降水作為關(guān)鍵的水文氣象參數(shù)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接關(guān)乎水文、氣象、交通等多個(gè)領(lǐng)域的安全與發(fā)展。雨量計(jì)作為測(cè)量降水的核心設(shè)備，在長(zhǎng)期戶外工作環(huán)境下，檢測(cè)精度易受影響。當(dāng)前，傳統(tǒng)雨量計(jì)檢定技術(shù)存在諸多局限，難以滿足高精度測(cè)量需求，在此背景下，新型雨量計(jì)檢定裝置的研發(fā)與應(yīng)用成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。
目前，市場(chǎng)上的雨量計(jì)類(lèi)型多樣，如虹吸式、翻斗式、稱重式等，其中翻斗式雨量計(jì)在水文氣象行業(yè)應(yīng)用最為廣泛。然而，現(xiàn)有的雨量計(jì)檢定技術(shù)存在明顯不足。傳統(tǒng)檢定技術(shù)將 10mm 標(biāo)準(zhǔn)雨量加入被檢儀器計(jì)算示值誤差，未考慮余水影響，這對(duì)水文用分辨力為 0.5mm 的翻斗式雨量計(jì)檢定結(jié)果影響較大。同時(shí)，水文現(xiàn)場(chǎng)比測(cè)僅采用人工注水方式，無(wú)法保障量值溯源及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
為解決這些問(wèn)題，新研發(fā)的雨量計(jì)檢定裝置采用了創(chuàng)新方法。該裝置以高精度電子天平作為標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量水的質(zhì)量，利用數(shù)字式密度計(jì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)用水密度，通過(guò)質(zhì)量和密度換算得出雨量;使用蠕動(dòng)泵精確控制雨強(qiáng)。針對(duì)翻斗式雨量計(jì)檢定，考慮濕潤(rùn)損失和余水影響，滴定前先潤(rùn)管，將潤(rùn)管后第一個(gè)翻斗信號(hào)設(shè)為開(kāi)門(mén)信號(hào)(不計(jì)入示值誤差計(jì)算)，取得開(kāi)門(mén)信號(hào)后的第一個(gè)信號(hào)開(kāi)始計(jì)算，第 10mm / 分辨力(如分辨力為 0.5mm / 斗，則為 20 斗)個(gè)信號(hào)作為關(guān)門(mén)信號(hào)結(jié)束檢定，據(jù)此計(jì)算示值誤差。對(duì)于稱重式雨量計(jì)，潤(rùn)管后將電子天平測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)雨量值(如 10mm)通過(guò)蠕動(dòng)泵滴入被檢儀器，觀測(cè)示值并計(jì)算誤差。
新的雨量計(jì)檢定裝置需滿足多項(xiàng)嚴(yán)格要求，以確保其適用性和準(zhǔn)確性。在雨量量值測(cè)量方面，要能自動(dòng)精確測(cè)量，根據(jù)預(yù)設(shè)雨量值或開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)反饋，通過(guò)控制加水器出水質(zhì)量，復(fù)現(xiàn)準(zhǔn)確雨量量值，雨量控制范圍為 0.4 - 30mm，累計(jì)不低于 500mm，雨量值最大允許誤差 ±0.1%。雨強(qiáng)控制上，可通過(guò)控制加水器出水流量，準(zhǔn)確模擬 0.1 - 10mm/min 范圍內(nèi)的預(yù)設(shè)雨強(qiáng)。數(shù)據(jù)采集方面，能夠自動(dòng)采集雨量計(jì)干簧管開(kāi)關(guān)量、RS333/RS485 等不同形式的輸出數(shù)據(jù)。檢定功能上，可按照相關(guān)規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)自動(dòng)檢定 4 臺(tái)雨量計(jì)，并生成原始記錄和檢校證書(shū)。此外，裝置還具備水密度自動(dòng)修正功能，以及自動(dòng)凈水、加水、排水功能，全方位保障檢定工作的順利進(jìn)行。
該雨量計(jì)檢定裝置由控制臺(tái)軟件和多個(gè)硬件組件構(gòu)成，各部分協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢定?？刂婆_(tái)軟件基于.net 平臺(tái)編寫(xiě)，包含用戶管理、技術(shù)機(jī)構(gòu)信息管理、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)管理、檢定操作、證書(shū)記錄管理等模塊。用戶管理模塊可分配賬號(hào)明確任務(wù);技術(shù)機(jī)構(gòu)信息管理模塊維護(hù)送檢和檢定單位信息;計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)管理模塊監(jiān)控設(shè)備狀態(tài);檢定操作界面分承雨口尺寸檢定與準(zhǔn)確度檢定模塊，支持多臺(tái)設(shè)備同時(shí)檢定且工位獨(dú)立;證書(shū)記錄模塊管理檢定數(shù)據(jù)、儲(chǔ)存記錄并打印證書(shū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種雨量計(jì)的自動(dòng)檢定和自定義測(cè)試。
硬件部分，稱量組件由電子天平、稱量容器、數(shù)字式密度計(jì)和光電液位開(kāi)關(guān)組成，通過(guò)精密儀器配合實(shí)現(xiàn)雨量數(shù)據(jù)全自動(dòng)實(shí)時(shí)采集，并設(shè)置軟限位和光電液位開(kāi)關(guān)防止加水異常。出水控制組件采用步進(jìn)電機(jī)式蠕動(dòng)泵、輸水軟管等部件，通過(guò)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，模擬 0.1 - 10mm/min 的雨強(qiáng)，將水輸送至被檢雨量計(jì)。反饋控制組件包含工控機(jī)、溫濕度模塊等，采集環(huán)境數(shù)據(jù)并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，出現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警提示。數(shù)據(jù)處理組件采用分布式數(shù)據(jù)采集解決方案，通過(guò)串口服務(wù)器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)采集，最終將檢定數(shù)據(jù)上傳至控制臺(tái)軟件形成成果。
對(duì)雨量計(jì)檢定裝置進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定，以驗(yàn)證其可靠性。
目前，該雨量計(jì)檢定裝置已在實(shí)際項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用。在山東水文實(shí)施的儀器設(shè)備安裝前檢測(cè)制度中，于小清河防洪綜合治理水文設(shè)施工程、山東省雨水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)工程等多個(gè)項(xiàng)目的儀器設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督中應(yīng)用。經(jīng)《2025-2030年全球及中國(guó)雨量計(jì)行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》檢定，翻斗式雨量計(jì)不合格率高達(dá) 68.5%，通過(guò)對(duì)不合格產(chǎn)品退貨處理，有效保障了降水量觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。未來(lái)，還將結(jié)合實(shí)際工作，制定相關(guān)計(jì)量管理辦法，編制年度檢定校準(zhǔn)計(jì)劃，開(kāi)展雨量計(jì)等水文監(jiān)測(cè)儀器周期檢校工作，進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
綜上所述，2025年雨量計(jì)行業(yè)正朝著測(cè)量精準(zhǔn)化方向發(fā)展，新型雨量計(jì)檢定裝置的出現(xiàn)有效解決了傳統(tǒng)檢定技術(shù)的弊端。其創(chuàng)新的研究方法、嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求、完善的裝置組成以及可靠的測(cè)量不確定度，使其在提高檢定準(zhǔn)確度、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢定和保障數(shù)據(jù)可靠性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。隨著該裝置的進(jìn)一步推廣應(yīng)用和相關(guān)制度的完善，將為水文水利等行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障，推動(dòng)雨量計(jì)行業(yè)邁向新的發(fā)展階段。
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