NLJY-10-1便攜式人工模擬降雨器系統(tǒng) 便攜式人工降雨模擬器
一、總則:
人工模擬降雨系統(tǒng),是應(yīng)交流所設(shè)計(jì)所成，整體解決方案有二大部分組成分為：管路系統(tǒng)方案、降雨模擬系統(tǒng)方案。二大部分組成后全部實(shí)現(xiàn)降雨實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程.以下是分項(xiàng)解釋:
1、 管路系統(tǒng)方案：是指整個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)架有管路系統(tǒng)。即降雨所走的水路系統(tǒng).整個(gè)管路系統(tǒng)除接頭外,均為熱渡管制造,管路系統(tǒng)形成后,可以使得有效降雨面積在30平米任意拼接,成長方型架構(gòu).建議降雨面積成長方型5*6米標(biāo)準(zhǔn)徑流場上使用構(gòu)制?？蛇m應(yīng)于任何坡度的使用.
2、 降雨模擬系統(tǒng)方案：是指在實(shí)驗(yàn)區(qū)建成降雨區(qū)，降雨區(qū)為了有效的保證達(dá)了下墊面的實(shí)驗(yàn)得以完成，30平米,降雨高度為4米。整個(gè)降雨可以達(dá)到模擬人工降雨的效果，詳見人工降雨模擬方案。廠家供應(yīng)NLJY-10-1便攜式人工模擬降雨器系統(tǒng) 便攜式人工降雨模擬器
3、總體技術(shù)指標(biāo)如下：
（1）、有效降雨面積：30平米
（2）、降雨高度： 4m
（3）、雨強(qiáng)連續(xù)變化范圍：20～150mm/h
（4）、降雨均勻度系數(shù)： 大于0.8
（5）、雨滴大小調(diào)控范圍：1.7～2.8mm
（6）、降雨歷時(shí)： 任意
（7）、降雨測量精度：0.01mm/h
（8）、降雨調(diào)節(jié)精度：7mm/h
（9）、雨強(qiáng)軟件系統(tǒng)的專業(yè)定制
二、人工模擬降雨管架方案
1. 管道布置圖
廠家供應(yīng)NLJY-10-1便攜式人工模擬降雨器系統(tǒng) 便攜式人工降雨模擬器
說明:如上圖所示：依據(jù)降雨面積30平米，高度4米現(xiàn)場要求，設(shè)計(jì)如上，主供水管采用中部平衡供水，噴頭供水管采用3組4米高的3個(gè)不同規(guī)格疊加的供水管路，管道分為一個(gè)層面,形成降雨區(qū).降雨投影面積在水面疊加交叉均勻，從而形成的降雨效果。降雨雨強(qiáng)為20-150之間。以一組管路降雨時(shí),面積為六平米,如此疊加,直至于30平米.
2.噴頭布置圖
注：所有管路系統(tǒng)均為活接式的，可以任意的拼接，所有接頭均為活接式的?？梢越映雒娣e為30平米。
3.管路布置拓樸圖
便攜式人工降雨模擬器
三、降雨模擬自控系統(tǒng)
1、閉環(huán)反饋逼近控制算法
本設(shè)計(jì)方案采用1套的配裝式高靈敏度雨量計(jì)，獲得降雨現(xiàn)場實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)實(shí)際降雨強(qiáng)度值，以此實(shí)際降雨強(qiáng)度平均值為反饋控制信號與實(shí)驗(yàn)設(shè)定雨強(qiáng)比照，結(jié)合新型反饋調(diào)控算法在整個(gè)降雨期反復(fù)無窮逼近設(shè)定的雨強(qiáng)值。這樣即可自動(dòng)得到真實(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的降雨過程?？刂品椒ǖ牧鞒炭驁D如下：
評價(jià)：此方案以現(xiàn)場實(shí)際實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)雨強(qiáng)為反饋控制信號，可實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)區(qū)各監(jiān)測點(diǎn)的雨強(qiáng)分布及平均值，不但可省略實(shí)驗(yàn)前的人工率定過程，而且實(shí)驗(yàn)過程中可隨時(shí)得知當(dāng)時(shí)雨強(qiáng)值，人工手動(dòng)操作可隨時(shí)干預(yù)降雨控制過程。
新型閉環(huán)反饋逼近控制算法：為準(zhǔn)確、快速、穩(wěn)定的進(jìn)行降雨過程控制，本項(xiàng)目采用閉環(huán)反饋控制算法?？刂扑惴椋菏紫?，根據(jù)資料，流量調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動(dòng)電流與閥門的開啟位置為線性關(guān)系，而閥門的開啟位置又與雨強(qiáng)為線性關(guān)系。其次假設(shè)；
實(shí)驗(yàn)要求雨強(qiáng)為Y0，
現(xiàn)場無線自計(jì)雨量計(jì)的當(dāng)前實(shí)際雨強(qiáng)平均值，簡稱當(dāng)前雨強(qiáng)為Yx，
其相應(yīng)流量調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置的驅(qū)動(dòng)電流值，簡稱當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電流為Ix，
流量調(diào)節(jié)閥zui大流量變化值相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流變化值為Imax，
流量調(diào)節(jié)閥zui大流量變化值相應(yīng)的雨強(qiáng)變化為Ymax，
Y0相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)電流為Ix0。
則應(yīng)有如下公式成立
（Yx- Y0）/Ymax=（Ix- Ix0）/Imax
Ix0= Ix -Imax*（Yx- Y0）/Ymax
求得設(shè)定（目標(biāo)）雨強(qiáng)相應(yīng)流量調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)電流推算值為Ix0。以分十步逐步逼近設(shè)定雨強(qiáng)計(jì)算，則在流量調(diào)節(jié)閥當(dāng)前基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)步長為：
（Ix- Ix0）/10
當(dāng)完成此步長調(diào)節(jié)，并經(jīng)消除系統(tǒng)滯后延時(shí)后再以當(dāng)時(shí)應(yīng)流量調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置的驅(qū)動(dòng)電流值為Ix反復(fù)重復(fù)上述調(diào)節(jié)過程直至降雨結(jié)束。算法子程序軟件流程框圖為：
評價(jià)： 這種新型閉環(huán)反饋逼近控制算法可在任意降雨控制狀態(tài)下啟動(dòng)控制算法，即可在自動(dòng)控制與手動(dòng)操作之間隨時(shí)任意切換。在考慮調(diào)控貫性的情況下，Ix- Ix0= Imax*（Yx- Y0）/Ymax，當(dāng)前雨強(qiáng)Yx與實(shí)驗(yàn)要求雨強(qiáng)Y0差異較大時(shí)，流量調(diào)節(jié)閥逼近實(shí)驗(yàn)要求雨強(qiáng)Y0的調(diào)節(jié)步長（Ix- Ix0）/10也大，下次再以新的當(dāng)前雨強(qiáng)Yx逼近實(shí)驗(yàn)要求雨強(qiáng)Y0，當(dāng)Yx與Y0越接近，反復(fù)逼近調(diào)節(jié)步長越越小，這樣不但調(diào)控速度快而且Y0控制平穩(wěn)。
便攜式人工降雨模擬器
2、控制系統(tǒng)軟件原理
該系統(tǒng)采用全開放式中文菜單操作軟件系統(tǒng)，現(xiàn)場選擇參數(shù)、系統(tǒng)滯后校正延時(shí)、流量調(diào)節(jié)閥/自計(jì)雨量計(jì)特性參數(shù)、降雨過程曲線等可在降雨過程中隨時(shí)重新修正。該軟件具有系統(tǒng)調(diào)試子菜單，它只在人工調(diào)節(jié)極值雨強(qiáng)Ymax時(shí)顯示流量調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)電流極值Imax，可方便得到閉環(huán)反饋逼近控制算法參數(shù)。該軟件還具有可顯示各個(gè)雨量計(jì)、平均值，設(shè)定值的過程曲線、實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果數(shù)顯，設(shè)定參數(shù)輔助提示，異常情況關(guān)泵、結(jié)果文本輸出等功能。流程框圖如下：
評價(jià)： 該系統(tǒng)軟件采用全開放式設(shè)計(jì)，開關(guān)狀態(tài)、降雨區(qū)設(shè)置、雨量計(jì)設(shè)置等現(xiàn)場參數(shù)可依據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)置，以適應(yīng)于各種不同降雨區(qū)?，F(xiàn)場條件參數(shù)、測量結(jié)果實(shí)時(shí)數(shù)顯，過程曲線顯示。軟件可在任意情況下轉(zhuǎn)入自動(dòng)控制狀態(tài)，即手動(dòng)控制可任意中斷插入控制過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可多種方式文本輸出。
3、技術(shù)指標(biāo)
1、 可直接使用于任何降雨區(qū)控制。
2、 調(diào)節(jié)時(shí)間<30S。
3、 穩(wěn)態(tài)誤差<5%。
4、 控制降雨雨強(qiáng)變化范圍20---150mm/h。
5、 zui大連續(xù)降雨時(shí)間99999秒。
四、降雨系統(tǒng)參數(shù)
1.主要技術(shù)指標(biāo)
本系統(tǒng)主要用于模擬降雨實(shí)驗(yàn)，雨量的測量和降雨雨強(qiáng)的控制。系統(tǒng)可將雨量計(jì)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以數(shù)字形式顯示當(dāng)前雨量。
系統(tǒng)適用于模擬降雨等環(huán)境實(shí)驗(yàn)室。
1、雨量筒承雨口內(nèi)徑： Φ200
2、雨量筒分辨力： 0.5mm
3、雨量計(jì)工作電壓： DC5V
4、主控制器工作電壓： AC220V 50Hz
5、顯示屏工作電壓： DC24V
6、信號采集器工作電壓： DC24V
7、傳感器通訊方式： 有線
8、各板卡間通訊方式： RS485
9、上位機(jī)與下位機(jī)通訊方式： RS232
10、降雨區(qū)閥門控制： 4~20mA DC
2.控制臺系統(tǒng)測控組成圖：
五、 系統(tǒng)主要部件及技術(shù)指標(biāo):
類別 序號 名 稱 型號 數(shù)量 技術(shù)指標(biāo)
軟件 1 系統(tǒng)自控軟件 綠色 1套 目前zui為流行的綠色軟件，不需安裝，直接運(yùn)行。點(diǎn)對點(diǎn)的控制硬件。雨強(qiáng)顯示精度為0.1，即顯示為000.0的。并導(dǎo)出格式為表格式。使用Access數(shù)據(jù)庫。
2 硬件系統(tǒng)組態(tài) 運(yùn)行環(huán)境 1項(xiàng) 為硬件環(huán)境定制軟件運(yùn)行環(huán)境，使得硬件與軟件間的有機(jī)配合工作。
降
雨管路系統(tǒng) 1 噴頭 F123/8 27只 大中小三種雨滴型號，分別為1.5、2.0、2.5三種，每種15個(gè)只分別安裝在五路系統(tǒng)上。
2 管路及分水系統(tǒng) 熱渡管 1套 熱電渡管，管徑為40MM，立柱式的架設(shè)。降雨層面分成三個(gè)層面?？傮w五路系統(tǒng)，每種系統(tǒng)的一路和另一路對應(yīng)成疊加降雨方式。
蓄水罐 1只 熟塑料制作，總承水重量為1.5噸。
3 雨量計(jì) 南水 1臺 *南京水紋研究所出品，目前是中國zui為準(zhǔn)確的雨量計(jì)，誤差率在4%左右
4 流量調(diào)節(jié)閥 日本、西儀 1臺 西安匯源儀表有限公司出廠，型號為HYDDF-40-02.控制模塊系日本進(jìn)口。調(diào)節(jié)精度為0.1.法蘭式的接頭。
5 電磁管路開關(guān) 直徑25 27只 江蘇電磁閥門公司生產(chǎn)，電磁閥，承受水壓為0.8MP，工作電壓為220V，50HZ，管徑為25MM，內(nèi)絲式的接頭。
6 過濾器 南閥 1只 不銹剛過濾器，將過濾網(wǎng)更換為60目的，有效的擋住雜質(zhì)。
7 水泵及管線 2KW/40 1 水泵為杭州生產(chǎn)產(chǎn)品，工作電壓為220V,或380V均可，流量為8立方每小時(shí)左右，揚(yáng)程為18米左右，40外接管徑，所有管線均為國標(biāo)。
電控系統(tǒng) 1 模擬降雨自動(dòng)控制中心 單片機(jī) 1 整體降雨系統(tǒng)的控制中心，三路開關(guān)量信號，卡版接入式，通信串口為232或485式的接頭，板子的制作，線路圖的排布，按設(shè)計(jì)方案排布。
表頭 1 雨強(qiáng)顯示表，倒計(jì)時(shí)顯示表，開度顯示表，均為八字表頭，精度為0.1即顯示為：000.0。
柜子數(shù)據(jù)線 1 柜子為南京華龍電子商城定制，外型美觀大方，外接為插入式，使用及方便。端子排接頭為標(biāo)準(zhǔn)式。
電子電調(diào)器 1 有西安匯源儀表公司出廠，定位調(diào)節(jié)電動(dòng)閥門的開度，從而調(diào)節(jié)出相應(yīng)的雨強(qiáng).
2 控制電柜 上世 1 空氣一關(guān)，接觸器，繼電器等，均為國標(biāo)。
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