【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及降水量观测设备核查，具体而言，涉及一种称重式降水传感器核查系统及方法。
技术介绍
1、针对目前冬季降水气象服务能力提升的需求，近年来中国气象局在内蒙古自治区以及全国部署了大量称重式降水传感器，用来进行冬季降水量的观测，同时，称重式降水传感器在夏季也作为翻斗式雨量传感器的备份，进行降水量的观测。
2、称重式降水传感器主要部件包括采集单元、称重单元、集水桶和opd(降水发生探测器)，当降水落入集水桶后，通过测量集水桶降水前后的重量变化，即可换算出降水量的多少，在气象行业，降水量采以mm为单位。降水落入集水桶时，首先穿过opd，当雨滴、雪花等连续穿过opd时，opd模块会输出方波信号，此时采集单元会识别为降水发生，并进行数据检测，当异物落入集水桶时，虽然集水桶的重量发生了变化，但opd并未输出连续的方波信号，所以采集单元不认为是降水，并不会输出观测数据。此外，称重式降水传感器的输出端通常连接于自动气象站的主采集器，以rs23、rs485、及通断信号三种方式输出。
3、为了确保称重式降水传感器的数据准确可靠，称重式降水传感器需要进行定期的核查、校准以及检定，但目前市面上并没有成熟可靠，便于在野外观测仪器现场使用的便携式称重式降水传感器核查设备，称重式降水传感器观测数据的准确性无法得到验证。
技术实现思路
1、本专利技术在于提供一种称重式降水传感器核查系统及方法，其能解决上述问题。
2、本专利技术采取的技术方案如下：
3、第一方面
4、数据读取装置，用于采集称重式降水传感器检测到的称重数据；
5、opd降水发生模拟器，用于按设定频率阻挡称重式降水传感器的opd的探测光线，使称重式降水传感器的opd输出连续方波信号，称重式降水传感器的采集单元识别到降水发生；
6、核查仪主机，用于设置降水量和雨强参数，并按照降水量和雨强参数向称重式降水传感器的集水桶注水，并根据降水量参数和称重式降水传感器检测到的称重数据计算降水量检测误差。
7、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述核查仪主机包括mcu、存储器电路、抽水泵控制电路、抽水泵、电磁阀控制电路、电磁阀、opd降水发生模拟器驱动电路、触摸显示屏、悬臂梁压力传感器采集电路、悬臂梁压力传感器、缓冲水箱、步进电机控制电路、步进电机驱动器、步进式蠕动泵、通断式雨量接口采集电路和通过串行接口电性连接的zigbee无线通讯模块；
8、所述mcu电性连接所述存储器电路、抽水泵控制电路、电磁阀控制电路、opd降水发生模拟器驱动电路、触摸显示屏、悬臂梁压力传感器采集电路、步进电机控制电路和通断式雨量接口采集电路，所述mcu能通过所述zigbee无线通讯模块与所述数据读取装置无线通信连接；
9、所述抽水泵控制电路电性连接所述抽水泵；所述电磁阀控制电路电性连接所述电磁阀；所述opd降水发生模拟器驱动电路电性连接所述opd降水发生模拟器；所述悬臂梁压力传感器采集电路电性连接所述悬臂梁压力传感器；所述步进电机控制电路通过所述步进电机驱动器电性连接所述步进式蠕动泵；
10、所述悬臂梁压力传感器支撑于所述缓冲水箱底部，用于测量所述缓冲水箱的重量；
11、所述缓冲水箱设置一根进水管道和一根出水管道；所述进水管道的一端作为所述核查仪主机的进水口，用于接入外界水源；所述出水管道的一端作为所述核查仪主机的出水口，用于通向称重式降水传感器的集水桶；所述进水管道的另一端置于所述缓冲水箱内，并高于置于所述缓冲水箱内的所述出水管的另一端；所述进水管道的管路中由进水侧到出水侧依次设置所述抽水泵和电磁阀；所述出水管道的管路中设置所述步进蠕动泵。
12、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述mcu为stm32f103芯片。
13、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述存储器电路包括at24c02m型的存储芯片，其通过i2c总线与所述mcu电性连接，并设置有总线上拉电阻r63、r64，其在vcc端连接有旁路电容c23。
14、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述通断式雨量接口采集电路包括用于连接称重式降水传感器的数据端口实现数据采集的连接端子p17，用于实现输入电压限幅与端口保护的二极管d27、d28和双极静电放电保护二极管d14，用于对输入信号进行滤波和上拉的电阻r10和电容c20。
15、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述步进电机控制电路包括与所述步进蠕动泵的步进电机驱动器相连的连接端子cn2，用于实现控制信号控制端与输出端的信号隔离的光电耦合器u3、u13和u14，作为光电耦合器触发端的保护电阻r33、r34和r35，分别连接保护电阻r33、r34和r35，并均电性连接所述mcu的信号端口。
16、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述悬臂梁压力传感器采集电路包括核心处理芯片hx71708，连接于所述核心处理芯片hx71708外围的连接端子cn6，电容c24、c54、c53和c58，电阻r11、r12、r74、r75和r76，电阻r11和r12分别设置数据信号端子cz_data和时钟信号端子cz_clk，数据信号端子cz_data和时钟信号端子cz_clk分别与所述mcu的pd1和pd0引脚相连，连接端子cn6与所述悬臂梁压力传感器相连。
17、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述抽水泵控制电路包括由三极管q3和电阻r7、r8组成的驱动电路，连接于驱动电路输出侧的继电器rly2和二极管d6，设置于驱动电路输入侧并与所述mcu的pb1引脚相连的信号端子dcf_sw4，设置于驱动电路输出侧的二极管d7和与所述抽水泵连接的接线端子p3。
18、第二方面，本专利技术提供一种称重式降水传感器核查方法，该方法采用了第一方面所述的称重式降水传感器核查系统，通过所述数据读取装置称重式降水传感器检测到的称重数据，通过所述opd降水模拟器使称重式降水传感器的opd输出连续方波信号，称重式降水传感器的采集单元识别到降水发生，通过核查仪主机设置降水量和雨强参数，并按照降水量和雨强参数向称重式降水传感器的集水桶注水，并根据降水量参数和称重式降水传感器检测到的称重数据计算降水量检测误差。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、本专利技术采用向称重式降水传感器内部注水的形式，来模拟真实降水的发生，在此过程中，注水的总量(降水量)可控、速率(雨强)可控，同时具备opd降水发生模拟器，以使称重式降水传感器的opd输出连续方波信号，继而称重式降水传感器的采集单元识别为降水发生，并进行数据检测，相比于传统的砝码式核查检定的方式，该方法具备重量变化连续、重量变化速率可调的能力，更接近真实降水情况，在无需改动、拆解称重式降水传感器硬件的情况下，实现了全自动现场核查。
21、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本专利技术实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种称重式降水传感器核查系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述核查仪主机包括MCU、存储器电路、抽水泵控制电路、抽水泵、电磁阀控制电路、电磁阀、OPD降水发生模拟器驱动电路、触摸显示屏、悬臂梁压力传感器采集电路、悬臂梁压力传感器、缓冲水箱、步进电机控制电路、步进电机驱动器、步进式蠕动泵、通断式雨量接口采集电路和通过串行接口电性连接的ZigBee无线通讯模块；
3.根据权利要求2所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述MCU为STM32F103芯片。
4.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述存储器电路包括AT24C02M型的存储芯片，其通过I2C总线与所述MCU电性连接，并设置有总线上拉电阻R63、R64，其在VCC端连接有旁路电容C23。
5.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述通断式雨量接口采集电路包括用于连接称重式降水传感器的数据端口实现数据采集的连接端子P17，用于实现输入电压限幅与端口保护的二极管D27、D2
6.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述步进电机控制电路包括与所述步进蠕动泵的步进电机驱动器相连的连接端子CN2，用于实现控制信号控制端与输出端的信号隔离的光电耦合器U3、U13和U14，作为光电耦合器触发端的保护电阻R33、R34和R35，分别连接保护电阻R33、R34和R35，并均电性连接所述MCU的信号端口。
7.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述悬臂梁压力传感器采集电路包括核心处理芯片HX71708，连接于所述核心处理芯片HX71708外围的连接端子CN6，电容C24、C54、C53和C58，电阻R11、R12、R74、R75和R76，电阻R11和R12分别设置数据信号端子CZ_DATA和时钟信号端子CZ_CLK，数据信号端子CZ_DATA和时钟信号端子CZ_CLK分别与所述MCU的PD1和PD0引脚相连，连接端子CN6与所述悬臂梁压力传感器相连。
8.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述抽水泵控制电路包括由三极管Q3和电阻R7、R8组成的驱动电路，连接于驱动电路输出侧的继电器RLY2和二极管D6，设置于驱动电路输入侧并与所述MCU的PB1引脚相连的信号端子DCF_SW4，设置于驱动电路输出侧的二极管D7和与所述抽水泵连接的接线端子P3。
9.一种称重式降水传感器核查方法，其特征在于，采用了权利要求1所述的称重式降水传感器核查系统，通过所述数据读取装置称重式降水传感器检测到的称重数据，通过所述OPD降水模拟器使称重式降水传感器的OPD输出连续方波信号，称重式降水传感器的采集单元识别到降水发生，通过核查仪主机设置降水量和雨强参数，并按照降水量和雨强参数向称重式降水传感器的集水桶注水，并根据降水量参数和称重式降水传感器检测到的称重数据计算降水量检测误差。
...【技术特征摘要】
1.一种称重式降水传感器核查系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述核查仪主机包括mcu、存储器电路、抽水泵控制电路、抽水泵、电磁阀控制电路、电磁阀、opd降水发生模拟器驱动电路、触摸显示屏、悬臂梁压力传感器采集电路、悬臂梁压力传感器、缓冲水箱、步进电机控制电路、步进电机驱动器、步进式蠕动泵、通断式雨量接口采集电路和通过串行接口电性连接的zigbee无线通讯模块；
3.根据权利要求2所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述mcu为stm32f103芯片。
4.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述存储器电路包括at24c02m型的存储芯片，其通过i2c总线与所述mcu电性连接，并设置有总线上拉电阻r63、r64，其在vcc端连接有旁路电容c23。
5.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述通断式雨量接口采集电路包括用于连接称重式降水传感器的数据端口实现数据采集的连接端子p17，用于实现输入电压限幅与端口保护的二极管d27、d28和双极静电放电保护二极管d14，用于对输入信号进行滤波和上拉的电阻r10和电容c20。
6.根据权利要求3所述的称重式降水传感器核查系统，其特征在于，所述步进电机控制电路包括与所述步进蠕动泵的步进电机驱动器相连的连接端子cn2，用于实现控制信号控制端与输出端的信号隔离的光电耦合器u3、u13和u14，作为光电耦合器触发端的保护电阻r33、...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵建凯，重阳，王英，安学武，张晨阳，王驰，李博，袁甲坤，闫平，陈亚军，
申请(专利权)人：内蒙古自治区气象数据中心内蒙古自治区气象探测中心，内蒙古自治区气象档案馆，
类型：发明
国别省市：
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