雨量观测系统使用指南

一、概述

雨量观测系统是指通过雨量计（人工或自记）进行降水量观测的综合设备系统，主要测量降雨、降雪、降雹等降水物在某一时段内的累积深度，记录降水起止时间及类型。雨量观测系统广泛应用于气象预报、防汛抗旱、水文水资源监测、农业灌溉管理、城市排水系统监控以及地质灾害预警等领域。

雨量站的测报方式分为人工测报和自动测报两种。人工测报根据报汛任务要求按不同量级和不同时段测报；自动测报则有降水随测随报，也可按要求分时段编报降水量。本指南旨在为用户提供雨量观测系统从原理理解到日常使用的通用操作指导。

二、常见雨量观测仪器

雨量观测仪器种类繁多，按工作原理主要可分为以下几类：

1.雨量器（人工观测）

雨量器由承水器（漏斗）、储水筒（外筒）、储水瓶组成，并配有与其口径成比例的专用量杯。承雨器口径采用200mm，器口应呈内直外斜的刀刃形。使用时将雨量器放置在空旷平坦、无遮挡的室外区域，仪器保持水平稳固。

2.翻斗式雨量计

翻斗式雨量计是目前应用最广泛的自动雨量观测仪器。其核心部件是一个由两个对称斗室组成的翻斗机构，雨水经承雨口进入漏斗后流入翻斗一侧的斗室，当斗室内雨水累积达到预设感量时翻斗翻转，同时触发信号输出。每翻转一次，代表一定量的降雨发生，通过记录脉冲信号的累计次数即可计算出总降雨量。常见分辨率为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1.0mm。

3.虹吸式雨量计

虹吸式雨量计采用浮子式传感器和机械传动，通过图形记录雨量，记录分辨力为0.1mm，主要由承雨器、虹吸管、自记钟、记录笔及外壳等组成。

4.称重式雨量计

称重式雨量计通过称量承雨容器中降水重量的方式测量降水量，适用于液态和固态降水的连续观测。称重式雨量计主要由内径为200mm的承水口、外壳、内筒、载荷元件及处理单元、底座组件和防风圈等部件组成。

5.光学式雨量计

光学式雨量计基于红外光感应原理测量降水，通过光学传感器检测雨滴对光束的遮挡或散射来推算降雨强度。

三、系统组成

一套完整的自动雨量观测系统通常包括以下部分：

雨量传感器：完成降雨量转换为电信号的核心传感元件，如翻斗式雨量传感器

数据采集器（雨量微电脑采集器）：记录脉冲次数并转换为降雨量数值，具备数据存储、实时时钟、超限报警等功能

通信模块：实现数据远程传输，支持4G、GPRS、NB-IoT、北斗、LoRa等

供电系统：包括太阳能电池板、蓄电池或市电适配器，保证野外长期运行

安装附件：承雨口固定件、水平调整装置、防风圈（选配）等

数据传输平台：云端软件或本地监测中心，用于数据接收、显示、分析和预警

四、观测场地设置

4.1选址原则

观测场地应选择在四周空旷、平坦的地方，避开局部地形地物的干扰影响。具体要求如下：

空旷平坦：周围无高大建筑物、树木、广告牌等遮挡物，障碍物距离应大于其自身高度的2倍以上

避开强风区：避免安装在屋顶边缘、风口或峡谷地带，必要时应加装防风圈

避开低洼积水区：防止设备被洪水浸泡损坏，优先选择地势较高、排水顺畅的位置

远离振动源：避免靠近公路、大型机械等振动场所，防止振动引起翻斗误动作

信号覆盖：对于无线传输型号，确保安装位置处于运营商信号覆盖范围内

山区选址：不宜设在陡坡上或峡谷内，要选择相对平坦的场地，仪器器口至山顶的仰角不大于30度

4.2场地规格

观测场地面积：仅设一台雨量器（计）时为4m×4m；同时设置雨量器和自记雨量计时为4m×6m。观测场地应平整，地面种草或作物的高度不宜超过20cm。

4.3仪器安装高度

雨量器应直立安装，器口保持水平。器口一般高出地面70cm。冬季积雪较深地区，应在其附近装一能使雨量器器口距地高度达到1.0—1.2m的备份架子，当雪深超过30cm时，应将仪器移至备份架子上进行观测。

五、仪器安装

5.1安装基座

通常采用预埋混凝土基础配合镀锌钢管立杆的安装方式。水泥安装基础的尺寸一般不小于30cm高的40cm×40cm方形基座或直径40cm的圆形基座。开挖基础坑（尺寸建议40cm×40cm×50cm），浇筑混凝土，预埋地脚螺栓或法兰盘。待混凝土完全固化后安装立杆（直径76mm或89mm，高度1.2m—1.5m），调整垂直度后紧固。

5.2传感器安装与调平

翻斗式雨量传感器必须处于水平状态，否则会导致翻斗两侧感量不均，产生测量误差。安装后用水平尺校准，水平误差应控制在允许范围内。通过调节底座螺丝使水平泡居中，确保翻斗受力均匀、翻转灵敏。安装前应检查翻斗能否灵敏地翻转，若无卡滞现象则说明符合要求。

5.3线路连接

按照说明书正确连接传感器、数据采集器、通信模块等设备的线路，确保连接牢固、无松动。雨量信号输出电缆应选用两芯屏蔽线，信号线接头从雨量筒底座的橡胶电缆保护套内穿进后打一个结，然后固定在接线架上。对于自动雨量站，还需连接太阳能电池板与蓄电池，保证供电系统正常工作。

六、仪器校准

6.1校准的必要性

校准是确保雨量观测数据准确性的关键环节。使用前应检查时间误差，复核仪器器站号、日期、时钟、仪器分辨率、存储记录时间间隔、通讯方式等参数是否正确。新安装或大修后的设备必须进行校准。

6.2校准周期

根据使用频率制定校准计划。基本站（驻守站）每月应对观测仪器进行1次全面检查维护；每年汛前应进行全面检查和校准。称重式雨量计在启用前应做好校准和维护，确保数据准确可用。

6.3校准方法——注水试验

注水试验是翻斗式雨量计最常用的校准方法：

注水试验前应注入5—10mm清水湿润过水部件，并检查翻斗运转是否灵活、信号输出是否正常

清除翻斗存留水量后，采用注入法进行试验

用便携式雨量计校准装置或其他带有标准量器的降雨强度模拟装置，以1.5—2.5mm/min的模拟降雨强度向仪器注入清水

同时对翻斗翻转次数进行计数，翻斗翻转10/c（c为仪器分辨率）时立即停止注水

记录注入水量、传感器输出值和历时，对比实测值与理论值

校准点通常选择在10mm降雨量上进行。实测与理论值误差超过4%时，需清理翻斗、调平或更换传感器。

6.4称重式雨量计的校准

称重式雨量计启用前应做好校准，使用标准砝码对称重系统进行验证，确保称重数据准确可用。

七、操作流程

7.1启动前检查

每次使用或巡检时应完成以下检查：

外观检查：检查承雨口、防虫网、漏斗无树叶、泥沙、鸟粪堵塞；设备水平气泡居中，支架螺栓无松动、倾斜

供电系统检查：太阳能板干净无遮挡；蓄电池接线无氧化、机箱防水密封完好。太阳能机型测蓄电池电压（12V系统正常12.4—12.8V）

通信检查：通信天线垂直无弯折，无遮挡、无锈蚀破损

安全防护：登高作业佩戴安全帽、安全带；雷雨天气禁止开盖检修、触碰传感器与天线

7.2开机与设备初始化

闭合机箱总电源开关，采集终端、雨量传感器依次上电，等待3—5min整机自检。查看本地显示屏确认：无故障告警（低电压、信号中断、传感器异常）；实时雨量累计数值正常刷新；通信模块显示联网成功。终端时钟误差超过30s应立即校时。通信测试时手动触发一次上报报文，登录后台平台确认数据正常接收。

7.3参数设置

根据实际测量需求设置系统参数：

翻斗分辨率选择（0.5mm/1mm）

采样间隔、数据上报周期（常规5min/15min，汛期可加密至1min）

雨量报警阈值（暴雨、大暴雨分级告警）

清空历史累计雨量（新站点、每年汛前清零）

站点编号、流域名称、运维人员信息等

7.4数据采集与观测

自动观测：系统自动采集并记录降水数据，降水随测随报，也可按要求分时段编报降水量。数据采集器按照设定的采集频率实时采集雨量传感器输出的信号，通过内部算法将信号转换为实际降雨量数据，并对数据进行滤波、校验等处理。

人工观测：在观测时间若有降雨，则取出储水筒内的储水器，放入备用储水器，然后到室内用量雨杯测记降水量。

7.5数据质量控制

观测资料应按照“四随”要求进行处理，即随测、随算、随整理、随分析。发现观测的差错和不合理记录，及时进行处理、改正，并备注说明。观测数据整编录入过程中应经过多级人工校核。

7.6数据保存与上报

测量结束后及时保存数据。自动雨量站本地数据采集器具备数据实时存储功能，支持不少于1个月的离线数据存储。处理后的数据可通过有线或无线通讯方式传输至数据中心或物联网云平台。

八、维护与保养

8.1日常维护

为保持仪器的准确性和可靠性，应做好以下日常维护工作：

定期清洁：清除承雨器内杂物，保持仪器清洁；清洗干净器内漏斗和翻斗中的泥沙、树叶、虫卵等杂物

水平检查：用水平尺整平仪器，调平翻斗基座，保持水平气泡居中

防堵塞：多尘、落叶或昆虫较多区域，在承雨口加装孔径≤2mm的防尘网/防护网

供电维护：擦净太阳能板，确保供电正常

冬季防冻：冬季注意防冻措施

基本站（驻守站）每日8时应检查降水量记录，进行日常检查和操作；无人驻测站每年检查维护不应少于2次。暴雨期间应适当增加巡查次数。

8.2称重式雨量计的特殊维护

称重式雨量计维护前应先断开电源，拔下数据线。按照规范要求清理内筒，添加防冻液和蒸发抑制油。维护完毕后接上数据线和电源线。每季度检查抑制蒸发油情况，入冬前添加防冻液。这些措施能够有效防止传感器在低温环境下结冰受损，减少水分的自然蒸发。

8.3汛前与汛后维护

每年汛前应对观测仪器进行1次全面检查维护。汛前维护重点包括：检查设备安装稳固性、校准仪器精度、测试通信链路、检查供电系统、清理承雨口及翻斗。

8.4建立维护档案

建立设备维护档案，记录每次保养时间、清洁情况、校准数据及异常现象，便于追踪设备状态和故障排查。

九、常见故障与排除

9.1无雨量显示或雨量时有时无

可能原因：翻斗卡滞、干簧管故障、承雨口或漏斗堵塞。

解决方法：检查翻斗是否转动灵活，清理承雨口和漏斗通道。用万用表检测干簧管通断是否正常。

9.2翻斗翻转不灵活

可能原因：翻斗轴颈或宝石轴承有污物、轴承磨损。

解决方法：定期用清水清洗翻斗轴颈或宝石轴承孔。如清洗不见效，可能是宝石轴承磨损，应更换新的轴承部件。

9.3测量误差偏大

可能原因：仪器不水平、翻斗感量偏移、翻斗内有油脂或杂物。

解决方法：用水平尺重新调平仪器。检查翻斗内是否有油脂或杂物并清理。通过注水试验验证精度并进行校准。

9.4通信故障

可能原因：信号覆盖不良、通信模块故障、天线损坏。

解决方法：检查天线是否垂直无弯折、无遮挡。确认设备处于运营商信号覆盖范围内。检查通信模块指示灯状态。

9.5供电故障

可能原因：蓄电池亏电、太阳能板被遮挡、线路松动。

解决方法：清洁太阳能板。测量蓄电池电压（12V系统正常12.4—12.8V）。检查接线是否氧化或松动。

十、安全注意事项

严格按照仪器说明书操作，不得私自更改设备设置和参数

不得随意拆卸设备或进行非授权的维修

登高作业应佩戴安全帽、安全带等个人防护装备

雷雨天气禁止开盖检修、触碰传感器与天线

监测站设备应有良好的接地装置，提供防雷击保护

安装时应远离强磁场干扰区域，避免因雷击或设备故障引起的损坏

在河道、水库等涉水区域作业时应穿救生衣

冬季维护称重式雨量计时，应先断开电源再操作