项目背景

本项目涉及一种水利、气象领域的降雨量测量仪器：雨量器。尤其是该雨量器内部采用了我新发明的电控量筒来进行降雨量测量，从而解决了传统雨量测量存在的缺陷。而且相对于市场上其他类似设备造价更为经济，功能更为全面。

我从小爱好科技发明，也喜欢钻研。有一次，根据气象站工作人员介绍，我了解到我国现在小型自动气象站大多使用的是翻斗式雨量器，而翻斗式雨量器因其测量结构设计上固有的缺陷，测量准确性受雨强影响较大。这不仅会使气象局的测量数据产生误差，而且在一些山洪预警系统所使用的就是翻斗式雨量器。万一遇上大暴雨，就会漏测降雨数据。到了真正需要人员、物质撤离的时候，人们还被蒙在鼓里，就有可能造成生命财产损失的严重后果！

因此，工作人员为了弥补翻斗式雨量器的缺陷，常常要进行人工测量加以对比，但是人工测量不够及时，操作麻烦，耗费人力，为了测量夜间降雨甚至不能休息，频繁出入室内外，这使电子雨量器失去了一部分其发明的意义。

所以，我就产生了发明一台价格较为便宜、信息可自动采集、准确度高、维护简单、可承受雨强大、功能全面、智能、故障可自动报警的雨量器的念头。

我心想，既然人工测量降雨量的结果是公认为最准确的，那么电子雨量器是否可以模仿人工测量降雨量的步奏来测量降雨，那么不就可以解决传统雨量器存在的的问题了吗？

我充分利用计算机，根据相关《国家标准》，设计出了设备的图纸，并请教了当地专业人员，帮我在计算机中进行了包括“降雨的空气动力学”等分析。之后，我完全通过自己，利用我自学的单片机知识，通过电路模拟软件，画出了电子量筒驱动电路板和控制板的电路图，并通过C语言编写了程序代码，并利用模拟软件，进行了模拟运行，在课余时间，经过15天的努力，编程工作得以完成。

之后，我和有关加工工厂取得了联系，帮我在4天内按照图纸制作出了所有配件。

在组装完成后，上电进行了测试，发现了许多问题，又开始在实际的测试设备中进行了改进。经过半个月的努力，我的雨量器研发完成。此后的一个多月内，该发明又与气象局的设备进行了对比测量，效果良好！

最后，根据查新报告：从未发现与本发明相同的研究报告、论文、专利等。也未见任何与本人发明的量雨电子量筒有关的发明。

图1

电控量筒结构与工作原理概述

本设备最核心部分示意图如（图-2）所示，完全摒弃了传统雨量器的测量结构设计，其模仿量筒的测量原理，精确度和量筒相当（取决于工艺程度），通过电极进行测量（电极采用表面镀铬处理，并利用正极保护方式防生锈），没有浮子，减小了出现故障的概率。且雨强对设备影响极小，通过电磁阀实现自动加水测量，自动停止加水，自动放水，整个过程完全由程序控制，循环测量，并且可以自动检测故障。

图2

关于本设备的设计

本雨量器的设计符合有关标准，测量结果准确。安装简单，需要的人力少。在野外，在水泥基座打好以后，有发电机，或蓄电池就可以进行安装。

采用了分模块化的安装和维修方式，外筒与机芯分离。方便安装和水平调节，在日后需要维护时，可以直接更换相应的工作模块，方便快捷，最大减小停机时间，适合连续观测，而且对维护技术人员的能力要求低，技术员培训成本小。

该雨量器由程序进行控制，需配合上位机采集信号，可以和现有的小型自动气象站，远程遥测站良好对接，替换老旧设备。（老上位机，除使用本设备测量功能外，要使用本设备的其他功能，需要相关的固件支持）

相对于市场上其他具有类似功能设备造价更为经济，功能更为全面，有利于大规模推广。

该项目的主要创新部分

1、本设计内部安装了我发明的电控量筒，没有采用现在使用最广泛的翻斗式雨量器的翻斗测量结构来计量降雨，解决了翻斗式雨量器因受雨强影响较大，测量结果不准确的问题。

2、采用新设计的承雨漏斗及外壳，减小了传统雨量器因外壳材料所带来的降雨量测量误差，并能更好的防止树叶等杂物影响降雨的测量，并且且进一步提高了抗腐蚀性。

3、加热版增加了由PWM控制的自动加热功能，解决了传统雨量器冬天无法及时测量降雪量甚至被冻坏的不足之处，弥补了容栅式雨量器的缺点，而且融化过程中通过PWM控制，使雪在熔点刚好融化，防止过度加热，以使蒸发量降到最低。

4、可安装雨水PH值实时监测模块，测量当地雨水PH值。

5、采用了一般传统雨量器所没有的编程微电脑芯片进行控制，能更好的应对复杂的故障，并及时报警，且微电脑芯片的故障率极低，整个雨量器设备生命周期内微电脑芯片无需维护，故障可自我复位，更可用于野外无人看管自动的测量，而且可以输出多种信号，和现有气象设备对接和替换能力较强。

6、技术指标较高，分辨率可达0.1mm，达到国内雨量器行业的较先进水平。而且加强版可承受的最大雨强可达7mm/min达到了目前最先进的、可承受该雨强的容栅式雨量计的水平，该指标远超相关《国家标准》。而且误差较小，其误差标准经测试，在有关《国家标准》的的范围内。

7、最大程度上缩小了成本，和翻斗式雨量器价格相当。

8、维护简单，故障时可以直接更换相应的工作模块，方便快捷，最大减小停机时间。

9、整机采用数字信号，受外界干扰小。