哈希 Lufft SHM31 激光雪深计,跟超声波那类设备不是一回事。它打出一束可见激光落到雪面上再收回来,算出探头到雪面的距离,用安装高度减掉这个距离就是雪深。我带你走一遍从选点、安装到过冬的整个过程,重点讲现场容易踩的坑。这条产品线上目前就 SHM31 一个型号,你不用在系列内部纠结选哪个规格,真正要判断的是量程够不够、装在哪一侧。
激光测距的好处是波束窄。超声波是扇形声锥,雪堆边缘、栏杆、甚至一根立杆都可能把回波搅乱;SHM31 打出去的是一个光点,只要光点落在雪面上,读到的就是那一点的高度。现场遇到杂草露头的情况,它能靠回波特征把雪和杂草分开,这是标称精度能做到 ±(5 mm + 0.06%) 的底气所在。
那个 0.06% 是随距离增长的比例项,别小看。装 2 米时它只有 1.2 mm,装到 15 米外就变成 9 mm,再加上固定项 5 mm,实际误差接近 1.4 厘米。所以量程够用的前提下,别往高了装。
工作温度范围是 -40°C 到 +50°C,覆盖了国内绝大多数冬季监测点。加热功能不是让你在零下四十度还能开机就出数,它保的是光学窗口不结霜、不挂冰,这一点比温度数字本身更要紧。
SHM31 就一个型号,参数不多,但每一项在现场都有对应的注意点。下表按调试时会用到的顺序排。
| 参数名称 | 参数值 |
|---|---|
| 测量原理 | 激光测距,可见光、人眼安全 |
| 测量精度 | ±(5 mm + 0.06%) |
| 测量距离 | 0.1–16 m |
| 工作温度 | -40°C 至 +50°C |
| 防护等级 | IP68 |
| 加热 | 内置加热,保护激光二极管与光学窗口 |
| 安装角度 | 倾斜角度自动计算 |
| 维护 | 免校准、免更换干燥剂 |
测量距离里 0.1 m 那一端别当成可用量程。探头离雪面只剩 10 厘米时,积雪随时会埋住窗口,读数会乱跳。真正好用的区间是 1 m 到 10 m,超过 12 m 就要接受精度按比例往下掉这个事实。
气象台站是最常见的一类用户。雪深是常规观测项,人工读数改成自动以后数据密度上来了,但冬天没人天天上去刮冰,设备自己得扛得住。交通和航空是另一大块,机场跑道除冰、高速除雪都得先知道现在积了多少,除雪车什么时候出动、撒多少盐,全看这个数。
光伏电站这一类值得单独说。组件上的雪从来不是均匀化的,背阴面留得住,向阳面先化。SHM31 固定在组件上方一个位置,给出的是一条连续变化曲线,什么时候该清、清了之后能提升多少出力,都有依据可查。滑雪场和水利单位看重的是长期无人值守,IP68 加免维护这个组合正好对上。
动手之前先把三件事定下来:装多高、装哪一侧、线怎么走。装多高取决于你要测的最大雪深,探头到可能出现的最高雪面要留够余量,同时安装面到地面别超过 16 米。装哪一侧看主导风向,雪被风吹偏,要么在探头正下方堆成一堆,要么被吹空,这两种都会让读数失真。
关于安装角度,很多人以为必须装成水平的,其实不用。SHM31 自己会算倾斜补偿,山坡、屋顶、斜面上的支架都能用。但补偿算的是几何关系,前提是光点确实打在你要测的那片雪面上,角度再准,光点跑到别处也是白搭。
我见过最多的错误,是把安装高度当成一个大概值随手填。雪深是安装高度减去实测距离得来的,高度差一厘米,整个冬季的数据就整体偏一厘米,事后几乎发现不了。装完当天用钢卷尺从探头基准面量到地面,量三次取一致的值,记在本子上或者直接写进调试记录。
电缆走向也要留意。信号线和动力线分开敷设,距离拉开一点,雷击多发区建议在进线端加装浪涌保护。IP68 说的是外壳防护,不是电缆接头的防护,接头没处理好,水照样进得去。
现场真正会碰到的,来来回回就那么几种。按我的习惯,先怀疑安装和光学窗口,再怀疑供电和电缆,最后才轮到设备本身,这个顺序能省掉大半折腾。
先看光学窗口,再确认光路上有没有新长出来的东西。多半是窗口结了霜或者被雪糊住,激光出不去也回不来,设备只好一直吐最后那个有效值。上去清窗口,同时检查加热是否正常工作,加热失效的话窗口整个冬天都会反复结冰。装得太靠近地面也容易出现这种情况,雪一埋就没救了。
先查光路里有没有晃动的东西,树枝、广告布、往来车辆的顶部都算。多半是激光打到了移动目标上,测距值跟着变,雪深自然跳。挪个位置或者调一下俯仰角,让光点避开这些东西就行。如果光路很干净还是跳,再看供电电压稳不稳,电压波动时测距模块会出无规律的错值。
先量供电电压,再看设备能不能正常上电。多半是电压在低温下掉出了允许范围,或者电缆接头进了水,冻住以后接触不良。换一段耐低温电缆,接头重新做防水并加滴水弯。这种情况别急着判定设备损坏,回暖能恢复就说明主控没问题。
先核对配置里的安装高度,跟现场实际量出来的值对一遍。多半就是安装高度填错了,或者支架被人动过、角度变了但高度没重新量。改过来之后,那段时间的历史数据要按差值修正。这种偏差最隐蔽,曲线形状看着完全正常,只有拿人工实测去比才会露出来。
还有一句要紧的:每次上站维护,顺手量一次探头到地面的实际距离,跟配置对一下。这个动作花不了一分钟,但它是判断整套数据可不可信的唯一依据。
- 工作原理:
光学
- 应用行业:
气象服务;
交通与航空安全,道路监控;
冬季运动;
水利及能源应用
- 仪器特点:
远距离测量雪深,数据精确;
各种加热功能延长了激光二极管的寿命,并且能够在各种环境下提供准确的测量数据;
一体化,防水外壳;
倾斜角度可自动计算,安装方便;
有效抑制散射光;
能够区别雪和其他自然物体;
使用光学测量方法,使其不受温度和风的影响;
免维护操作:不需要校准或更换干燥剂