安装、使用产品前请阅读说明书.doc
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1、WEISER 安装、使用产品前请阅读说明书FFZ-01 DIGITAL SURFACE EVAPORATION STATION USERS GUIDEV08.1110徐州市伟思水务科技有限公司Xuzhou Weisi Water Affair Science & Technology Co.,LTD 徐州市伟思信息系统工程研究所Xuzhou Institute of Water & Electric Information System Engineering Research 中国 江苏 Jiangsu P.R.ChinaFFZ-01FFZ-01 型数字式水面蒸发站型数字式水面蒸发站使用说明
2、书使用说明书1FFZ-01FFZ-01型数字水面蒸发站使用手册型数字水面蒸发站使用手册1 1 概述FFZ-01 型数字水面蒸发站是依据中华人民共和国水利电力部水面蒸发观测规范SD265-88 和 中国气象局 2003 年版地面气象观测规范相关要求制造,用于自动观测水面蒸发过程。 “数字水面蒸发站”的定义是指组成蒸发站的蒸发计、感雨器、数据采集控制过程、补水过程全 部实现了数字化的水面蒸发量观测站。 FFZ-01 型蒸发站可用于装备各种类型的水面蒸发观测站,取代繁琐、复杂的人工观测,实现水 面蒸发量的自动观测、记录。 FFZ-01 型蒸发站可与 GPRS 数据传输装置连接组成遥测站。 本站设备限
3、于在非冰冻期内使用。本站设备中的蒸发计应根据产品使用说明书要求进行定期维护。本站设备中的蒸发计应根据产品使用说明书要求进行定期维护。2 2蒸发站系统的组成、工作原理2.1 蒸发站系统的组成及内部连接关系FFZ-01 型数字式水面蒸发站系统(以下称“蒸发站”或“系统” )由 FFZ-01 型数字水面蒸发计 (以下称蒸发计) 、感雨器、自动补水装置、采集控制器(以下称采集器)、上位机系统、电源保证系统 等组成,上述各部分的电气与水路相互连接关系如图 1、图 2 所示。、FFZ01、 、15cm、35x35x20cm、 、DN20、8cm、60x60x20cm、 40cm、70cm、 40cm、30
4、cm、20cm、 25-30cm、6x0.5、2x0.5、2x0.5、B2、B1图1 FFZ-01型数字式水面蒸发站平面位置图2、DN20、cm)、FFZ-01、0.5cm、20cm、B2、300350150450、B11522.522.5 28、5.5、 35x35x20、图2 FFZ-01型数字式水面蒸发站立面展开图2.2 工作原理 投入运行的蒸发站蒸发桶水位高度应保持在水位标志线上。无降水日时,采集器自动采集蒸发桶 内水面高度变化计算蒸发量。每当蒸发桶内水面高度降至约定值(水位标志线以下 10mm)时,采集器 在观测日分界时刻(水文分界日为 8:00,气象分界日为 20:00)控制补水泵
5、 B2工作,给蒸发桶、水 圈自动补水,使桶中水位恢复至水位标志线高度,然后,以补水后的高度作为起测点,测量下一时段 的蒸发量。 在降水日,当感雨器测得有降雨时,采集器采集此时蒸发桶内水面高度数值后计算此时刻以前的 蒸发量并保存在暂存器内。降雨停止后立即测量蒸发桶内水面高度数值,如果超出水位标志线以上 10mm,驱动排水泵 B1工作,使蒸发桶中的水排出直至水面高度恢复至水位标志线。当降雨使蒸发桶水 位上升但未超出水位标志线以上 10mm,采集器继续以蒸发桶内新的水位高度开始计算蒸发量。日蒸发 量为降雨前和降雨后的蒸发量之和。3 3 蒸发计结构、工作原理3.1 蒸发计组成蒸发计是由一台精密数字式水
6、位计和一个由单片计算机为核心的电气控制装置组合在一起的一 台机电一体化的设备,它用于检测蒸发桶水位,控制补水泵动作,蒸发计与采集器通过系统内部 RS- 485 通讯总线通讯。 精密数字式水位计由玻璃钢桶、光电旋转编码器、浮子、平衡重锤、固定于光电旋转编码器转 轴上的圆形钢丝绳挂轮,以及光电旋转编码器保护罩、底座等组成。 在蒸发计底座上固定有电气控制盒,电气控制装置的电路板固定在电气控制盒内,通过接线端 子和信号电缆与外部电路和数字式水位计连接。 在蒸发计底座上有控制补水泵工作的继电器,它受电气控制装置控制,当继电器吸合时,补水 泵工作,给蒸发桶补水。 在蒸发计底座上有与其他设备连接用的接线端子
7、排,通过多芯信号和控制电缆与蒸发站的溢流 桶、雨量计、补水泵和电源供给系统等等连接。 蒸发计的玻璃钢桶埋于观测现场的土中,蒸发计的玻璃钢桶下部通过连通管与蒸发桶连接,与 蒸发桶形成连通结构,实现两者水面同步变化。 在蒸发计底座上有一个水平泡,用于蒸发计安装时观测和调整蒸发计底座的水平。蒸发计底座3用螺栓与蒸发计的玻璃钢桶连接成整体。 在蒸发计底座上还安装有采集器,它是蒸发站的通讯和控制核心。 蒸发计外部有圆形不锈钢保护罩,保护罩下部有螺栓将保护罩固定在蒸发计底座上。3.2 蒸发计工作原理蒸发量的检测主要是测量蒸发桶内水位的变化,蒸发计可以在不改变蒸发桶周围自然环境的情 况下实时测量蒸发桶内水位
8、变化。同时,蒸发计将测量的蒸发桶内水位变化转换为数字量提供给采集 器,采集器根据蒸发计提供的蒸发桶水位变化以及雨量、溢流等数据综合计算出蒸发量。 按照水面蒸发观测规范要求,蒸发桶必须埋设于观测现场的土中,使蒸发桶内部的水温接 近地表温度,因此蒸发计的玻璃钢桶也要同时埋于观测现场的土中。蒸发计的玻璃钢桶下部通过连通 管与蒸发桶连接,与蒸发桶形成连通结构,实现两者水面同步变化,因此测量蒸发计的玻璃钢桶内部 水位变化也就等于测量了蒸发桶内的水位变化。 蒸发计的玻璃钢桶内部水位变化的测量是由安装在蒸发计底座上的一台精密数字式水位计和一 个由单片计算机为核心的电气控制装置联合完成的。精密数字式水位计由光
9、电旋转编码器、浮子、平 衡重锤、固定于光电旋转编码器转轴上的圆形钢丝绳挂轮,以及连接浮子和平衡重锤的钢丝绳等组成。 浮子置于蒸发计的玻璃钢桶内水中,与玻璃钢桶内的水位同时上升或下降。浮子中心固定有钢丝绳, 钢丝绳另一端固定在光电旋转编码器转轴上的圆形钢丝绳挂轮上,平衡重锤通过钢丝绳也固定在光电 旋转编码器转轴上的圆形钢丝绳挂轮上,由于平衡重锤的平衡作用,浮子可以稳定的飘浮在蒸发计的 玻璃钢桶内水面上,并且可以跟随蒸发计的玻璃钢桶内部水面变化。浮子随水面的上下浮动带动固定 于光电旋转编码器转轴上的圆形钢丝绳挂轮灵活的转动,实现玻璃钢桶内部水位垂直变化转换为光电 旋转编码器转轴的旋转变化。光电旋转
10、编码器转轴转过的角度不同,光电旋转编码器输出不同的数字 信息,从而将玻璃钢桶内部水位垂直变化转换为对应的数字信息。 光电旋转编码器输出的数字信息通过信号电缆接至电气控制装置的电路板上,以单片计算机为 控制核心的电气控制装置负责给光电旋转编码器供电,同时读取光电旋转编码器的输出信息。电气控 制装置对光电旋转编码器的输出信息进行处理之后通过系统内部 RS-485 通讯总线发送给采集器,电气 控制装置还接受采集器的命令控制补水泵的工作,实现自动补水操作。电气控制装置还监测蒸发计的 电源电压和补水泵的工作状态并将信息发送给采集器。3.3 蒸发计底座接线端子排线号 1-011 1-010 1-015 1
11、-014 1-009 1-013 1-013 1-012 1-006 1-005 1-004 1-003 1-002 1-001A B O O + - - + - + - + B A 功能 PC485 PC485 控制 补水泵 蓄电池 2 蓄电池 1 VCC 内部 4853.4 补水桶补水桶为 FFZ-01 型数字水面蒸发站提供补水水源,同时受蒸发计控制的补水泵也安装在补水桶 内,补水桶埋设在蒸发计与蒸发桶之间,通过补水管为蒸发桶和水圈补水。补水桶应连接自来水管线, 由补水桶内的浮球阀自动控制进水。4 4 感雨器结构、工作原理(补写)5 5 采集器工作原理4采集器是一个由单片计算机为核心带液晶
12、显示器和面板按键功能的装置,它集成在一个铝制金 属盒中,安装在蒸发计底座上。采集器是 FFZ-01Z 型数字水面蒸发站的控制中心,采集器通过蒸发站 内部 RS-485 通讯总线读取蒸发计、感雨器的数据,向蒸发计发送水泵控制命令。采集器根据读取的蒸 发计的数据计算蒸发量。 采集器具有蒸发数据记录功能,可以记录至少一年半以上的信息,记录数据具有掉电保持功能。 蒸发数据记录采用循环记录方式,新的记录数据覆盖最早的记录数据。蒸发数据每小时记录一次,每 条记录数据包括:当前记录的日期时间,蒸发量、各个设备的工作状态,电源电压等等。 采集器还有用于和上位计算机通讯的外部 RS-485 通讯总线,上位计算机
13、可以采用有线或无线方 式读取采集器内部的蒸发实时数据和历史记录数据。 采集器面板的液晶显示器可以显示部分蒸发实时数据,由于液晶显示器每屏可以显示的信息量 有限,可以利用面板按键进行翻页显示。利用面板按键还可以手动启动蒸发计的水泵工作,和采集器 面板的液晶显示器配合可以用于现场设备调试和工作状态检验。5.1 采集器结构采集器侧面 9 芯插座是用于和上位计算机通讯的外部 RS-485 通讯接口,2 芯接线端子是采集器 12V 工作电源输入,4 芯接线端子是采集器与蒸发计、感雨器通讯的内部 RS-485 通讯接口。5.2 采集器液晶显示与面板按键功能5.2.1 采集器液晶显示每屏可以显示 4 行,每
14、行可以显示 8 个汉字或 16 个字符。 在蒸发站工作时,采集器每间隔 20 秒(或 2 秒)显示一次蒸发数据,显示效果如图采集器液晶显示屏信息: (1) “蒸发”后面的三组数字是蒸发计的光电旋转编码器采集的水位信息值,当蒸发桶内部水 位变化时,第一组数字快速变化,第二组数字慢速变化,第三组数字0。当蒸发桶内部水 位稳定时,三组数字相等。 (2)最下部是采集器内部时钟信息显示。5.2.2 利用采集器面板的四个按键可以查看部分数据和操作各个水泵: (1)按一次面板按键,液晶显示器显示设备信息和日期、时间,显示效果如图溢流 090 090 090 蒸发 290 290 290 雨量 00456 0
15、0128 11 月 12 日 8: 20: 30 FFZ2A 蒸发自动检测装置 徐州伟思 11月12日 8: 20: 56 5(2)再次按下面板右边的“选择”按键,液晶显示器显示前小时和上小时蒸发量,显示效果如 图(3)再次按下面板右边的“选择”按键,液晶显示器显示前日、昨日、今日蒸发量,显示效果 如图(4)再次按下面板右边的“选择”按键,液晶显示器显示蒸发计累积值,显示效果如图。此时按下“A”按键可以启动补水泵,按下“C”按键可以启动排水泵。按下“选择”键或5 秒之内无键按下,水泵自动停止。 (5)反复按下面板右边的“选择”按键,则液晶显示器在上述(1)(4)功能之间循环。 (6)6秒之内无
16、键按下,自动进入休眠。 (7)按键操作应缓慢,两次按键操作之间应间隔0.51秒。6 6 设备安装和系统电气接线FFZ-01 型数字水面蒸发站需要现场安装调试,现场安装包括蒸发桶、蒸发计、感雨器和蓄电池 箱(柜)的埋设和固定,各水路管道的连接,系统各个部件之间电气接线等等。6.1 设备的土建埋设分别见“ 图 1 FFZ-01 型数字式水面蒸发站平面位置图”和“图 2 FFZ-01 型数 字式水面蒸发站立面展开图”和FFZ-01 型数字式水面蒸发站安装说明书 。6.2 系统各个部件之间电气接线如图蒸发 01.5 03.2 溢流 10.2 00.0 雨量 11.6 03.8 10 时 11 时 蒸发
17、 11.5 08.2 02.7 溢流 10.2 00.0 00.0 雨量 11.6 03.8 00.0 10 日 11 日 12 日 溢流 090 090 090 蒸发 290 290 290 雨量 00456 00128 11 月 12 日 8: 20: 30 6A 内内485B 内内486+ VCC- VCC+ 内内内1- 内内内2- 内内内1+ 内内内2+ 内内内 - 内内内A PC485 B PC486+ 内内内- 内内内- 内内内 + 内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内内 PC内4856.2.1 系统各个部件之间电气接线需要现场掩蔽敷设,要求使用 1.5mm2
18、以上的多芯铜电缆。电缆敷设 应使用金属管或 PVC 管保护,电缆两端使用热缩套管,各接线应有线号标记并使用端子压接。7 7 蒸发站系统性能参数7.1 系统测量误差及表示方法系统蒸发量测量误差0.3mm(当蒸发量10mm 时) 或0.3mm3%F.S(当蒸发量10mm 时)7.2 系统的自诊断功能7.2.1 蒸发计、感雨器工作状态诊断及报警 系统中蒸发计、感雨器等是各自独立工作的,它们通过系统内部的一条 RS-485 通讯总线与采集 器进行通讯。当采集器与某个设备通讯中断时采集器本身将发出声报警,同时故障报警信息通过通讯 方式传输到上位计算机。77.2.2 蒸发桶水路系统渗漏的自诊断及报警 由于
19、安装不正确或者装置使用过程中蒸发桶沉降等原因可能引起蒸发桶水路系统出现渗漏。极 轻微的渗漏一般可自愈,较严重的渗漏会引起蒸发量异常增大。当小时蒸发量1.0mm 以上时即认为 水路系统出现渗漏。上位计算机报警“水位异常” ,渗漏程度可从小时水位变化得到。 7.2.3 蒸发桶水位异常升高的自诊断及报警 在没有降水发生时蒸发桶水位不会出现升高,若由于人为向蒸发桶加水或有异物落入蒸发桶则 会造成蒸发桶水位出现异常升高。当小时水位升高1.0mm 以上时即认为蒸发桶水位异常升高。上位 计算机报警“水位异常” ,水位异常程度可从小时水位变化得到。 7.2.4 补、排水过程的监测及故障报警 日分界时刻之后和降
20、水后可能出现补水或排水过程,补水或排水是由采集器发送命令控制相应 的直流水泵完成的。 蒸发桶补水只在日分界时刻之后进行,并且每天只进行一次补水。当补水开始 30 秒后蒸发桶水 位上升5,或者补水 10 分钟后蒸发桶水位仍达不到标准水位,上位计算机报警“补水故障” 。当补水 桶缺水、补水泵故障等原因可能造成不补水或补水时间过长。 降水后需要排水时,若排水泵启动 30 秒后蒸发桶水位下降小于 5,上位计算机报警“排水故障” 。当排水泵故障、管路堵塞等原因可能造成排水异常。 7.2.5 系统电源电压的自动测量及欠压报警 采集器内部具有工作电源电压采集功能,可将采集的电源电压通过通讯方式传输到上位计算
21、机, 电源电压采集误差2%。蒸发计、感雨器等都具有工作电源电压监测功能,当某个装置工作电源电 压10.5V 时该装置提供相应的故障报警信息。故障报警信息通过采集器以通讯方式传输到上位计算 机。7.3 系统内部时钟采集器具有内部电池保持的实时时钟,当采集器断电时不停止计时,当采集器通电工作时内部 电池不耗电。7.3.1 实时时钟计时误差0.01%。 7.3.2 上位计算机通过通讯方式可以对采集器内部实时时钟进行较时。 7.3.3 当采集器断电时内部电池可保持实时时钟运行 510 年。7.4 采集器数据记录采集器具有蒸发数据记录功能,可以记录至少一年半以上的信息,记录数据具有掉电保持功能。7.4.
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