降水监测这件事,过去很长时间只需要回答今天下了多少毫米。现在不一样了,防汛调度要看十分钟雨强,交通气象要看雨雪相态转换,水文模型要看降雪过程的分钟级曲线。翻斗式雨量计在这种需求下暴露了两个短板:强降雨时翻斗翻转频率高,动态误差被放大;固态降水和雨夹雪容易堵在承水口,数据直接断档。哈希 OTT Pluvio2 L 称重式降水传感器正是放在这个位置上做替换的,它用高精度电子称重取代机械翻斗,符合世界气象组织 WMO 306 No.8 雨量测量标准,测量对象覆盖降雨、降雪和固液混合降水。
称重法的逻辑是把降水当作重量而不是体积来计量。承水桶收到的每一份降水都转成重量信号,仪器再按集雨面积换算成降水量。这条路径避开了翻斗式每满一斗翻一次的离散过程,分辨率做到 0.01 mm,精度 ±0.1 mm,按厂方给出的对比数据,精度比传统翻斗式雨量计提高约 10 倍。数据是连续的,雨强曲线不会因为斗数统计而出现台阶。
另一个变化是它能测固态降水。桶内配环形加热装置和防冻液选项,雪花落进去直接融化成液态再称重,降雪量不必靠人工称雪尺去补。24 VDC、50 W 的加热功率在高寒站点属于必须配置,不是可有可无的附件,这一点在选型阶段就要确认清楚。
功耗 180 mW @12V,供电范围 10 至 28 VDC,太阳能配蓄电池的方案就能带得动,偏远站点不用专门拉市电。输出接口给的是 RS485、SDI-12 和脉冲三种选择,接入既有 RTU 或数据采集器时不必改动整套通讯架构。参数设置和固件维护走 USB 接口,现场用笔记本就能完成。
下面这张表把 Pluvio2 L 的主要参数集中列出来。其中加热装置和集雨面积属于配置项,订货时需要单独指定。
| 参数名称 | 参数值 |
|---|---|
| 型号 | OTT Pluvio2 L |
| 测量原理 | 高精度电子称重法 |
| 适用降水类型 | 液态、固态及固液混合降水 |
| 集雨面积 | 200 cm² 或 400 cm²(按订货配置选择) |
| 实时降水强度 | 6.00 至 1800.00 mm/h |
| 非实时降水强度 | 3.00 至 1800.00 mm/h |
| 累计降水量 | 0.01 至 1800.00 mm |
| 分辨率 | 0.01 mm / 0.01 mm/h |
| 测量精度 | ±0.1 mm |
| 工作温度 | -40℃ 至 +60℃ |
| 防护等级 | 外壳 IP54,压力单元 IP67,电子线路 IP64 |
| 加热装置 | 24 VDC / 50 W(选配) |
| 电源要求 | 10 至 28 VDC,功耗约 180 mW @12V |
| 通讯接口 | USB(设置用);RS485、SDI-12、脉冲(输出) |
| 外形尺寸 | 高 750 mm,直径 450 mm |
| 重量 | 约 15 kg(空桶) |
| 执行标准 | WMO 306 No.8 雨量测量标准 |
三个 IP 等级分开标注这件事值得说一句。压力单元是 IP67,说明称重传感器那一部分可以承受短时浸水;电子线路 IP64,防溅水但不防浸泡;外壳 IP54,防尘和防各方向溅水。安装位置选在可能积水或长期积雪的地方,压力单元的排水路径就要优先考虑,别让水在桶底积起来。
Pluvio2 L 的落点集中在对降水过程有精细化要求的场景。气象部门的基本站和区域自动站用它做常规雨量观测,满足 WMO 标准意味着观测数据可以直接进入国际交换口径。水文部门更关心它能不能在汛期顶上暴雨,实时雨强量程给到 1800 mm/h,短时强对流的峰值不会被打顶截断。
交通气象和新能源场站这两类用户近些年问得也比较多。前者要判断路面是否结冰,得知道降水相态;后者把降水数据用于场站运维和发电量分析。这些场景有一个共同要求,就是数据别断,所以供电方案和防冻配置往往比测量精度本身更早被摆到桌面上。
整机高 750 mm、直径 450 mm,空桶重约 15 kg,安装形式接近一台小型立杆设备,不需要专门的基础工程。但有几个条件得先满足,否则后期数据质量会受影响。
倒虹吸式排水系统的出口要朝向下风向,并且避开人员通行区域,冬季排气口结冰会导致排水不畅。站点如果有长期积雪,桶体底部离地高度要留出余量,免得被雪埋住影响加热效率。
免维护不等于不维护。厂方给的口径是每年最多一次,这次维护的重点是清理桶内积尘和检查排水通道,不是拆检传感器。
还有一点容易被忽略,称重单元对安装基础的稳定性比较敏感,如果立杆本身在强风下晃动,重量信号里会混入低频干扰,所以基础浇筑和拉线加固不能省。累计降水量的单次量程到 1800 mm,长期观测靠采集端做累加,接线调试时要把清零和溢出逻辑确认好,避免汛期出现数据跳变。
降水观测的指标口径正在变。过去的考核重点是月、日降水总量的数据完整率,现在不少省级气象和水文业务把分钟级雨强的连续性和峰值捕获能力写进了考核项。翻斗式设备在 100 mm/h 以上的强降雨段容易出现动态误差,这推动称重法设备从科研型站点往业务站网下沉。
固态降水自动观测是另一个明确方向。北方很多站点过去冬天靠人工观测雪深和雪压,降雪量数据在时间上是断的,遇到连续降雪过程只能给出日累计值。带加热和防冻液配置的称重式传感器把这段空白补成了逐分钟记录,随之而来的是对加热功率和供电冗余的新要求。24 VDC、50 W 的加热负载不是小数目,太阳能站点的蓄电池容量得按连续阴雪天重新核算。
接口层面,脉冲输出正在被 SDI-12 和 RS485 取代。前者只能传递累计量,后者可以同时拿到雨强、桶内重量和设备状态等参数,远程诊断与故障预判才有了数据基础。这个变化和站点无人化运维的推进是配套的,也解释了不少老站点在换设备时顺便把数据链路一起升级。
背景是某国家基本气象站冬季降雪观测依赖人工,遇连续降雪过程只能给出日累计值,夜间时段的降雪强度无从判断。方案采用 Pluvio2 L 并配 24 VDC/50 W 环形加热装置和防冻液,积雪落桶后即时融化,称重单元输出连续的降水量曲线,数据经 SDI-12 送入站内采集器。效果上,整个雪季的记录从日值变成逐分钟值,人工上站观测的频次明显下降,同时因为具备风力补偿功能,大风天气下的降雪量偏差比原来翻斗式加人工订正的方式更容易控制。
背景是山区小流域山洪预警对短历时强降雨的响应时间要求到分钟级,原有翻斗式雨量站在台风外围降雨中多次出现雨强偏低。方案是更换为 Pluvio2 L,实时降水强度量程 6 至 1800 mm/h,输出走 RS485 接入原有 RTU,供电沿用站点的太阳能加蓄电池系统,因为整机功耗只有 180 mW @12V,原有电源容量无需扩容。效果是台风过程的雨强峰值被完整记录下来,预警模型拿到的输入曲线不再缺峰,研判依据更充分。
背景是高原水文站点交通不便,一年只能上去几次,设备必须扛得住 -40℃ 低温和长期无人值守。方案采用 Pluvio2 L,靠太阳能供电,利用无机械部件和倒虹吸自动排水的结构把维护周期拉到每年一次,输出接口用脉冲接入老式采集器,保留原有数据链路。效果是站点降水数据的连续性达到业务要求,运维车辆的年出行次数减少,电子线路 IP64 和压力单元 IP67 的分级防护也让设备在化雪期的潮湿环境下没有出现电路故障。
这三个场景挑的是同一件事的不同侧面:高寒看加热配置,暴雨看量程和功耗,偏远站点看维护周期。选型时先把站点的冬季最低温度、供电方式和数据接口确认下来,再决定要不要加热、要不要防冻液、集雨面积选 200 cm² 还是 400 cm²。集雨面积一旦定了,和历史资料的比对口径也就定了,中途改口径的代价比多花的那点设备预算高得多。
技术特点
- OTT Pluvio2 L称重式降水传感器符合WMO 306 No.8雨量测量标准
- 不受外界气候影响
- 称重法测量
- 可测量任何固态/液态及混合降水
- 无机械装置,维护量低,没有翻斗式雨量计的维护问题
- OTT Pluvio2 L称重雨量计可测量任何类型的降雨
- 可采集一年四季的数据资料
- 安装简单方便,免维护
- 终生校正的称重系统,不需要定期校准
- 尤其适用于暴雨/降雪测量
- 实时雨强范围高达1800 mm/h
- OTT Pluvio2 L称重雨量计自带加热装置,在大雪及霜冻等极端恶劣条件下也可以正常工作
- 自带风力补偿
- 温度范围为-40°~ 60°
- 可采用太阳能供电,可用于野外测量
- 两种规格分别用于湿润及干旱地区
- USB接口进行设置,简单方便
- RS485、SDI12及脉冲输出,灵活多用
测量原理
OTT Pluvio2 L称重式降水传感器使用高精度的电子称重原理进行全类型降水量测量。高精度的重量传感器可同时计量降雨强度,内部的电子平衡系统也可高精度地计量出雨水的蒸发量(0.01 mm)。该称重雨量计配有倒虹吸式自动排水系统和加热装置,不受外部天气变化的影响。太阳能供电或12V 电池供电即可正常工作,低功耗。
冬天,可在雨量桶中添加防冻液以测量降雪,雪落在雨量桶中直接融化不会堆积及结冰。仪器自带风力补偿及降水侦测功能,及时在强风地区也可正常使用,另有防风盾配件可更好的适应西北等风沙较大的地区。
应用范围
OTT Pluvio2 L称重式降水传感器适用于雨量站、暴雨多发地和降雪监测