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积雪测量系统

日期:2020-02-28 20:34
浏览次数:31
摘要: 一、可测量参数 1. 雪深 2. 雪密度 3. 雪水当量 4. 雪中含水量和含冰量 自动的、连续的测量雪的相关状态是非常困难的,需要记录大量的参数才能确保数据的可靠性。除此之外,因为雪在空间上和时间上都有非常大的可变性。直到现在,仅仅可以采用正点准时测量相关参数。积雪分析系统(SPA)是一个**性的雪测量系统,是目前世界上唯壹的一个可以连续的、自动的测量所有的和雪相关的参数,比如雪深,雪密度,雪水当量,以及雪中含水量和含冰量。正是由于这些特点,系统可以收集大量的积雪状态信息。SP...

一、可测量参数

1. 雪深

2. 雪密度

3. 雪水当量

4. 雪中含水量和含冰量

自动的、连续的测量雪的相关状态是非常困难的,需要记录大量的参数才能确保数据的可靠性。除此之外,因为雪在空间上和时间上都有非常大的可变性。直到现在,仅仅可以采用正点准时测量相关参数。积雪分析系统(SPA)是一个**性的雪测量系统,是目前世界上唯壹的一个可以连续的、自动的测量所有的和雪相关的参数,比如雪深,雪密度,雪水当量,以及雪中含水量和含冰量。正是由于这些特点,系统可以收集大量的积雪状态信息。SPA 可以提供当前的,正时的数据延迟收集。系统的安装有好几种可能性,主要根据用户的需要而定。此外,系统还可以帮助减少在寒冷区域居住的人群由于降雪所带来的危险,并且可以降低人力收集所产生的资源成本。

SPA 传感器的测量原理

二、传感器测量

1. 无雪盖冰层引起的测量误差

2. 简单方便安装

3. 自动的、连续的测量

4. 传感器非常节能

5. 两段测量之间系统处于待机状态

6. 非常适合太阳能供电

三、系统配置需求

1. 雪盖信息

2. 雪深信息

3. 延伸信息,*多可以使用4 个SPA 传感器测量


测量原理

雪深传感器的原理是,在传感器和雪表面之间,通过超声波的传输时间计算雪深。温度对测量产生的影响,通过自动温度补偿解决。

介电常数测量

雪的组成有三个部分,包括冰,水,和空气。不同的内容会产生不同的测量影响,这些不同的物质有不同的介电常数。采用一个平坦的带状传感器(SPA 传感器),并且使用至少两个波段,消除由于单独物质带来的影响。液态水含量,冰含量,雪密度及雪水当量在积雪中,比容相当于液态水和冰的含量。通过这些信息,我们可以计算出雪的密度。综合雪密度和雪深,我们可以定义出雪水当量。

系统安装

SPA 系统的安装非常简便,移动到一个新的位置也可以重新安装,甚至在山坡上也可以实现安装。雪深传感器通过一个横臂被固定在系统的主杆上,SPA 传感器的一边通过悬挂也固定在系统的主杆上,另外一边通过地锚固定在土壤中。传感器的长度在3 至10 米之间可变。SPA 系统的中心部分是测量和控制设备,用来分析输入数据,并通过RS-232 通讯接口传输至数据采集器。

应用范围

在一些水电公司,以及政府防汛防洪部门,需要对水资源进行严密的监控,对水的收集,以及对融雪水量大小的预计都非常的重要,通过这些测量反馈,可以预防洪水。在农业领域和采矿领域,可以消除由于融雪产生的水渗透至土壤或地下所产生的影响。

积雪里面的液态水含量,以及融雪水含量,饱和度都是可以被估计出来。现在,我们可以通过SPA 系统测量出这些参数。因此,系统可以为水文设计提供非常重要的更新信息。此外,这些信息对于融雪模型也是非常重要的,参比一些远程遥测数据。SPA 可以在地面进行控制,完成标定。雪密度和雪中液态水含量对于处于湿状态的雪容易产生的雪崩风险评估来讲都是非常重要的参数,SPA 可以帮助改善测量单位的数据质量和密度,因此,系统可以增加生活在高山地区的人群和错落的安全。无冰层影响。在积雪中,雪枕通常情况下会由于冰层产生一些问题。这种现象是由于该区域的的雪的融合和冰冻反复发生产生的冰层引起的,这样就会对测量结果产生一定的影响,SPA 系统不会由于冰层而产生这样的影响。根据需要安装系统SPA 系统*大可以安装四个SPA 传感器,具体安装的数量根据用户的需要而定。传感器可以有一定的倾斜度,或者与积雪场保持水平。这几种不同可能的安装方式可以优化需求信息。

剖面

SPA 传感器的被安装至水平位置,这样可以增加测量雪的剖面密度和液态水含量。通过这种方法,可以测量出可能存在的正在运动的融雪水状况,并且可以产生一个雪密度廓线。

面积

多个 SPA 传感器可以安装成星状,传感器的测量值可以进行平均,从而提供一个立体范围状况,而且还可以标定远程遥测数据。


系统组成

SPA 传感器可安装1至4个传感器

传感器长度3至 10 米防水的、抗紫外的平带,包括三个宽的铜线测量区域的深入深度为 4 厘米SPA 传感器的悬挂机械固定倾斜安装的传感器扮演了一个位移传感器,改善了传感器的测量长度测量和控制单元阻抗分析仪测量沿着 SPA 传感器的复数阻抗扩展板控制,使得控制可以在多个传感器之间转换,连接至雪深传感器控制单元用于测量计算雪的相关参数,RS-232 串口通讯,ASCII 数据格式雪深传感器超声波雪深传感器,结合温度补偿

可选择组件

*大可整合两个传感器用于测量温度(雪温,土壤温度,表面温度)

主杆和机械部件

电源

数据采集器和数据传输


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