全自動(dòng)蒸發(fā)站：推動(dòng)水文觀測(cè)從人工到全自動(dòng)化

近年，隨著科技進(jìn)步，水文信息化技術(shù)快速發(fā)展，新儀器設(shè)備不斷在水文站投入試驗(yàn)與應(yīng)用，推動(dòng)了水面蒸發(fā)觀測(cè)方法的發(fā)展與進(jìn)步。

水面蒸發(fā)觀測(cè)能夠探索水體的水面蒸發(fā)能力在不同時(shí)間和地區(qū)的變化規(guī)律，在水文氣象預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、水資源評(píng)價(jià)、水文模型確定、涉水工程規(guī)劃等方面發(fā)揮重要作用。

一、水文觀測(cè)全產(chǎn)業(yè)鏈整體解決方案

自動(dòng)水面蒸發(fā)站是指由組成蒸發(fā)站的蒸發(fā)計(jì)將蒸發(fā)桶內(nèi)的水位轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，雨量計(jì)提供降雨量，數(shù)據(jù)采集控制柜負(fù)責(zé)計(jì)算蒸發(fā)量和溢流量，并且控制溢流裝置和補(bǔ)水裝置的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無人值守、全自動(dòng)數(shù)字化的水面蒸發(fā)量觀測(cè)站。

武漢新普惠科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱新普惠）研發(fā)制造的PHZDF-01全自動(dòng)蒸發(fā)站，采用設(shè)備智能診斷分析與遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)、圖像視頻監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)蒸發(fā)站的無人值守自動(dòng)運(yùn)行。監(jiān)控中心實(shí)時(shí)接收無人值守自動(dòng)蒸發(fā)站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和圖像視頻、蒸發(fā)量數(shù)據(jù)和雨量數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)診斷故障部件與故障原因，由監(jiān)控中心及時(shí)派遣維修人員進(jìn)行維修，以保障系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行。水文蒸發(fā)量自動(dòng)測(cè)量應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)，可大大降低運(yùn)行費(fèi)用和人工維護(hù)費(fèi)用。系統(tǒng)架構(gòu)原理如圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)原理圖

新普惠在多地水文站構(gòu)建了專業(yè)化、市場(chǎng)化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水文觀測(cè)全產(chǎn)業(yè)鏈整體解決方案，取得了良好成效。

二、系統(tǒng)功能與特點(diǎn)

當(dāng)前應(yīng)用廣泛的新普惠PHZDF-01蒸發(fā)站設(shè)計(jì)的雨量計(jì)和蒸發(fā)計(jì)分辨率為0.1mm，溢流量的分辨率為0.01mm，符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。自動(dòng)蒸發(fā)設(shè)備采集到的降水量和蒸發(fā)量數(shù)據(jù)以電子表格的形式輸出，在整編程序中可以直接應(yīng)用。自動(dòng)水面蒸發(fā)設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛，可用于各種類型的水面蒸發(fā)觀測(cè)站。水面蒸發(fā)量的觀測(cè)以往都是采用人工操作，一般每日進(jìn)行1～2次觀測(cè)，自動(dòng)水面蒸發(fā)設(shè)備取代了人工值守觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)水域水文蒸發(fā)量的自動(dòng)采集、記錄、存儲(chǔ)。蒸發(fā)站可與無線傳輸裝置連接組成遙測(cè)站，數(shù)據(jù)通過無線傳輸。

系統(tǒng)特點(diǎn)：①穩(wěn)定性高，精度不受風(fēng)浪影響，無溫度漂移和時(shí)間漂移；②壽命長(zhǎng)，光電編碼器壽命長(zhǎng)達(dá)10年；③自動(dòng)測(cè)量降雨量、溢流量，自動(dòng)控制補(bǔ)水、排水；④全自動(dòng)蒸發(fā)站滿足水文觀測(cè)規(guī)范的要求；⑤可無限制記錄蒸發(fā)、溢流、雨量數(shù)據(jù)；⑥適用于各種類型的水文站、氣象站，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期自動(dòng)遙測(cè)和自動(dòng)記錄。

三、應(yīng)用案例

1.六安淠史杭望城崗地面觀測(cè)系統(tǒng)

安徽省水文局淠史杭蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)站的陸地水面蒸發(fā)試驗(yàn)場(chǎng)設(shè)備，主要包括20m2蒸發(fā)子系統(tǒng)、10m2蒸發(fā)子系統(tǒng)、5m2蒸發(fā)子系統(tǒng)以及2m2蒸發(fā)子系統(tǒng)。項(xiàng)目采用新普惠PHZDF-01蒸發(fā)站系統(tǒng)，采集器自動(dòng)采集處理蒸發(fā)、降水、溢流、補(bǔ)水等信息，自動(dòng)控制補(bǔ)水、排水過程。

該自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確分析了蒸發(fā)強(qiáng)度或蒸發(fā)速率的演變過程，還可明確看出蒸發(fā)和氣象因素如氣溫、濕度、風(fēng)力等的直接關(guān)系，為水面蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)研究提供了有力的科學(xué)依據(jù)。

2.多地水文站引進(jìn)新普惠PHZDF-01自動(dòng)蒸發(fā)站

以湖北黃石水文局引進(jìn)的新普惠PHZDF-01數(shù)字式自動(dòng)蒸發(fā)站為例。儀器自投入使用至今運(yùn)行良好，蒸發(fā)量主體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定時(shí)將監(jiān)測(cè)的雨量計(jì)液位、蒸發(fā)器液位、蒸發(fā)器水溫和工況信息等發(fā)送到數(shù)據(jù)接收機(jī)，輔助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、庫(kù)區(qū)水溫、濕度等參數(shù)，平臺(tái)軟件形成各類數(shù)據(jù)報(bào)表供用戶分類查詢。引進(jìn)自動(dòng)蒸發(fā)系統(tǒng)后，全面系統(tǒng)分析了人工與自動(dòng)蒸發(fā)儀同步觀測(cè)資料，綜合評(píng)估了誤差，該系統(tǒng)滿足規(guī)范要求，并通過審查。自動(dòng)蒸發(fā)站投入應(yīng)用后，停止了人工蒸發(fā)觀測(cè)，徹底實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)水文巡測(cè)。