一种雨量计融雪加热控制设备及方法与流程

本发明涉及融雪加热控制，具体涉及一种雨量计融雪加热控制设备及方法。

背景技术：

1、目前常见的融雪型雨量计是利用电加热方式将固态降水(雪、雨夹雪)融化为液态后，进行雨雪量自动计量的仪器，主要是由融雪加热控制器、雨量传感器、外部数据采集器(rtu)三部分组成，其中外部数据采集器置于设备箱内。融雪加热控制器是融雪型雨量计的核心部件，典型融雪加热控制器中的加热元件为加热带或加热板，分两组分别固定安装于雨量传感器中承雨器底部外侧壁上(上加热)和雨量计桶身内侧壁上(下加热)，其中桶身内壁有一定的隔热保温材料衬垫，以防通过桶身部分向外散热。除了加热元件外，融雪加热控制器中还需设置温控器，温控器一般为电接式，一旦固态降水达到触发设定的温度条件时，加热元件即被接通并进行加热，以提供集水漏斗内固态降水融化所需的热量和桶内空间保持不结冰状态所需的热量。

2、现有融雪型雨量计的融雪加热控制器主要存在以下缺陷：

3、1.加热条件的启动判断是由程序来决定的，当程序出现“跑飞”问题时，将会造成加热不受控，甚至出现夏天启动加热现象；

4、2.上、下加热没有进行温控区分，且只有一个温度传感器，位于雨量计桶内部中心位置。当设定以融雪为主时，内部保温温度不能恒定，会随加热时长增加而升高，降水量的蒸发加大，造成数据采集误差增大，同时造成电能消耗增加，减少设备正常工作用电的保障时间；当设定以保温为主时，透过承雨器向上部传递用于融雪的热量不足，雪的融解和升华同时存在，且融雪不及时，造成数据采集延时且误差增大；

5、3.缺少融雪工作状态参数输出，无法获取雨雪量计的融雪工作状况，当冬天下雪时，不能实时了解雨雪量计的加热工作情况，无法对出现故障的设备及时进行维修养护；

6、4.受程序本身条件限制，工作环境未达到启动加热状态时，无法对雨雪量计的融雪加热控制器功能进行日常运维测试，不能提前或及时发现、排查和解决问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种雨量计融雪加热控制设备及方法。

2、第一方面，一种雨量计融雪加热控制设备，应用于融雪型雨量计，包括加热系统和控制系统，所述加热系统包括信号输入单元、总温控单元以及分温控单元，所述控制系统包括主控mcu，所述信号输入单元的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入单元的输出端与总温控单元和主控mcu连接，所述主控mcu与总温控单元连接，所述总温控单元与分温控单元连接，所述分温控单元包括上温控器和下温控器，所述上温控器和下温控器分别与雨量计桶内的上下加热片相连。

3、进一步地，所述信号输入单元包括信号输入端口和信号继电器，所述信号输入端口的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入端口的输出端与信号继电器的输入端连接，所述信号继电器的输出端与总温控单元和主控mcu连接。

4、进一步地，所述总温控单元包括总温控器和控制继电器，所述总温控器的输入端与信号继电器的输出端连接，总温控器的输出端与控制继电器的输入端连接，所述控制继电器的输入端还与主控mcu连接，控制继电器的输出端与上温控器和下温控器连接，所述上温控器与雨量计桶内的上加热片相连，所述下温控器与雨量计桶内的下加热片相连。

5、进一步地，所述控制系统还包括按钮组件和led指示灯，所述按钮组件包括工作按钮和测试按钮，所述工作按钮、测试按钮以及led指示灯分别与主控mcu连接。

6、进一步地，所述控制系统还包括数据交互接口和数据采集接口，所述主控mcu与数据交互接口和数据采集接口连接，所述数据交互接口与外部数据采集器连接，所述数据采集接口与外部传感器连接。

7、第二方面，一种雨量计融雪加热控制方法，应用于第一方面所述的雨量计融雪加热控制设备，步骤包括：

8、信号输入单元获取雨雪信号，总温控单元根据所述雨雪信号生成总温控指令；

9、主控mcu获取按钮状态信号，并根据所述按钮状态信号生成动作指令，将所述动作指定发送至总温控单元；

10、总温控单元根据所述总温控指令和动作指令驱动分温控单元对上下加热片分别进行独立控制。

11、进一步地，所述信号输入单元获取雨雪信号，总温控单元根据所述雨雪信号生成总温控指令，具体为：

12、信号继电器通过信号输入端口获取外部雨雪传感器采集的传感数据，以获取雨雪信号，并将所述雨雪信号传输至总温控器和主控mcu；

13、总温控器采集环境温度，并根据所述雨雪信号和环境温度判断是否满足预设的总体温控条件；

14、若满足，总温控器则生成总温控指令，并将所述总温控指令发送至控制继电器。

15、进一步地，所述主控mcu获取按钮状态信号，并根据所述按钮状态信号生成动作指令，将所述动作指定发送至总温控单元，具体为：

16、主控mcu获取按钮状态信号，所述按钮状态信号包括工作信号和测试信号；

17、若为工作信号，主控mcu则向控制继电器发送工作指令；

18、若为测试信号，主控mcu则向控制继电器发送测试指令。

19、进一步地，所述总温控单元根据所述总温控指令和动作指令驱动分温控单元对上下加热片分别进行独立控制，具体为：

20、当控制继电器接收到测试指令时，驱动分温控单元进入测试状态，分温控单元根据所述测试指令分别控制雨量计桶内的上加热片和下加热片进行加热测试；

21、当控制继电器接收到总温控指令和工作指令时，驱动分温控单元进入工作状态，分温控单元采集区域温度，并根据所述区域温度按照预设的区域温控条件分别控制雨量计桶内的上加热片和下加热片进行加热工作。

22、进一步地，还包括：

23、主控mcu接收信号继电器传输的雨雪信号，并通过数据采集接口实时采集外部传感器的传感数据；

24、主控mcu将所述雨雪信号和传感数据通过数据交互接口传输至外部数据采集器。

25、本发明的有益效果体现在：通过加热系统和控制系统对雨量计桶内的加热片进行共同控制，使加热片满足加热条件才能启动，避免出现加热不受控的现象，同时利用上温控器和下温控器对上下区域的加热片分别进行控制，实现分区温控，减少电能损耗；在非加热条件下通过主控mcu发送测试指令使加热片强行进入融雪加热状态，方便维护人员在非工作环境对设备进行测试，并根据设备工作状态实时显示对应指示灯，及时发现设备问题；将主控mcu与数据采集接口和数据交互接口连接，实现数据采集“一线制”，并对采集的数据进行统一输出管理，结构简单，使用更加方便快捷。

技术特征：

1.一种雨量计融雪加热控制设备，应用于融雪型雨量计，其特征在于，包括加热系统和控制系统，所述加热系统包括信号输入单元、总温控单元以及分温控单元，所述控制系统包括主控mcu，所述信号输入单元的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入单元的输出端与总温控单元和主控mcu连接，所述主控mcu与总温控单元连接，所述总温控单元与分温控单元连接，所述分温控单元包括上温控器和下温控器，所述上温控器和下温控器分别与雨量计桶内的上下加热片相连。

2.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述信号输入单元包括信号输入端口和信号继电器，所述信号输入端口的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入端口的输出端与信号继电器的输入端连接，所述信号继电器的输出端与总温控单元和主控mcu连接。

3.根据权利要求2所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述总温控单元包括总温控器和控制继电器，所述总温控器的输入端与信号继电器的输出端连接，总温控器的输出端与控制继电器的输入端连接，所述控制继电器的输入端还与主控mcu连接，控制继电器的输出端与上温控器和下温控器连接，所述上温控器与雨量计桶内的上加热片相连，所述下温控器与雨量计桶内的下加热片相连。

4.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述控制系统还包括按钮组件和led指示灯，所述按钮组件包括工作按钮和测试按钮，所述工作按钮、测试按钮以及led指示灯分别与主控mcu连接。

5.根据权利要求1所述的一种雨量计融雪加热控制设备，其特征在于，所述控制系统还包括数据交互接口和数据采集接口，所述主控mcu与数据交互接口和数据采集接口连接，所述数据交互接口与外部数据采集器连接，所述数据采集接口与外部传感器连接。

6.一种雨量计融雪加热控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的雨量计融雪加热控制设备，步骤包括：

7.根据权利要求6所述的一种雨量计融雪加热控制方法，其特征在于，所述信号输入单元获取雨雪信号，总温控单元根据所述雨雪信号生成总温控指令，具体为：

8.根据权利要求7所述的一种雨量计融雪加热控制方法，其特征在于，所述主控mcu获取按钮状态信号，并根据所述按钮状态信号生成动作指令，将所述动作指定发送至总温控单元，具体为：

9.根据权利要求8所述的一种雨量计融雪加热控制方法，其特征在于，所述总温控单元根据所述总温控指令和动作指令驱动分温控单元对上下加热片分别进行独立控制，具体为：

10.根据权利要求9所述的一种雨量计融雪加热控制方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开了一种雨量计融雪加热控制设备及方法，设备应用于融雪型雨量计，包括加热系统和控制系统，所述加热系统包括信号输入单元、总温控单元以及分温控单元，所述控制系统包括主控MCU，所述信号输入单元的输入端与外部雨雪传感器相连，所述信号输入单元的输出端与总温控单元和主控MCU连接，所述主控MCU与总温控单元连接，所述总温控单元与分温控单元连接，所述分温控单元包括上温控器和下温控器，所述上温控器和下温控器分别与雨量计桶内的上下加热片相连。本发明通过加热系统和控制系统对雨量计桶内的加热片进行共同控制，同时利用上温控器和下温控器对上下区域的加热片分别进行控制，实现分区温控，减少电能损耗。

技术研发人员：王择明,翟晶晶,张允,周迎颖,周珂,牛亚豪,李鹏飞
受保护的技术使用者：王择明
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15