提高单翻斗雨量计测量精度及可靠性的装置及其使用方法

摘要

本发明公开一种提高单翻斗雨量计测量精度及可靠性的装置及其使用方法。采用轻质合金材料取代传统的不锈钢制作翻斗，且在雨量计集水侧表面喷塗特氟龙；增设由微型阀门、阀门启闭装置、旁路导流管组成的消减器差系统；两支错位布置的单干簧管构成的双干簧管替代传统的单干簧管；采用两个双干簧管互校祘法处理干簧管输出的开关信号；数字雨量值通过组网方便的低功耗ZigBee无线方式传输。本发明减少了测量过程中的器差及湿润损失，解决了单干簧管易受环境磁干扰产生误动作的缺陷提升了雨量计的可靠性；数字雨量值通过低功耗ZigBee无线方式传输，组网方便。

权利要求

1. 一种提高单翻斗雨量计测量精度及可靠性的装置，其特征在于，它包括翻斗雨量

传感器和信号采集处理通信单元（13）；翻斗雨量传感器包括阀门启闭装置（1）、双干簧管（2）、簧管板（3）、翻斗（4）、磁钢（5）、调节螺钉（6）、进水漏斗（7）、圆水泡（8）、翻斗支承轴承（9）、微型阀门（10）、旁路导流管（11）；阀门启闭装置（1）的上下端分别与翻斗（4）、微型阀门（10）相连；翻斗（4）支承在轴承（9）上，翻斗（4为中间隔板隔开的两个对称的左右斗室，左右斗室的侧壁分别设一块磁钢（5），2个双干簧管（2）分别安装在翻斗（4）左右斗室的簧管板（3）上、组成双干簧管的两个单簧管错位安放，双干簧管（2）安装在翻斗（4）斗室翻倒时磁钢（5）运动划过的圆弧路径的中点，双干簧管（2）的输出端与信号采集处理通信单元（13）的输入端相连；翻斗（4）侧壁上的磁钢（5）随翻斗翻动，磁钢从干簧管旁扫过，使干簧管通断状态发生变化；翻斗（4）每翻倒一次，双干簧管（2）便接通一次，输出一组开关信号至信号采集处理通信单元（13），代表一个分辨精度值的降雨量；翻斗（4）的左、右两个斗室轮流处于进水漏斗（7）出水管的出水口处承接雨水、称重、计量；微型阀门（10）位于进水漏斗（7）出水管底部向上2cm处，旁路导流管（11）的上端与进水漏斗（7）出水管顶部侧壁相通，旁路导流管（11）的下端与进水漏斗（7）出水管底部侧壁相通，调节螺钉（6）和圆水泡（8）安装在翻斗雨量传感器的底部，用于保证水平度；信号采集处理通信单元（13）包括第一开关信号采集模块（21）、第二开关信号采集模块（22）、第三开关信号采集模块（23）、第四开关信号采集模块（24）、数据处理模块和射频通信模块；4个单干簧管输出的开关信号分别与4个开关信号采集模块相连、信号采集模块与数据处理模块和射频通信模块相连。

2. 根据权利要求1所述的一种提高单翻斗雨量计测量精度及可靠性的装置，其特征

在于，所述的翻斗雨量传感器由铝镁轻质合金材料制作，所述的进水漏斗（7）和翻斗（4）的集水侧表面喷涂10微米的特氟龙涂层（12）。

3. 根据权利要求1所述的一种提高单翻斗雨量计测量精度及可靠性的装置，其特征

在于，所述的阀门启闭装置（1）、微型阀门（10）、旁路导流管（11）组成消减器差系统；阀门启闭装置（1）是一个带弹簧的机械连杆机构，当翻斗（4）翻倒时，翻斗（4）利用自身的重量带动机械连杆机抅关闭阀门；当翻斗（4）翻倒后再转过φ角，φ角为翻斗雨量传感器翻斗（4）的左右斗室状态转换时间△t所转过的角度，阀门启闭装置（1）因弹簧的回复特性再次开启阀门；△t时间内暂存在进水漏斗内的雨水、后续承接的雨水，汇总导入另一个斗室、直至该斗室的雨水量达设计感量，复现第一个斗室的翻倒过程，周而复始；阀门启闭装置（1）和微型阀门（10）正常工作时，旁路导流管（11）不起作用；一旦阀门启闭装置（1）失效或微型阀门（10）堵塞时，雨水经旁路导流管（11）绕过微型阀门（10）直接流入翻斗（4）的斗室称重、计量，此时消减器差系统功能的缺失将使测量精度下降，但附设的旁路导流管（11）却使翻斗雨量传感器的基本测量功能得以维系。

说明书

提高单翻斗雨量计测量精度及可靠性的装置及其使用方法

[0001] 技术领域

[0002] 本发明属翻斗式雨量计技术范畴，特别是指立足现有单翻斗雨量计的架构、改进雨量计测量精度提高可靠性的技术和方法。

背景技术

[0003] 降雨量是水文、气象的基本要素，其测量值对工农业生产、防汛减灾等均具有重要3 3
的指导意义。我国水资源总量28124亿m，居世界第5位；人均拥有2163m，仅相当于世界人均量的1/4，全球排序表中位列100位以后。随着我国经济的高速发展和生活品质的持续提高，现有的水资源供给量难以支撑不断增长的需求量；降雨量是水资源评估的关键因素、也是水循环和水平衡的重要参数，水资源潜能的挖掘有赖于精确降雨量的测量数据。检测降雨量的专用仪器是雨量计，雨量计的准确度是检测精度的技术保证。

[0004] 1953年，自动检测降雨量的国产虹吸式雨量计问世，迅速取代传统的人工雨量计而得到广泛应用；但虹吸式雨量计需经换算才能获得降雨强度、模拟量记录方式不适应水文、气象信息的自动化要求，另外测量精度有待提高。1983年，重庆水文仪器厂推出国内首台商品化翻斗式雨量计；目前，水文站通常配备单翻斗雨量计；出于测量精度的考量，气象站大多使用较单翻斗精度更高的双翻斗雨量计，但仪表的结构复杂度、运维工作量和费用均在单翻斗之上。翻斗式雨量计结构简单，以脉冲电信号形式呈现降雨量，便于远距离传输，为有线远传和无线遥测提供了方便；翻斗式雨量计诞生至今，始终占据着雨量计的主导地位。尽管不乏挑战者，即采用新原理的雨量传感器：如基于电容、电阻、超声波、光学等感知雨量的传感器；皆因挑战者的综合指标(对环境的要求、电源的供给、测量精度、总体拥有成本(TCO)等)较翻斗式逊色，尚无法撼动翻斗式雨量计的主导地位。

[0005] 翻斗式雨量计由翻斗雨量传感器和数据采集处理传输单元两部分组成，数据采集处理传输单元简称数采单元。现有技术条件下，数采单元技术较为成熟度，能满足雨量观测的要求；问题在于翻斗雨量传感器的计量误差较大。翻斗式雨量计的传感器是一个翻斗式机械双稳态称重机构--采用中间隔板隔开的两个完全对称的三角形容器(斗室)，中间隔板可绕水平轴转动、类似于跷跷板的原理，经三十年的不断完善、翻斗式传感器的整体架构也已相当完美；雨水流入翻斗的过程实质上是传感器对雨强信号按一定面积进行积分的过程，积分值就是翻斗的容量，亦称雨量传感器的分辨率。雨水注入翻斗的左斗室，当所接雨水容积达到预定值时，借助重力左斗室在t1时刻翻倒，并从接水状态向等待状态过渡，右斗室则从等待状态向接水状态过渡；t2时刻雨水注入右斗室，当接水量达到预定值时，右斗室翻倒，右斗室从接水状态进入重返等待状态的过渡，左斗室则从等待状态向接水状态过渡；周而复始。翻斗式雨量计的翻斗侧壁上装有磁钢、它随翻斗翻动，翻斗翻倒时磁钢从干簧管旁扫过，使干簧管通断状态发生变化；即翻斗每翻倒一次，干簧管便接通一次，送出一个开关信号(脉冲信号)，一个脉冲代表传感器一个分辨精度值的降雨量。

[0006] 翻斗雨量计在水文、气象站的长期使用过程中，由于计量原理和仪表结构方面的固有局限性，充分暴露出设计缺陷。首先，测量误差随雨强变化而变化：强降雨时为正偏差、且偏差值随降雨强度的增强而增大；弱降雨时为负偏差，在小雨频繁的干旱地区负偏差甚至高达10％以上。其次，多年的雨量测量实践表明：因传感器发信器件即干簧管的故障，造成的降雨量数据缺测虽属较小概率事件，但后果往往是灾难性的；面对环境的磁干扰，干簧管还存在误动作现象，从而产生降雨量的计量误差。翻斗雨量计的瑕疵直接影响了测量数据的质量。

发明内容

[0007] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种立足现有单翻斗雨量计架构、改进测量精度提高可靠性的技术和方法。针对现有翻斗雨量传感器的计量误差随雨强变化且精度欠佳：强降雨时为正偏差，小雨频繁的干旱地区呈负偏差；雨量传感器发信器件(干簧管)的可靠性不能满足高可靠雨量测量的要求，发信器件易受环境的磁干扰产生误动作等缺陷；逐一提出相应的改进方案。

[0008] 提高单翻斗雨量计测量精度可靠性的装置，包括翻斗雨量传感器和信号采集处理通信单元；翻斗雨量传感器包括阀门启闭装置、磁钢、簧管板、翻斗、双干簧管、调节螺钉、进水漏斗、圆水泡、翻斗支承轴承、微型阀门、旁路导流管；阀门启闭装置的上下端分别与翻斗、微型阀门相连；翻斗支承在轴承上，翻斗为中间隔板隔开的两个对称的左右斗室，左右斗室的侧壁分别设一块磁钢，2个双干簧管分别安装在翻斗左右斗室的簧管板上、组成双干簧管的两个单簧管错位安放，双干簧管安装在翻斗斗室翻倒时磁钢运动划过的圆弧路径的中点，双干簧管的输出端与信号采集处理通信单元的输入端相连；翻斗侧壁上的磁钢随翻斗翻动，磁钢从干簧管旁扫过，使干簧管通断状态发生变化；翻斗每翻倒一次，双干簧管便接通一次，输出一组开关信号至信号采集处理通信单元，代表一个分辨精度值的降雨量；翻斗的左、右两个斗室轮流处于进水漏斗出水管的出水口处承接雨水、称重、计量；微型阀门位于进水漏斗出水管底部向上2cm处，旁路导流管的上端与进水漏斗出水管顶部侧壁相通，旁路导流管的下端与进水漏斗出水管底部侧壁相通，调节螺钉和圆水泡安装在翻斗雨量传感器的底部，用于保证水平度；数据采集处理传输单元包括第一开关信号处理模块
21、第二开关信号处理模块22、第三开关信号处理模块23、第四开关信号处理模块24、数据处理模块和射频模块。

[0009] 所述的数据处理模块和射频模块为CC2430数据处理模块和射频模块，结构如下：集成芯片的引脚20、7、47、41相连后与数字电路电源DVDD_3.3V、电容C411、电容C71的一端相连，电容C411及电容C71的另一端接地；引脚42与电容C421的一端相连，电容C421的另一端接地；引脚10与电容C678的一端、电阻R406、按键S1的一端相连，电容C678及按键S1的另一端接地，电阻R406的另一端与数字电路电源DVDD_3.3V相连；引脚23与数字电路电源DVDD_3.3V及电容C231的一端相连，电容C231的另一端接地；引脚24与模拟电路电源VCC1.8及电容C241的一端相连，电容C241的另一端接地；引脚26与电阻R261的一端相连，电阻R261的另一端接地；引脚22与电阻R221的一端相连，电阻R221的另一端接地；引脚19与晶振X1及电容C191的一端相连，晶振X1的另一端与引脚21及电容C121的一端相连，电容C191及电容C121的另一端均接地；引脚44与晶振X2及电容C441的一端相连，晶振X2的另一端与引脚43及电容C431的一端相连，电容C441及电容C431的另一端均接地；引脚34与电感L2及电感L5的一端相连，电感L4及电感L1的一端和电感L5的另一端相连，引脚33与电感L1的另一端相连，引脚32与电感L2及电感L4的另一端相连，电感L3的一端与电容C63的一端相连，电容C63的另一端与天线ANT1相连；引脚25、27、
28、29、30、31、35、36、37、38、39、40与模拟电路电源VCC1.8、电容C11、电容C101、电容C371的一端相连，电容C11、电容C101、电容C371的另一端接地。

[0010] 所述的翻斗雨量传感器由铝镁轻质合金材料制作，所述的进水漏斗和翻斗的集水侧表面喷塗10微米的特氟龙涂层。

[0011] 所述的微型阀门、阀门启闭装置、旁路导流管组成消减器差系统；阀门启闭装置是一个带弹簧的机械连杆机构，当翻斗翻倒时，翻斗利用自身的重量带动机械连杆机抅关闭阀门；当翻斗翻倒后再转过φ角，即翻斗雨量传感器翻斗的左右斗室状态转换时间△t所转过的角度，阀门启闭装置因弹簧的回复特性再次开启阀门；△t时间内暂存在进水漏斗内的雨水、后续承接的雨水，汇总导入另一个斗室、直至该斗室的雨水量达设计感量，复现第一个斗室的翻倒过程，周而复始；阀门启闭装置和微型阀门正常工作时，旁路导流管不起作用；一旦阀门启闭装置失效或微型阀门堵塞时，雨水经旁路导流管绕过微型阀门直接流入翻斗的斗室称重、计量，此时消减器差系统功能的缺失将使测量精度下降，但附设的旁路导流管却使翻斗雨量传感器的基本测量功能得以维系。

[0012] 一种提高单翻斗雨量计测量精度可靠性的装置的使用方法，翻斗的左、右两个斗室轮流处于进水漏斗出水管的出水口处承接雨水、称重、计量：令t1时刻位于进水漏斗出水口正下方的左斗室雨水量达到设计感量，左斗室翻倒，带动阀门启闭装置关闭微型阀门，经过△t＝t2—t1时间，即t2时刻右斗室转至进水漏斗出水口的正下方，翻斗带动阀门启闭装置开启微型阀门；△t时间内暂存在进水漏斗内的雨水、t2时刻后承接的雨水，一起导入右斗室、直至右斗室的雨水量达设计感量，复现左斗室翻倒过程，周而复始；翻斗侧壁上的磁钢随翻斗翻动，磁钢从双干簧管旁扫过，使干簧管通断状态发生变化；翻斗每翻倒一次，干簧管便接通一次，输出一组开关信号至信号采集处理通信单元，代表一个分辨精度值的降雨量；一个双干簧管中第一单干簧管的开关输出信号经光电隔离U1、R4和Cl滤波、运放U2和U3缓冲、最后与CC2430的第21脚相连，CC2430读取双干簧管中第一单干簧管输出的开关信号；双干簧管中第二单干簧管错时输出的信号接入CC2430的第22脚，另一个双干簧管的输出信号则分别接入CC2430的第23、24脚；CC2430处理两个双干簧管的输出开关信号、形成雨量数据，经CC2430射频模块发送至水文、气象站的ZigBee协调器。

[0013] 两个双干簧管输出开关信号过程如下，开关信号经CC2430数据处理模块后输出雨量数据和双干簧管工况；CC2430数据处理模块采用两个双干簧管互校算法，即判断干簧管的工况、按干簧管工况分四种模式：左右斗室双干簧管正常，左斗室双干簧管故障、右斗室双干簧管正常，左斗室双干簧管正常、右斗室双干簧管故障，左右斗室双干簧管故障-处理双干簧管输出的开关信号；CC2430数据处理模块输出数字雨量值和干簧管工况，通过经CC2430射频模块发送至水文、气象站的ZigBee协调器；翻斗左或右斗室的一个双干簧管由两支错位布置的单干簧管构成，当且仅当检测到一支单干簧管吸合、然后再检测到另一支单干簧管吸合，才认为信号有效；将上述开关信号处理方法拓展为双干簧管工况的判据：成对的两支单干簧管先后吸合为正常工况、否则为故障工况，即单干簧管视其是否输出开关信号判定工况，根据不同的工况，按不同的模式处理干簧管输出的开关信号；根据干簧管工况，按四种模式处理干簧管开关信号的具体步骤如下：

[0014] 1)左右斗室双干簧管正常：左斗室双干簧管两支错位布置的单干簧管先后吸合、输出一对错时的开关信号，作为雨量计一个感量的降雨值；右斗室亦然；

[0015] 2)左斗室双干簧管故障、右斗室双干簧管正常：以右斗室双干簧管的开关信号为基准，在读取右斗室双干簧管两次上传的组开关信号之间，读取左斗室双干簧管的开关信号，根据左斗室双干簧管的工况进一步细分、按细分类的处理流程如下：

[0016] 2-1)两支单干簧管均无法吸合或无法弹开：数据处理模块将右斗室一个感量的降雨值乘2上传，屏蔽左斗室双干簧管的开关信号，上传左斗室双干簧管的故障；

[0017] 2-2)一支单干簧管正常、另一支故障：屏蔽故障工况的单干簧管开关信号，只读正常工况的单干簧管开关信号，数据处理模块舍弃双干簧管、按单干簧管开关信号处理，上传一个感量的降雨值和左斗室双干簧管的故障；

[0018] 3)左斗室双干簧管正常、右斗室双干簧管故障：同2)；

[0019] 4)左右斗室双干簧管故障：尽可能维系基本测量功能；

[0020] 4-1)左右斗室双干簧管的两支单干簧管均无法吸合或无法弹开：上传报警；

[0021] 4-2)左斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障，右斗室双干簧管的两支单干簧管均失效：屏蔽故障工况的单干簧管开关信号，只读正常工况的单干簧管开关信号，数据处理模块舍弃双干簧管、按单干簧管开关信号采集降雨值；数据处理模块将左斗室一个感量的降雨值乘2上传，上传双干簧管的故障；

[0022] 4-3)右斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障，左斗室双干簧管的两支单干簧管均失效：同4-2)；

[0023] 4-4)左斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障，右斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障：屏蔽故障工况的单干簧管开关信号，只读正常工况的单干簧管开关信号，数据处理模块舍弃双干簧管、按单干簧管开关信号采集降雨值；数据处理模块上传一个感量的降雨值，上传双干簧管的故障。

[0024] 本发明的有益效果如下：

[0025] 轻质合金材料制作翻斗、雨量计集水侧表面喷塗特氟龙，减少了雨量计的湿润损失及测量过程中的器差；增设的消减器差系统减少了雨量计的器差，即使阀门启闭装置或微型阀门失效，旁路导流管仍能维系翻斗雨量计的基本测量功能；两支错位布置的单干簧管构成双干簧管的技术，解决了单干簧管易受环境磁干扰产生误动作的缺陷；两个双干簧管互校算法处理干簧管输出的开关信号，提升了雨量计的可用性和可靠性；数字雨量值通过低功耗ZigBee无线方式传输，组网方便。

附图说明

[0026] 图1是单翻斗雨量计的结构示意图；

[0027] 图2是雨量计的翻斗示意图；

[0028] 图3是雨量计的消减器差系统原理图；

[0029] 图4是雨量计的数采单元框图；

[0030] 图5是两个双干簧管输出开关信号生成雨量数据的互校算法流程图。

[0031] 阀门启闭装置1、双干簧管2、簧管板3、翻斗4、磁钢5、调节螺钉6、进水漏斗7、圆水泡8、翻斗支承轴承9、微型阀门10、旁路导流管11、特氟龙涂层12、信号采集处理通信单元13。

具体实施方式

[0032] 如图1所示，单翻斗雨量计包括翻斗雨量传感器和信号采集处理通信单元(简称数采单元)两部分；单翻斗雨量计传感器由下连出水管的进水漏斗7、磁钢5、簧管板3、翻斗(中间隔板隔开的两个对称斗室)4、两个双干簧管2、调节螺钉6、圆水泡8、翻斗支承轴承9、微型阀门10、旁路导流管11、阀门启闭装置1组成；调节螺钉和圆水泡是雨量计安装位置水平度的技术保障；翻斗的两个斗室各配置一个双干簧管2，双干簧管2的输出端与数采单元的输入端相连。翻斗4的左、右两个斗室轮流处于进水漏斗出水管的出水口处承接雨水、称重、计量：令t1时刻位于进水漏斗出水口正下方的左斗室雨水量达设计感量、左斗室翻倒，带动阀门启闭装置关闭微型阀门；经△t＝t2—t1时间到t2时刻右斗室转至进水漏斗出水口的正下方，翻斗带动阀门启闭装置开启微型阀门；△t时间内暂存在进水漏斗内的雨水、t2时刻后承接的雨水，一起导入右斗室、直至右斗室的雨水量达设计感量，复现左斗室翻倒过程；周而复始；翻斗侧壁上的磁钢5随翻斗翻动，磁钢5从干簧管旁扫过，使干簧管通断状态发生变化；翻斗每翻倒一次，干簧管便接通一次，输出一组开关信号(两个错时的脉冲信号)至数采单元，代表一个分辨精度值的降雨量。

[0033] 如图2、图1所示，雨量计的翻斗4支承在轴承9上，由中间隔板隔开的两个对称斗室构成；当斗室内的水量达设计感量时，翻斗4借助雨水重力翻转。雨量计翻斗选择铝镁轻质合金材料制作，进水漏斗7和斗室的集水侧表面喷塗10微米的特氟龙(Polytetrafluoroetylene，简称Teflon)。特氟龙是表面能极小的固体材料，具有优异的不粘性(既不亲油、亦不亲水，不易被湿润，表面易清洗)、滑动性、抗湿性；特氟龙塗层减少了雨量计的湿润损失，降低了干旱地区雨量测量值的过大负偏差；另一方面，翻斗泼水时特氟龙有助于克服水的表面张力、加速泼水进度和泼净度，消除倒水斗室留有尾水计入下一次降雨量的误差。轻质合金材料制作雨量计的翻斗，翻斗质量只有常规不锈钢材质的1/3左右；以JDZ-1型单翻斗雨量计为例，设计感量3.14g(对应0.1mm降雨量)，不锈钢材质的翻斗质量100g、铝镁合金喷塗特氟龙的翻斗质量仅33g。

[0034] 翻斗的翻转方程式可表示为：

[0035] M＝J·dw/dt

[0036] 式中

[0037] M--翻斗斗室雨水的翻转力矩；

[0038] J--翻斗的转动惯量；

[0039] W--翻斗的翻转角速度；

[0040] t--翻斗的翻转时间。

[0041] 由上式可知，对某一特定感量的雨量计，M为一确定值；轻质合金材料制作翻斗，dw翻斗的转动惯量J减小；/dt按反比例增大，则翻斗式机械双稳态称重机构的状态转换耗时△t减小，状态转换过程中多计的雨量ΔW随之减小(△t、ΔW的定义参阅“背景技术”第
5段的论述)，即减小了翻斗雨量计捡测过程中的器差。

[0042] 如图3所示，雨量计消减器差的系统由微型阀门10、阀门启闭装置1、旁路导流管组成11；微型阀门位于进水漏斗出水管7底部向上2cm处，旁路导流管的一端与进水漏斗出水管顶部侧壁相通、另一端与进水漏斗出水管底部侧壁相通，阀门启闭装置的上下端分别与翻斗4、微型阀门10相连；微型阀门选用微型球阀，型号WDF006M；阀门启闭装置1是一个带弹簧的机械连杆机抅，当翻斗翻倒时，翻斗利用自身的重量带动机械连杆机抅关闭阀门；当翻斗翻倒后再转过φ角(翻斗式双稳态称重机构斗室状态转换时间△t所转过的角度)，阀门启闭装置因弹簧的回复特性再次开启阀门；△t时间内暂存在进水漏斗内的雨水、后续承接的雨水，汇总导入另一个斗室、直至该斗室的雨水量达设计感量，复现第一个斗室的翻倒过程；周而复始。阀门启闭装置和微型阀门正常工作时，旁路导流管不起作用；一旦阀门启闭装置失效或微型阀门堵塞时，雨水经旁路导流管绕过微型阀门直接流入翻斗雨量计的斗室称重、计量，此时阀门消减器差功能的缺失将使测量精度下降，但附设的旁路导流管却使翻斗雨量计的基本测量功能得以维系，旁路导流管提高了雨量计的可用性和可靠性。

[0043] 如图4所示，雨量计的数采单元包括两个双干簧管的4个开关信号处理模块(图中为其中的一个)、CC2430数据处理模块和射频模块；翻斗左斗室的侧壁单设一块磁钢，簧管板相应位置上专配一个双干簧管、构成双干簧管的两支单干簧管错位布置，翻斗右斗室的情况亦然；考虑表述的简洁性，以下论述除有特别说明，仅围绕左斗室展开；双干簧管中第一单干簧管的开关输出信号经光电隔离U1、R4和Cl滤波、运放U2和U3缓冲、最后与CC2430的第21脚相连，CC2430读取双干簧管的单干簧管1输出的开关信号；双干簧管中第二单干簧管开关错时输出的信号(第一、第二单干簧管采用错位布置)经第二个信号采集模块接入CC2430的第22脚，第二个双干簧管的输出信号则分别接入CC2430的第23、24脚；CC2430处理两个双干簧管的输入开关信号形成雨量数据，经CC2430射频模块发送至水文、气象站的ZigBee协调器。

[0044] CC2430数据处理模块和射频模块遵循ZigBee无线通信协议(IEEE802.15.4)，CC2430集成芯片的引脚20、7、47、41相连后与数字电路电源DVDD_3.3V、电容C411、电容C71的一端相连，电容C411及电容C71的另一端接地；引脚42与电容C421的一端相连，电容C421的另一端接地；引脚10与电容C678的一端、电阻R406、按键S1的一端相连，电容C678及按键S1的另一端接地，电阻R406的另一端与数字电路电源DVDD_3.3V相连；引脚23与数字电路电源DVDD_3.3V及电容C231的一端相连，电容C231的另一端接地；引脚24与模拟电路电源VCC1.8及电容C241的一端相连，电容C241的另一端接地；引脚26与电阻R261的一端相连，电阻R261的另一端接地；引脚22与电阻R221的一端相连，电阻R221的另一端接地；引脚19与晶振X1及电容C191的一端相连，晶振X1的另一端与引脚21及电容C121的一端相连，电容C191及电容C121的另一端均接地；引脚44与晶振X2及电容C441的一端相连，晶振X2的另一端与引脚43及电容C431的一端相连，电容C441及电容C431的另一端均接地；引脚34与电感L2及电感L5的一端相连，电感L4及电感L1的一端和电感L5的另一端相连，引脚33与电感L1的另一端相连，引脚32与电感L2及电感L4的另一端相连，电感L3的一端与电容C63的一端相连，电容C63的另一端与天线ANT1相连；引脚
25、27、28、29、30、31、35、36、37、38、39、40与模拟电路电源VCC1.8、电容C11、电容C101、电容C371的一端相连，电容C11、电容C101、电容C371的另一端接地。

[0045] 两个双干簧管输出开关信号，信号经CC2430数据处理模块后输出雨量数据和双干簧管工况；CC2430数据处理模块采用两个双干簧管互校祘法，即判断干簧管的工况、按干簧管工况分四种模式--左右斗室双干簧管正常，左斗室双干簧管故障、右斗室双干簧管正常，左斗室双干簧管正常、右斗室双干簧管故障，左右斗室双干簧管故障--处理干簧管输入的开关信号；CC2430数据处理模块输出数字雨量值和干簧管工况，通过经CC2430射频模块发送至水文、气象站的ZigBee协调器。

[0046] 两个双干簧管输出开关信号生成雨量数据的互校算法流程图。

[0047] 翻斗左(或右)斗室的一个双干簧管由两支错位布置的单干簧管构成，当且仅当检测到一支单干簧管吸合、然后再检测到另一支单干簧管吸合，才认为信号有效；应用双干簧管和上述开关信号处理方法消除了单干簧管受环境磁干扰的误动作、降雨量计量的误差。基于这一基本事实，不仅用于处理干簧管输出的开关信号，而且可拓展为双干簧管工况的判据：成对的两个单干簧管先后吸合为正常工况、否则为故障工况(单干簧管视其是否输出开关信号判定工况)--根据不同的工况，按不同的模式处理干簧管输出的开关信号；根据干簧管工况，按四种模式处理干簧管开关信号的具体步骤如下：

[0048] 1)左右斗室双干簧管正常：左斗室双干簧管两支错位布置的单干簧管先后吸合、输出一对错时的开关信号，作为雨量计一个感量的降雨值；右斗室亦然。

[0049] 2)左斗室双干簧管故障、右斗室双干簧管正常：以右斗室双干簧管的开关信号为基准，在读取右斗室双干簧管两次上传的组开关信号(组开关信号由先后吸合的2个单干簧管开关信号组成)之间，读左斗室双干簧管的开关信号，根据左斗室双干簧管的工况进一步细分、按细分类的处理流程如下：

[0050] 2-1)两支单干簧管均无法吸合或无法弹开：数据处理模块将右斗室一个感量的降雨值乘2上传，屏蔽左斗室双干簧管的开关信号，上传左斗室双干簧管的故障。

[0051] 2-2)一支单干簧管正常、另一支故障：屏蔽故障工况的单干簧管开关信号，只读正常工况的单干簧管开关信号，数据处理模块舍弃双干簧管、按单干簧管开关信号处理(一个开关信号对应一个感量的降雨值)，上传一个感量的降雨值和左斗室双干簧管的故障。

[0052] 3)左斗室双干簧管正常、右斗室双干簧管故障：同2)。

[0053] 4)左右斗室双干簧管故障：尽可能维系基本测量功能。

[0054] 4-1)左右斗室双干簧管的两支单干簧管均无法吸合或无法弹开：上传报警。

[0055] 4-2)左斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障，右斗室双干簧管的两支单干簧管均失效：屏蔽故障工况的单干簧管开关信号，只读正常工况的单干簧管开关信号，数据处理模块舍弃双干簧管、按单干簧管开关信号采集降雨值；数据处理模块将左斗室一个感量的降雨值乘2上传，上传双干簧管的故障。

[0056] 4-3)右斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障，左斗室双干簧管的两支单干簧管均失效：同4-2)。

[0057] 4-4)左斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障，右斗室双干簧管的一支单干簧管正常、另一支故障：屏蔽故障工况的单干簧管开关信号，只读正常工况的单干簧管开关信号，数据处理模块舍弃双干簧管、按单干簧管开关信号采集降雨值；数据处理模块上传一个感量的降雨值，上传双干簧管的故障。