一種利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法技術

一種利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法，將翻斗式雨量計裝置于降雨測量區域內并初始化系統參數，雨強測量系統開始工作；循環檢測翻斗是否在時間片T內發生翻轉；若翻轉，則利用翻斗翻轉間隔時間t計算瞬時雨強E，進入下次循環；否則判斷t是否超過其最大值tmax；若超過，則未發生降雨，E＝0，進入下次循環；否則判斷衰減等待時間tdec是否超過衰減時限t′thd，超過時執行雨強衰減處理，進入下次循環。本發明專利技術方法解決了翻斗式雨量計計算雨強的準確性和實時性差的問題，有利于該型雨量計在交通等需要實時雨強測量的行業或領域大批量應用。

【技術實現步驟摘要】
一種利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法
本專利技術屬于計算機測控領域，具體涉及一種利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法。
技術介紹
降雨是農林、水利、水文、采礦等許多行業或領域重要的氣象監測數據，主要有降雨量(雨水積聚的水層深度，單位為毫米)和降雨強度(單位時間的降雨量，單位如毫米/天、毫米/小時等)兩個測量指標。實時雨強測量是近年來交通等許多行業或領域的重要需求。以交通運營管理為例，及時掌握各個路段的降雨情況，對于聯動調節道路車流、快速應對交通氣象災害具有重要意義。現有雨強測量裝置(如電熱式、光電式、磁懸浮式雨強計)等均存在諸如使用壽命短、價格昂貴、安裝維護復雜等一系列問題，不適宜野外大批量使用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法，該方法能夠解決現有雨強測量裝置存在的使用壽命短、價格昂貴、維護復雜等問題，且能保證測量結果的準確性和實時性。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案包括以下步驟：1)將翻斗式雨量計置于降雨測量區域內并初始化系統參數，然后開始工作；2)循環檢測翻斗是否在時間片T內發生翻轉；若發生翻轉，則利用公式計算瞬時雨強E，t為此次循環的累積時間；然后根據E大小判斷降雨情況；接著重設此次衰減門限時間tthd＝t，設定此次循環中t＝0，此次循環中衰減處理等待時間tdec＝0，完成一次循環；其中，C為每次翻斗額定雨量；n為在時間片T內的翻斗翻轉次數；t＝t′+T，t′為上次循環中重設后的累積時間，tmax為每次翻斗翻轉的間隔時間最大值；若未發生翻轉，則轉入步驟3)；3)判斷t是否超過tmax；若t≤tmax，則轉入步驟4)；若t＞tmax，則未發生降雨，E＝0，完成一次循環；返回步驟2)開始下次循環；4)判斷此次循環中衰減處理等待時間tdec是否超過上次循環的衰減門限時間tt′hd；其中，tdec＝t′dec+T；t′dec為上次循環中的衰減處理等待時間；若tdec＞t′thd，則按照執行雨強的衰減處理，κ為衰減因子；其中，E′為上一循環的雨強值，根據E大小判斷降雨情況；然后令tthd＝κt，且將此次循環的tdec清零，完成一次循環，返回步驟2)開始下次循環；若tdec≤t′thd或E'為反應小雨的瞬時雨強，完成此次循環，返回步驟2)開始下次循環。所述的步驟2)中C＝0.1-5mm。所述的T＝5～20s。所述的tmax＝1500～2400s。所述的步驟4)中衰減因子κ＝1.0～1.8。所述的步驟2)到步驟4)開始下次循環前均判斷是否需要繼續進行測量。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：本專利技術利用翻斗式雨量計測定實時測量降雨強度，由于翻斗式雨量計是目前最常用的降雨測量裝置，主要由外筒、盛雨器、漏斗、翻斗等部件組成，每次翻斗翻動相當于一定額度C(C＝0.1-5毫米常見如0.1毫米、0.2毫米、0.5毫米)的降雨量，該翻斗式雨量計主要用于累計測量降雨總量，降雨量的累積趨勢則間接反映了降雨強度；本專利技術利用將翻斗式雨量計測出的一定時間內的雨量累積換算為雨強，具有精度高、經濟、后期維護方便等優點，適宜野外大范圍安裝。同時，本專利技術還考慮到無雨時的天氣狀況，通過判斷翻斗翻轉的時間間隔Δtm是否超過翻斗翻轉的間隔時間最大值tmax來判斷是否存在降雨。另外，實際中降雨的強度會隨時變化，本專利技術通過引了衰減因子κ及衰減等待時間tdec、衰減門限時間tthd，在tdec累積利到tthd時對雨強進行衰減處理，以提高降雨逐漸停止時瞬時雨強測量的實時性(降雨強度逐漸衰減，t逐漸變長)。本專利技術解決了現有雨強計算準確性和實時性差的問題，有利于該型雨量計在交通等需要實時雨強測量的行業或領域大批量應用。附圖說明圖1為本專利技術的執行流程圖；圖2為翻斗式雨量計測得的12小時雨量累計曲線以及采用常規方法和本專利技術方法測得的雨強計算結果；其中，a為翻斗式雨量計測得的12小時雨量累計曲線；b為翻斗式雨量計采用常規方法1分鐘周期雨強計算結果；c為翻斗式雨量計采用常規方法1小時周期雨強計算結果；d為本專利技術方法的瞬時雨強計算結果具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細說明。參見圖1，本專利技術利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法，包括以下步驟：1)將翻斗式雨量計置于降雨測量區域內并初始化系統參數，這些參數包括t＝tdec＝0，tthd＝+∞，E＝0，然后開始工作；其中，t為此次循環的累積時間；tdec表示衰減處理等待時間，tthd表示衰減門限時間；單位均為秒；2)循環檢測翻斗是否在時間片T內發生翻轉；時間片T的大小決定了系統性能及測量結果的質量，T越大則策略實時性和準確性越佳，所需系統性能開支也越大，T＝5～20s；在每個循環，均對t和tdec進行延時累積，且t＝t′+T，tdec＝t′dec+T；其中，t′為上次循環中的累積時間，t′dec為上次循環中的衰減處理等待時間；若發生翻轉，則利用公式計算瞬時雨強E，然后根據E大小判斷降雨情況；接著重設此次衰減門限時間tthd＝t，此次循環中t＝0，此次衰減處理等待時間tdec＝0，完成一次循環，進入下次循環；其中，C為每次翻斗額定雨量；n為在時間片T內的翻斗翻轉次數；n一般為1次，但在T比較大的情況下，也可能為大于1的整數；t＝t′+T，t′為上次循環中累積時間t，tmax為每次翻斗翻轉的間隔時間最大值；其用于判斷無雨狀態；tmax＝1500～2400s，單位為秒；若未發生翻轉，則轉入步驟3)；3)判斷t是否超過tmax；若t≤tmax，則轉入步驟4)；若t＞tmax，則未發生降雨，E＝0，完成一次循環；返回步驟2)開始下次循環；4)判斷此次循環中衰減處理等待時間tdec是否超過上次循環的衰減門限時間t′thd；若tdec＞t′thd，則按照執行雨強的衰減處理，κ為衰減因子；κ＝1.0～1.8；根據E大小判斷降雨情況；然后令tthd＝κt，且將此次循環的tdec清零，完成一次循環，返回步驟2)開始下次循環；其中，衰減因子κ及衰減等待時間tdec、衰減門限時間tthd用于擬合雨勢回落過程；若tdec≤t′thd或E'為反應小雨的瞬時雨強，完成此次循環，返回步驟2)開始下次循環。上述步驟2)到4)中開始下次循環前均判斷是否需要繼續進行測量。該過程能夠很好地實時跟蹤中雨、大雨、暴雨及特大暴雨等強降雨的快速變化。通過測量出的瞬時雨強值與當地降雨級別的對應關系，還可以實時展示諸如毛毛雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等不同降雨情況。下面以交通領域應用為例利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度，本實施例中取C＝0.2mm，T＝5s，tmax＝1800s；κ＝1.2；圖2a為翻斗式雨量計測得的12小時雨量累計曲線；利用常規方法測得的雨強計算結果如圖2b和2c，其中，圖2b為翻斗式雨量計采用常規方法1分鐘周期雨強計算結果，由圖2b可以看出測得結果實時性較好，但準確性低，降雨期間頻繁出現0雨強；圖2c為翻斗式雨量計采用常規方法1小時周期雨強計算結果，由圖2c可以看出測得結果實時性受損，強降雨的測量效果差；圖2d為翻斗式雨量計采用本專利技術方法測得的雨強計算結果，由圖2d可以看出，本專利技術測量的雨強計算結果兼顧實時性與準確性，能準確測量強降雨。通過模擬標本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將翻斗式雨量計置于降雨測量區域內并初始化系統參數，然后開始工作；2)循環檢測翻斗是否在時間片T內發生翻轉；若發生翻轉，則利用公式計算瞬時雨強E，t為此次循環的累積時間；然后根據E大小判斷降雨情況；接著重設此次衰減門限時間tthd＝t，設定此次循環中t＝0，此次循環中衰減處理等待時間tdec＝0，完成一次循環；其中，C為每次翻斗額定雨量；n為在時間片T內的翻斗翻轉次數；t＝t′+T，t′為上次循環中重設后的累積時間t，tmax為每次翻斗翻轉的間隔時間最大值；若未發生翻轉，則轉入步驟3)；3)判斷t是否超過tmax；若t≤tmax，則轉入步驟4)；若t＞tmax，則未發生降雨，E＝0，完成一次循環；返回步驟2)開始下次循環；4)判斷此次循環中衰減處理等待時間tdec是否超過上次循環的衰減門限時間t′thd；其中，tdec＝t′dec+T；t′dec為上次循環中的衰減處理等待時間；若tdec＞t′thd，則按照執行雨強的衰減處理，κ為衰減因子；根據E大小判斷降雨情況；然后令tthd＝κt，且將此次循環的tdec清零，完成一次循環，返回步驟2)開始下次循環；若tdec≤t′thd或E'為反應小雨的瞬時雨強，完成此次循環，返回步驟2)開始下次循環。...

【技術特征摘要】
1.一種利用翻斗式雨量計實時測量降雨強度的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將翻斗式雨量計置于降雨測量區域內并初始化系統參數，然后開始工作；2)循環檢測翻斗是否在時間片T內發生翻轉；若發生翻轉，則利用公式計算瞬時雨強E，t為此次循環的累積時間；然后根據E大小判斷降雨情況；接著重設此次衰減門限時間tthd＝t，設定此次循環中t＝0，此次循環中衰減處理等待時間tdec＝0，完成一次循環；其中，C為每次翻斗額定雨量；n為在時間片T內的翻斗翻轉次數；t＝t′+T，t′為上次循環中重設后的累積時間，tmax為每次翻斗翻轉的間隔時間最大值；若未發生翻轉，則轉入步驟3)；3)判斷t是否超過tmax；若t≤tmax，則轉入步驟4)；若t＞tmax，則未發生降雨，E＝0，完成一次循環；返回步驟2)開始下次循環；4)判斷此次循環中衰減處理等待時間tdec是否超過上次循環的衰減門限時間t′thd；其中，tdec＝t′dec+T；t′dec為上次循環中的衰減處理等待時間；若tdec...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張昌利，閆茂德，溫立民，朱旭，劉卜華，王金冕，尤謹語，陳家蓉，王瑩，史潤方，孫婷，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61