(qiáng)度會(huì) 隨時(shí)變化，本發(fā)明通過引了衰減因子K及衰減等待時(shí)間tdw、衰減口限時(shí)間tthd，在tdw累積 利到ttM時(shí)對(duì)雨強(qiáng)進(jìn)行衰減處理，W提高降雨逐漸停止時(shí)瞬時(shí)雨強(qiáng)測量的實(shí)時(shí)性（降雨強(qiáng) 度逐漸衰減，t逐漸變長）。本發(fā)明解決了現(xiàn)有雨強(qiáng)計(jì)算準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性差的問題，有利于 該型雨量計(jì)在交通等需要實(shí)時(shí)雨強(qiáng)測量的行業(yè)或領(lǐng)域大批量應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的執(zhí)行流程圖；
[0025] 圖2為翻斗式雨量計(jì)測得的12小時(shí)雨量累計(jì)曲線W及采用常規(guī)方法和本發(fā)明方 法測得的雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果；
[0026] 其中，a為翻斗式雨量計(jì)測得的12小時(shí)雨量累計(jì)曲線；b為翻斗式雨量計(jì)采用常規(guī) 方法1分鐘周期雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果；C為翻斗式雨量計(jì)采用常規(guī)方法1小時(shí)周期雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果； d為本發(fā)明方法的瞬時(shí)雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[002引參見圖1，本發(fā)明利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，包括W下步驟：
[0029] 1)將翻斗式雨量計(jì)置于降雨測量區(qū)域內(nèi)并初始化系統(tǒng)參數(shù)，該些參數(shù)包括t = tdec= 0, t thd= + °°，E = 0,然后開始工作；其中，t為此次循環(huán)的累積時(shí)間；t dee表示衰減 處理等待時(shí)間，tthd表示衰減口限時(shí)間；單位均為秒；
[0030] 2)循環(huán)檢測翻斗是否在時(shí)間片T內(nèi)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；時(shí)間片T的大小決定了系統(tǒng)性能及 測量結(jié)果的質(zhì)量，T越大則策略實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性越佳，所需系統(tǒng)性能開支也越大，T = 5? 20s;在每個(gè)循環(huán)，均對(duì)t和tdJ^行延時(shí)累積，且t = t'+T，tde。=t' 4。。+了；其中，*'為 上次循環(huán)中的累積時(shí)間，t' de。為上次循環(huán)中的衰減處理等待時(shí)間； (1
[0031] 若發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則利用公式E = 計(jì)算瞬時(shí)雨強(qiáng)E，然后根據(jù)E大小 判斷降雨情況；接著重設(shè)此次衰減口限時(shí)間tthd= t，此次循環(huán)中t = 0,此次衰減處理等待 時(shí)間tdw= 0,完成一次循環(huán)，進(jìn)入下次循環(huán)；其中，C為每次翻斗額定雨量；n為在時(shí)間片 T內(nèi)的翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)；n -般為1次，但在T比較大的情況下，也可能為大于1的整數(shù)；t = t' +T，t'為上次循環(huán)中累積時(shí)間每次翻斗翻轉(zhuǎn)的間隔時(shí)間最大值；其用于判斷 無雨?duì)顟B(tài)；tm"= 1500?2400s，單位為秒；
[0032] 若未發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟3);
[003引如判斷t是否超過tmax;
[0034] 若t《tmax，則轉(zhuǎn)入步驟4);
[003引若t > tm。,，則未發(fā)生降雨，E = 0,完成一次循環(huán)池回步驟。開始下次循環(huán)；
[0036] 4)判斷此次循環(huán)中衰減處理等待時(shí)間tdw是否超過上次循環(huán)的衰減口限時(shí)間 t 化d;
[0037] 若tdw> t' thd，則按照E = ^祗行雨強(qiáng)的衰減處理，K為衰減因子；K = 1. 0? 松 1. 8 ;根據(jù)E大小判斷降雨情況；然后令tthd= K t，且將此次循環(huán)的t dJ青零，完成一次循 環(huán)，返回步驟2)開始下次循環(huán)；其中，衰減因子K及衰減等待時(shí)間td。。、衰減口限時(shí)間ttM 用于擬合雨勢(shì)回落過程；
[003引若thd或E'為反應(yīng)小雨的瞬時(shí)雨強(qiáng)，完成此次循環(huán)，返回步驟。開始下 次循環(huán)。
[0039] 上述步驟2)到4)中開始下次循環(huán)前均判斷是否需要繼續(xù)進(jìn)行測量。
[0040] 該過程能夠很好地實(shí)時(shí)跟蹤中雨、大雨、暴雨及特大暴雨等強(qiáng)降雨的快速變化。通 過測量出的瞬時(shí)雨強(qiáng)值與當(dāng)?shù)亟涤昙?jí)別的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還可W實(shí)時(shí)展示諸如毛毛雨、小雨、中 雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等不同降雨情況。
[0041] 下面W交通領(lǐng)域應(yīng)用為例利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度，本實(shí)施例中取C 二 0? 2mm，T 二 5s，tmax二 1800s ; K 二 1. 2 ;
[0042] 圖2a為翻斗式雨量計(jì)測得的12小時(shí)雨量累計(jì)曲線；利用常規(guī)方法測得的雨強(qiáng)計(jì) 算結(jié)果如圖化和2c，
[0043] 其中，圖化為翻斗式雨量計(jì)采用常規(guī)方法1分鐘周期雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果，由圖化可W 看出測得結(jié)果實(shí)時(shí)性較好，但準(zhǔn)確性低，降雨期間頻繁出現(xiàn)0雨強(qiáng)；
[0044] 圖2c為翻斗式雨量計(jì)采用常規(guī)方法1小時(shí)周期雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果，由圖2c可W看出 測得結(jié)果實(shí)時(shí)性受損，強(qiáng)降雨的測量效果差；
[0045] 圖2d為翻斗式雨量計(jì)采用本發(fā)明方法測得的雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果，由圖2d可W看出，本 發(fā)明測量的雨強(qiáng)計(jì)算結(jié)果兼顧實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，能準(zhǔn)確測量強(qiáng)降雨。通過模擬標(biāo)準(zhǔn)降雨，還 可將雨強(qiáng)與當(dāng)?shù)亟涤昙?jí)別聯(lián)系起來。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將翻斗式雨量計(jì)置于降雨測量區(qū)域內(nèi)并初始化系統(tǒng)參數(shù)，然后開始工作； 2) 循環(huán)檢測翻斗是否在時(shí)間片T內(nèi)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；
計(jì)算瞬時(shí)雨強(qiáng)E，t為此次循環(huán)的累積 時(shí)間；然后根據(jù)E大小判斷降雨情況；接著重設(shè)此次衰減門限時(shí)間tthd=t，設(shè)定此次循環(huán) 中t= 0,此次循環(huán)中衰減處理等待時(shí)間tde。= 0,完成一次循環(huán)；其中，C為每次翻斗額定 雨量；n為在時(shí)間片T內(nèi)的翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)；t=t' +T，t'為上次循環(huán)中重設(shè)后的累積時(shí)間 t，七_(dá)為每次翻斗翻轉(zhuǎn)的間隔時(shí)間最大值； 若未發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟3); 3) 判斷t是否超過tmax; 若t彡tmax，則轉(zhuǎn)入步驟4); 若t> ，則未發(fā)生降雨，E= 0,完成一次循環(huán)；返回步驟2)開始下次循環(huán)； 4) 判斷此次循環(huán)中衰減處理等待時(shí)間tde。是否超過上次循環(huán)的衰減門限時(shí)間t' thd; 其中，tI=Cdec;+T;t'de。為上次循環(huán)中的衰減處理等待時(shí)間； 若4。>t'thd，則按照￡ =i執(zhí)行雨強(qiáng)的衰減處理，K為衰減因子；根據(jù)E大小判斷 K 降雨情況；然后令tthd=Kt，且將此次循環(huán)的td6。清零，完成一次循環(huán)，返回步驟2)開始下 次循環(huán)； 若td6C;<t'thd或E'為反應(yīng)小雨的瞬時(shí)雨強(qiáng)，完成此次循環(huán)，返回步驟2)開始下次循 環(huán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，其特征在于： 所述的步驟2)中C= 0.l_5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，其特征在于： 所述的T= 5?20s。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，其特征在于： 所述的tmax= 1500 ?2400s〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，其特征在于： 所述的步驟4)中衰減因子K= 1. 〇?1. 8。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用翻斗式雨量計(jì)實(shí)時(shí)測量降雨強(qiáng)度的方法，其特征在于： 所述的步驟2)到步驟4)開始下次循環(huán)前均判斷是否需要繼續(xù)進(jìn)行測量。
【文檔編號(hào)】G01W1/14GK104503001SQ201410783249
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】張昌利, 閆茂德, 溫立民, 朱旭, 劉卜華, 王金冕, 尤謹(jǐn)語, 陳家蓉, 王瑩, 史潤方, 孫婷 申請(qǐng)人:長安大學(xué)