一种基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置的制作方法

1.本实用新型属于海洋气象降水量测量技术领域，特别是涉及一种基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置。


背景技术：

2.海洋降水量数据是重要的海洋水文观测要素之一，海洋降水量包含两项参数：雨量和雨强。雨量是指从天空降落到海面上的液态和固态(经融化后)降水，在没有经过蒸发、渗透和流失时，在水平面上积聚的深度，雨量单位是mm，单位时间的雨量称为雨强，单位为mm/h或mm/min。
3.深远海降水量(雨量和雨强)的精准化测量和预报对远洋航运、科学研究、防灾减灾和国防军事具有十分重要的意义，同时对又好又快实现“海上丝绸之路”国家战略具有巨大的促进作用，我国对适用于深远海的降水量测量装置有着较大需求。
4.降水量测量仪用于获取降水量数据，降水量测量仪承水器呈圆筒状，内直径200mm。根据工作原理不同，常见降水量测量仪有翻斗式、虹吸式两种。翻斗式降水量测量仪主体由承水器、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗和干簧管等组成，此种仪器零部件较多、结构较复杂、设备较昂贵，易出现部件阻滞、误差增大和数据丢失等问题。虹吸式降水量测量仪主体由承水器、浮子室、自记笔、虹吸管和外壳等组成，此种仪器存在虹吸启动延迟、自记笔划线模糊、线体断裂等不足之处。此外，翻斗式、虹吸式降水量测量仪均需要测量工作台面静止不动，否则测量工作时容易导致翻斗误翻转或随机虹吸排水，产生错误测量数据，同时这两类降水量测量仪的零部件耐腐蚀性较差，不适用于海洋盐雾等强腐蚀环境。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本实用新型提出一种基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置。在主体设计方面，安装和工作时无需静止平台，配备姿态修正模块，摇摆震荡等物理姿态变化不影响其工作性能，满足海面瞬息万变的海况需求，保证降水量测量数据的准确可靠，并且可实时测量气温，当气温低于冰点时进行电加热，具有雪、冻雨、冰雹等固态降水测量工作能力，配备测水温探头，实时测量水体水温，当水温接近结冰温度点时，控制模块启动排水泵，排空密闭储水容器中的水体，防止结冰损坏密闭储水容器，工作智能，设计不锈钢材质机械结构，耐腐蚀抗冲击。在技术性能方面，通信卫星选用全球通信卫星系统，定位卫星选用北斗和gps系统，采用电阻测量水位高度技术，完成全球范围内深远海降水量数据测量工作。
6.本实用新型是这样实现的，一种基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置，包括海面漂浮载体、全球定位模块、卫星通信模块、电阻式降水量测量模块、工作锚灯、锂电池组和工作开关；
7.所述海面漂浮载体包括不锈钢骨架和多个聚乙烯材质的球形防水浮子，各个所述球形防水浮子固定在不锈钢骨架上，且布置在不锈钢骨架的外围，使海面漂浮载体可漂浮
在海面上；
8.所述全球定位模块、卫星通信模块、工作锚灯和锂电池组安装在不锈钢骨架上，且位于不锈钢骨架的内围；
9.所述全球定位模块用于接收定位卫星群发射的经纬度定位信号，并传输给控制模块，实现全球经纬度定位，标示降水量数据地理位置；
10.所述卫星通信模块实现双向通信功能；用于接收人工远程遥控除卫星通信模块外测量装置其余部件的启动和关闭的信号，同时用于向通信卫星群发射降水量数据信号，将测量的雨量、雨强和经纬度数据实时传输给陆地信号接收模块，实现数据远距离传输；
11.所述工作锚灯用于提示测量装置工作状态、警示海面航行经过的船舶；
12.所述锂电池组用于为整个测量装置各部件供电；包括全球定位模块、卫星通信模块、电阻式降水量测量模块、工作锚灯；
13.所述工作开关安装在电阻式降水量测量模块的不锈钢圆筒壳体上，用于控制卫星通信模块启动和停止工作，通过现场手动方式控制工作开关的开合；当闭合工作开关启动卫星通信模块后，通过卫星通信模块接收遥控信号，遥控信号启动或关闭测量装置其余部件；
14.所述电阻式降水量测量模块安装在不锈钢骨架中间，包括不锈钢圆筒壳体，测气温探头，及位于不锈钢圆筒壳体内部的不锈钢滤网、承水器、汇集漏斗、电加热模块、电阻水位探头、密闭储水容器、排水管、排水泵、姿态修正模块、数据运算传输模块、控制模块和测水温探头；所述不锈钢滤网安装于不锈钢圆筒壳体内部上侧，使不锈钢滤网上方的不锈钢圆筒壳体形成所述承水器，所述承水器为圆筒状；所述不锈钢滤网、汇集漏斗、密闭储水容器自上至下依次设置，所述汇集漏斗上侧圆形周边与不锈钢圆筒壳体内侧无缝焊接，汇集漏斗底部出口深入密闭储水容器内，汇集漏斗与密闭储水容器接口处无缝焊接；所述密闭储水容器为圆筒状密闭容器；所述不锈钢圆筒壳体底部设有排水口，所述排水管一端置于密闭储水容器内底部，另一端与排水口连接，所述排水管与排水泵连接；
15.所述电阻式降水量测量模块外形呈步枪子弹壳状，上部直径较小，下部直径较大，模块重心位于下部，在海面摇摆震荡等物理姿态变化时，测量模块摇摆角度小，保持竖直状态惯性大，恢复竖直状态用时短；
16.所述测气温探头用于实时测量气温，并传输给控制模块，通过控制模块控制电加热模块启闭；所述电加热模块设置在汇集漏斗外壁上，用于加热融化固态降水；
17.所述电阻水位探头密封内置于密闭储水容器中，紧贴密闭储水容器内壁，用于实时高频率测量密闭储水容器内水位高度动态变化数据，并将水位高度数据传输给控制模块；
18.所述测水温探头深入密闭储水容器中，测水温探头上部与密闭储水容器接口处无缝焊接，测水温探头的感温杆最低处位置低于电阻水位探头的水位限位低点位置，用于实时测量密闭储水容器中水体水温，并传输给控制模块，当水温接近结冰温度点时，控制模块启动排水泵，排空密闭储水容器中的水体，防止结冰损坏密闭储水容器；
19.所述姿态修正模块包含倾角传感器，所述倾角传感器安装于电阻式降水量测量模块的几何中心位置，用于实时测量电阻式降水量测量模块的倾角，即电阻式降水量测量模块竖直轴线与重心竖直轴线之间的夹角，并将倾角数据传输给控制模块；
20.所述控制模块内置时钟，用于接收水位高度数据和倾角数据，并记录对应时刻数据，以得到n对关于时刻、水位高度值和倾角值三者的数据对，并传输给数据运算传输模块计算海面上雨量和雨强数据，数据运算传输模块将计算结果传输给控制模块，控制模块控制卫星通信模块，完成雨量、雨强和经纬度数据发送。
21.陆地信号接收模块完成雨量、雨强和经纬度数据的接收、存储和显示工作。
22.优选的，所述测气温探头焊接在不锈钢圆筒壳体外侧，测气温探头与控制模块连接，若测气温探头测得的气温低于冰点(0℃)，则控制模块间隔60分钟启动一次电加热模块，每次加热10分钟，确保固态降水融化进入密闭储水容器。
23.优选的，所述电阻水位探头具有水位限位高点和水位限位低点。
24.优选的，所述测水温探头的感温杆选用不锈钢材质，测水温探头感温杆最低处位置低于电阻水位探头的水位限位低点位置，排水泵抽排密闭储水容器中水体时，不影响测水温探头测量密闭储水容器中水体水温。
25.优选的，所述汇集漏斗、密闭储水容器的材质均为不锈钢材质。
26.优选的，所述全球定位模块选用扼流圈卫星天线，具有接受频率点多、干扰小的优点。
27.优选的，所述定位卫星群包括北斗定位系统和gps定位系统，达到可发射多模式多频率卫星定位信号。
28.优选的，所述海面漂浮载体、全球定位模块、卫星通信模块、电阻式降水量测量模块、工作锚灯、锂电池组和工作开关分别独立封装，进行防雨防盐雾处理，且彼此之间的连接线选用防雨防盐雾连接线插头，使其在海上高湿高盐雾环境中可以正常工作。
29.实际工作过程：基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置在监测海域布放时，现场手动闭合工作开关启动卫星通信模块，然后人工远程发送遥控信号，卫星通信模块接收遥控信号，遥控信号启动测量装置其余部件，锂电池组给工作锚灯、全球定位模块、电阻式降水量测量模块供电。锚灯闪烁，警示过往船只避免碰撞。全球定位模块开始接收定位卫星群发射的定位信号，实现全球经纬度定位，并将定位信息传输给控制模块。卫星通信模块实时发回经纬度、现场气温和降水量等数据。若无降水，则降水量数据为0mm；当有降水时，电阻式降水量测量模块开始测量降水量数据。测气温探头实时将气温数据传给控制模块，若气温数值低于冰点(0℃)，则控制模块间隔60分钟启动一次电加热模块，每次加热10分钟，确保固态降水融化进入密闭储水容器。电阻水位探头测量密闭储水容器内水位高度，并将水位高度数据传输给控制模块。姿态修正模块实时测量电阻式降水量测量模块的倾角，并将测量倾角数据传输给控制模块。控制模块内置时钟，接收水位高度数据和倾角数据，并记录对应时刻数据，以得到n对关于时刻、水位高度值和倾角值三者的数据对，并传输给数据运算传输模块计算海面上雨量和雨强数据，数据运算传输模块将计算结果传输给控制模块，控制模块控制卫星通信模块，完成雨量、雨强和经纬度数据发送。陆地信号接收模块完成雨量、雨强和经纬度数据的接收、存储和显示工作。电阻水位探头与控制模块电气连接，电阻式降水量测量模块工作时，当水位到达电阻水位探头水位限位高点时，控制模块打开排水泵，快速抽排密闭储水容器内水体，当水位下降到电阻水位探头水位限位低点时，控制模块关闭排水泵，电阻式降水量测量模块又开始收集降水量，继续雨量和雨强测量工作，抽排过程时长极短，持续降水时也不会影响测量结果。测水温探头与控制模块电气连接，测
水温探头实时测量密闭储水容器中水体水温，并传输给控制模块，当水温接近结冰温度点时，控制模块启动排水泵，排空密闭储水容器中的水体，防止结冰损坏密闭储水容器；如此周而复始，电阻式降水量测量模块适用雨量和雨强范围无上限。当不再需要测量降水量数据时，人工远程遥控暂停或终止测量工作。
30.上述基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量方法，包括如下步骤：测量装置定位(s1)，降水收集(s2)，姿态修正(s3)，雨量测量(s4)，雨强测量(s5)，降水量、经纬度数据发送(s6)，数据接收存储显示(s7)；
31.所述测量装置定位(s1)，是指基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置在深远海布放时，通过现场手动方式闭合工作开关，启动卫星通信模块，然后通过人工远程遥控的方式启动测量装置其余各模块工作，控制模块获取全球定位模块实时测量的经纬度坐标数据的过程；
32.所述降水收集(s2)，是指利用电阻式降水量测量模块的内直径d1＝200mm圆筒状承水器接收空中降落的雨、雪、冰雹等水体的过程；
33.所述姿态修正(s3)，是指电阻水位探头实时高频率测量密闭储水容器内水位高度动态变化数据，并将水位高度数据传输给控制模块，倾角传感器实时测量电阻式降水量测量模块的倾角，并将倾角数据传输给控制模块，控制模块接收水位高度数据和倾角数据，并为数据加注时间时刻信息后，传输给数据运算传输模块的过程；
34.所述雨量测量(s4)，是指电阻式降水量测量模块中的数据运算传输模块，修正整个测量装置的姿态变化，计算姿态修正后的雨量液体体积，再除以承水器横截面积得到雨量数据，并将雨量数据传输给控制模块的过程；
35.所述雨强测量(s5)，是指电阻式降水量测量模块中的数据运算传输模块，分析不同时刻的雨量数据，经运算处理得雨强数据，并将雨强数据传输给控制模块的过程；
36.所述降水量、经纬度数据发送(s6)，是指控制模块将s1、s4、s5中已获得的经纬度信息和雨量及雨强数据，通过卫星通信模块实现远距离发送传输的过程；
37.所述数据接收存储显示(s7)，是指对s6中发送的数据，陆地信号接收模块将其接收、存储和显示的过程。
38.本实用新型具有以下优点和有益效果：
39.1、本实用新型通过设计电阻式降水量测量模块，并加配全球定位模块、卫星通信模块，形成一种深远海降水量测量技术，可实时测量全球范围内、全天候、全天时的深远海雨量和雨强数据，具有海况适应性强、测量范围广、过程简便、性价比高、不受海况限制等特点。
40.2、本实用新型的测量装置可实现全球漂流运动，在测量降水量时，测量装置为降水量数据自动实时加注经纬度坐标，从而可极大提升降水量数据在科学研究、气象预报等领域的可用程度。
41.3、本实用新型在主体设计方面，兼顾静态和动态使用环境。本实用新型测量装置在安装和工作时无需静止平台，尤其是在传统降水量测量仪器无法正常工作的摇摆震荡等物理姿态变化环境时，本实用新型测量装置也能正常工作，并且与静态工作时的技术性能相比，动态工作时技术性能不降低，满足海面瞬息万变的海况需求，并且具备加热功能，具有雪、冻雨、冰雹等固态降水测量工作能力，设计不锈钢材质机械结构，耐腐蚀抗冲击。测量
装置各模块、工作锚灯、锂电池组和工作开关分别进行防雨防盐雾设计并独立封装，各模块、工作锚灯、锂电池组和工作开关之间连接线选用防雨防盐雾连接线插头，在海上高湿高盐雾环境中可以正常工作。
42.4、本实用新型在技术性能方面，通信卫星选用全球通信卫星系统，传输速率快、可靠性高，定位卫星选用北斗和gps系统，采用电阻测量降水量技术，完成全球范围内深远海降水量数据测量工作。
附图说明
43.图1为本实用新型所涉及的基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置测量工作示意图；
44.图2为本实用新型所涉及的电阻式降水量测量模块结构示意图；
45.图3为本实用新型所涉及的对电阻式降水量测量模块建立空间直角坐标系的结构示意图；
46.图4为本实用新型所涉及的电阻式降水量测量模块姿态修正前的结构示意图；
47.图5为本实用新型所涉及的对电阻式降水量测量模块的坐标系进行修正后的结构示意图；
48.图6为本实用新型所涉及的基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量方法流程图。
49.图中：
50.1、定位卫星群 2、通信卫星群
51.3、球形防水浮子 4、全球定位模块
52.5、工作锚灯 6、电阻式降水量测量模块
53.7、锂电池组 8、卫星通信模块
54.9、不锈钢骨架 10、陆地信号接收模块
55.11、陆地 12、承水器
56.13、不锈钢滤网 14、电加热模块
57.15、电阻水位探头 16、水位限位高点
58.17、水位限位低点 18、不锈钢圆筒壳体
59.19、汇集漏斗 20、密闭储水容器
60.21、排水泵 22、排水管
61.23、控制模块 24、姿态修正模块
62.25、测气温探头 26、密闭储水容器倾斜角度θ563.27、密闭储水容器内壁水位高点高度 28、密闭储水容器内壁水位低点高度
64.29、电阻水位探头测量水位高度 30、数据运算传输模块
65.31、倾角传感器 32、工作开关
66.33、测水温探头
具体实施方式
67.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配
合附图对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
68.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的测量装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
69.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
70.实施例
71.请参阅图1和2，本实用新型的实施例提供一种基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置，利用卫星定位技术和卫星通信技术，采用电阻式降水量测量技术，完成全球范围内深远海雨量和雨强参数的测量工作。具体实施方式如图1和图2所示。
72.①
海面漂浮载体可漂浮在海面上，受海风或洋流作用，可全球漂流。主体包括不锈钢骨架9和四个球形防水浮子3，四个所述球形防水浮子3固定在不锈钢骨架9上，且布置在不锈钢骨架9的外围，球形防水浮子3采用聚乙烯材质制成，环保耐腐蚀。不锈钢骨架9的内围装配卫星通信模块8、全球定位模块4、工作锚灯5和锂电池组7，卫星通信模块8与通信卫星群2互传数据，全球定位模块4接收定位卫星群1发射的定位信号，并传输给控制模块23。
73.②
全球定位模块4可实现全球地理定位，可为雨量和雨强数据加注经纬度信息，提升数据可用性。全球定位模块4选用扼流圈卫星天线，具有接受频率点多、干扰小的优点，可接受北斗定位系统和gps定位系统的多模式多频率信号，例如可接受北斗系统b1(1561.098mhz)、b2(1207.140mhz)、b3(1268.520mhz)频点的定位信号，同时可接受美国gps系统l1(1575.42mhz)、l2(1227.60mhz)频点的定位信号。
74.③
卫星通信模块8现场手动启动后处于工作状态，用于连接全球通信卫星，接收人工远程遥控信号，同时将测量的雨量、雨强和经纬度数据实时传输给陆地信号接收模块10，实现降水量数据远距离传输，传输速率快、可靠性高。
75.④
工作锚灯5定期发射闪烁黄光，提示测量装置工作状态，提醒警示过往船只注意避让。
76.⑤
锂电池组7用于向测量装置各部件供电，包括全球定位模块、卫星通信模块、电阻式降水量测量模块、工作锚灯和工作开关32；锂电池组7可连续供电一年。
77.⑥
不锈钢骨架9选用316l材质，耐腐蚀性较好，用于机械固定球形防水浮子3、全球定位模块4、工作锚灯5、电阻式降水量测量模块6、锂电池组7、卫星通信模块8。
78.⑦
工作开关32安装在不锈钢圆筒壳体18上，用于现场手动控制卫星通信模块8的启动和停止工作；当闭合工作开关32启动卫星通信模块8后，通过卫星通信模块8接收人工远程遥控信号，遥控信号启动或关闭测量装置其余部件；
79.⑧
电阻式降水量测量模块6安装在不锈钢骨架9中间，电阻式降水量测量模块6的结构，如图2所示，外形呈步枪子弹壳状，上部直径较小，下部直径较大，包括不锈钢圆筒壳
体18，测气温探头25，及位于不锈钢圆筒壳体18内部的不锈钢滤网13、承水器12、汇集漏斗19、电加热模块14、电阻水位探头15、密闭储水容器20、排水泵21、排水管22、数据运算传输模块30、姿态修正模块24、控制模块23和测水温探头33。
80.不锈钢圆筒壳体18用于更好的保护构成电阻式降水量测量模块的各部件。不锈钢滤网13安装于不锈钢圆筒壳体18内上部，使不锈钢滤网13上方的不锈钢圆筒壳体18形成承水器12，承水器12为圆筒状，内直径d1＝200mm。不锈钢滤网13、汇集漏斗19、密闭储水容器20自上至下依次设置，边缘无缝焊接，密闭性良好，汇集漏斗19、密闭储水容器20均采用不锈钢材质；汇集漏斗19底部出口深入密闭储水容器20内，汇集漏斗19与密闭储水容器20接口处无缝焊接，使承接的降水全部流入密闭储水容器20内，密闭储水容器20为圆筒状，内直径d2＝400mm；不锈钢圆筒壳体18底部设有排水口，排水管22一端置于密闭储水容器20内底部，一端与排水口连接，排水管22与排水泵21连接；进水管路只有汇集漏斗19，出水管路只有与排水泵21相连的排水管22。
81.电加热模块14设置在汇集漏斗19外壁上，用于加热融化固态降水；测气温探头25实时测量气温，并传输给控制模块23，通过控制模块23控制电加热模块14启闭。海面测量雨量和雨强时，若是液态降水(例如雨水)，降水通过承水器12，再经过不锈钢滤网13滤除固体杂质(如海鸟羽毛、粪便等)后，经过一个汇集漏斗19流入密闭储水容器20内；若是低于冰点温度的固态降水(例如雪、冰雹)，控制模块23启动电加热模块14，固态降水被加热融化后进入汇集漏斗19，流入密闭储水容器20内。
82.所述电阻水位探头15密封内置于密闭储水容器20中，紧贴密闭储水容器20内壁，具有水位限位高点16和水位限位低点17，可实时高频率动态测量密闭储水容器20内降水量水位高度，并将水位高度数据传输给控制模块23。
83.所述测水温探头33深入密闭储水容器20中，测水温探头33上部与密闭储水容器20接口处无缝焊接，测水温探头33的感温杆最低处位置低于电阻水位探头15的水位限位低点17位置，所述测水温探头33与控制模块23电气连接，测水温探头33用于实时测量密闭储水容器20中水体水温，并传输给控制模块23，当水温接近结冰温度点时，控制模块23启动排水泵，排空密闭储水容器中的水体，防止结冰损坏密闭储水容器20。
84.所述姿态修正模块24测量电阻式降水量测量模块6姿态变化，姿态修正模块24包含倾角传感器31，倾角传感器31安装于呈步枪子弹壳状的电阻式降水量测量模块6的中心轴线上，具体位于密闭储水容器20上侧面，倾角传感器31实时测量电阻式降水量测量模块6的倾角，即电阻式降水量测量模块6竖直轴线与重心竖直轴线之间的夹角，并将倾角数据传输给控制模块23。
85.所述控制模块23内置时钟，用于接收水位高度数据和倾角数据，并记录对应时刻数据，以得到n对关于时刻、水位高度值和倾角值三者的数据对，并传输给数据运算传输模块30计算海面上雨量和雨强数据，数据运算传输模块30将计算结果传输给控制模块23，控制模块23控制卫星通信模块8，完成雨量、雨强和经纬度数据发送。
86.所述全球定位模块4、工作锚灯5、锂电池组7、卫星通信模块8和工作开关32，以及电阻式降水量测量模块6中的测气温探头25、电加热模块14、电阻水位探头15、排水泵21、排水管22、数据运算传输模块30、姿态修正模块24、控制模块23分别进行防雨防盐雾处理，独立封装，载体、模块、工作锚灯、锂电池组和工作开关之间连接线选用防雨防盐雾连接线插
头，使其在海上高湿高盐雾环境中可以正常工作。
87.数据传输采用全球卫星通信技术，传输速率快、可靠性高。将已经获取的雨量数据和雨强数据远距离传输至陆地信号接收模块10，完成深远海波浪雨量和雨强数据的远程在线测量功能。
88.众所周知，海面始终处于起伏运动状态，电阻式降水量测量模块6姿态一直在变化状态，为得到姿态修正后的雨量数据h，本实施例中，如图3～图5所示，对具体实现过程进行说明。
89.首先在静止状态下将整个测量装置竖直放置，此时步枪子弹壳状的电阻式降水量测量模块6也处于竖直静止状态。建立右手空间直角坐标系oxyz，选取电阻式降水量测量模块6中的密闭储水容器20底部为水平面，电阻水位探头15形成的竖直线作为z轴，z轴与水平面交点为坐标原点o点；从o点向密闭储水容器20底部圆形圆心点o
/
引线，形成x轴；右手四指从x轴正向以90度直角转向形成y轴正向。此时过o
/
点做z轴平行线，与密闭储水容器20顶部水平面交于n点，n点为密闭储水容器20顶部圆形圆心点，o
/
n轴是密闭储水容器20圆柱体竖直中轴线；在xoz平面内过n点向z轴做垂线，与z轴交于m点。此时oo
/
线段、nm线段长度相等，分别是密闭储水容器20的底侧平面和顶侧平面的半径(d2/2)，oo
/
nm平面是密闭储水容器20圆柱体的竖直平分截面。
90.在测量装置实际工作时，电阻水位探头15高频率(每秒100次)测量密闭储水容器20内水体高度，短时间内密闭储水容器20内部降水量水体体积不变，由于电阻式降水量测量模块6姿态摇摆变化，造成电阻式降水量测量模块6沿z轴摇摆或旋转运动，导致oo
/
nm平面与xoz平面不再重合，电阻水位探头15出现跳动，只有oo
/
nm平面与xoz平面重合的时刻，才能得到正确的水位高度值。
91.实际海况时，波浪摇摆导致电阻式降水量测量模块6姿态变化周期范围约为2s～100s，为得到正确水位数据，利用电阻水位探头15实时高频率(每秒100次)测量密闭储水容器20内水位液面动态变化数据，将水位高度数据传输给控制模块23，控制模块23接收水位高度数据和倾角数据，并为数据加注时间时刻信息后，传输给数据运算传输模块30，数据运算传输模块30修正姿态变化，计算姿态修正后的雨量液体体积，得到雨量和雨强数据，并将雨量数据和雨强传输给控制模块23；控制模块23将已获得的经纬度信息和雨量及雨强数据，通过卫星通信模块8实现远距离发送传输，陆地信号接收模块10接收、存储和显示经纬度信息和雨量及雨强数据，完成深远海降水量数据测量工作。
92.具体方法为：控制模块23内置时钟，一定时间内，电阻水位探头15和姿态修正模块24中倾角传感器31分别独立测量，得到的n对数据：时刻、水位高度值和倾角值，即[(t1,h1,θ1),(t2,h2,θ2),
…
,(t
n
,h
n
,θ
n
)]。首先，数据运算传输模块30选取水位高度极大值h
max
＝max(h1、h2…
h
n
)，此处假定水位高度极大值为h5，则水位累计高度真值为h5，对应时刻是t5，设θ
max
为密闭储水容器内水位高度极大值h
max
对应的密闭储水容器倾斜角度，此时密闭储水容器倾斜角度26对应真值为θ
max
＝θ5。密闭储水容器20圆柱体竖直中轴线o
/
n倾斜，角度为
‑
θ5，此时密闭储水容器20的oo
/
nm平面可与xoz平面重合。电阻水位探头15紧贴密闭储水容器20内壁侧放置，电阻水位探头测量水位高度29为l1，密闭储水容器内壁水位高点高度27为l2，电阻水位探头15紧贴密闭储水容器20内壁放置，所以可认为l1＝l2。密闭储水容器内壁水位低点高度28为l3，水面与xoy平面夹角度数为θ
w
，密闭储水容器20沿z轴旋转不影响θ
w
变化，
密闭储水容器20圆柱体竖直中轴线o
/
n倾斜后，可知θ
w
＝θ5。
[0093]
下面计算降水量水体体积，为方便计算，此处将降水量体积v分成两部分，一部分是规则圆柱水体体积v1，另一部分是不规则楔形体积v2。因为密闭储水容器20沿z轴旋转不影响降水量水体体积变化，所以此处认为oo
/
nm平面与xoz平面重合，v1是直径为d2的圆面积、高是水位低点高度l3形成的圆柱体积，v1＝π
×
(d2/2)2×
l3。v2是用与底面成θ5的平面，在直径为d2的圆柱体上切割形成的楔形体积,此处为了便于积分运算，建立右手空间直角坐标系o
/
xy
/
z
/
，圆柱体竖直中轴线o
/
n为z
/
轴，o
/
x为x轴，右手四指从x轴正向以90度直角转向形成y
/
轴正向。则此时，密闭储水容器20底侧圆形直径为d2，y为y
/
轴上坐标数据，当
‑
(d2/2)≤y≤(d2/2)时，平行于xo
/
z
/
平面的诸断面皆为直角三角形，在xo
/
y
/
平面上的一条直角边长为另一条直角边长度为此时直角三角形面积此时楔形体积为
[0094]
降水量体积降水量体积上式中均为已知数值，可得降水量体积v精确数值。
[0095]
再将此水体体积值v除以承水器横截面积此时可得到雨量数值h(mm)。
[0096]
已知雨量数值h1、h2…
h
n
及对应时刻t1、t2…
t
n
，控制模块23计算雨强，具体如下：t1至t2时间内的雨强为(h2‑
h1)/(t2‑
t1)，可得t
n
‑1至t
n
时间内的雨强为(h
n
‑
h
n
‑1)/(t
n
‑
t
n
‑1)，此时可得到全部雨强数据(mm/min)。
[0097]
当密闭储水容器20内水位到达电阻水位探头水位限位高点16时，控制模块23打开排水泵21，快速抽排密闭储水容器20内水体，当水位下降到电阻水位探头水位限位低点17时，控制模块23关闭排水泵21，电阻式降水量测量模块6又开始收集降水量，继续雨量和雨强测量工作，此过程时长极短，持续降水时也不会影响测量结果。如此周而复始，电阻式降水量测量模块6适用雨量和雨强范围无上限。
[0098]
测水温探头33与控制模块23电气连接，测水温探头33实时测量密闭储水容器20中水体水温，并传输给控制模块23，当水温接近结冰温度点时，控制模块23启动排水泵21，排空密闭储水容器20中的水体，防止结冰损坏密闭储水容器20。测水温探头33感温杆最低处位置低于电阻水位探头15的水位限位低点17的位置，排水泵21抽排密闭储水容器20中水体时，不影响测水温探头33测量密闭储水容器20中的水体水温。
[0099]
电阻式降水量测量模块6可有效克服翻斗式和虹吸式降水量测量仪需在水平面竖直固定的使用限定，尤其适用于海面起伏摇摆等运动场景，并且整体结构简洁、密封严密，内部精简模块，最大限度降低组件数量，外部选用不锈钢316l材质壳体，适合海水盐雾等强
腐蚀环境。
[0100]
如图6所示，基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量方法，包括如下步骤：
[0101]
所述测量装置定位s1，是指基于卫星通信定位的深远海电阻式降水量测量装置在深远海布放时，通过现场手动方式闭合工作开关，启动卫星通信模块，然后通过人工远程遥控的方式启动测量装置其余各模块工作，控制模块获取全球定位模块实时测量的经纬度坐标数据，从而可极大提升降水量数据在科学研究、气象预报等领域可用程度的过程；
[0102]
降水收集s2，是指电阻式降水量测量模块的内直径d1圆筒状承水器接收空中降落的雨、雪、冰雹等水体。若是液态水，则通过汇集漏斗进入密闭储水容器待测；若是固态水，则经过位于汇集漏斗的电加热模块加热融化后，再进入密闭储水容器待测的过程；
[0103]
姿态修正s3，是指电阻水位探头实时高频率测量密闭储水容器内水位高度动态变化数据，并将水位高度数据传输给控制模块，倾角传感器实时测量电阻式降水量测量模块的倾角，并将倾角数据传输给控制模块，控制模块接收水位高度数据和倾角数据，并为数据加注时间时刻信息后，传输给数据运算传输模块的过程；
[0104]
所述雨量测量s4，是指电阻式降水量测量模块中的数据运算传输模块，修正整个测量装置的姿态变化，计算姿态修正后的雨量液体体积，再除以承水器横截面积得到雨量数据h，并将雨量数据传输给控制模块的过程；
[0105]
雨强测量s5，是指电阻式降水量测量模块中的数据运算传输模块，分析不同时刻的雨量数据，经运算处理得雨强数据，并将雨强数据传输给控制模块的过程；
[0106]
所述降水量、经纬度数据发送s6，是指控制模块将s1、s4、s5中已获得的经纬度信息和雨量及雨强数据，通过卫星通信模块实现远距离发送传输的过程；
[0107]
所述数据接收存储显示s7，是指对s6中发送的数据，陆地信号接收模块将其接收、存储和显示的过程。
[0108]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。