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1、 人工模拟降雨系统野外大型便携式人工模拟降雨器南京南林电子科技有限公司公司地址： 南京市江宁区淳化街道新庄工业园 联系人：张良柱 QQ:825669221电 话：13913979890 （微信）18136896739厂部电话：025-66152567、025-66152576公司传真：025-52291312邮 箱： 网址： 目 录-技术说明-(一).总则:(二）.管路系统方案一、前言二、空间布局1. 管道布置图2.喷头布置图3.管路布置拓朴图4.管路系统组成框图(三).降雨模拟系统方案一、闭环反馈逼近控制算法二.现场传感器/执行器设置：三、降雨自动控制系统硬件原理四.控制系统软件原理：五.技
2、术指标(四)、系统参数一.主要技术指标二.系统组成三.系统功能四.使用说明五.注意事项六.控制台系统测控组成图：（五）、技术服务一、控制设计：二、喷头的选择三、水泵扬程计算：-技术说明- (一).总则:人工模拟降雨系统工程,是应交流所设计所成，整体解决方案有二大部分组成分为：管路系统方案、降雨模拟系统方案。二大部分组成后全部实现降雨实验的整个过程.以下是分项解释:1、 管路系统方案：是指整个实验区内架有管路系统。即降雨所走的水路系统.整个管路系统除接头外,均为不锈钢制造,管路系统形成后,可以使得有效降雨面积在6-100平米任意拼接,成长方型架构.建议降雨面积成长方型5*20米标准径流场构制。2
3、、 降雨模拟系统方案：是指在实验区建成降雨区，降雨区为了有效的保证达了下垫面的实验得以完成，有效降雨面为5*20米，总100平米，降雨高度为4米。整个降雨可以达到模拟人工降雨的效果，详见人工降雨模拟方案。3、总总体技术指标如下：1）、有效降雨面积：6-100m2）、降雨高度： 4m3）、雨强连续变化范围：20150mm/h4）、降雨均匀度系数： 大于0.845）、雨滴大小调控范围：1.72.8mm6）、降雨调节精度：7mm/h 7、柜式控制台，液晶显示数据及雨强值和雨强曲线8、显示板同时表式显示，所有按键均为方便式按键(二）.管路系统方案一、前言为使该系统模拟的降雨与自然降雨物理性能最大相似，
4、采用世界上唯一专业生产模拟雨滴喷头的美国SPAYING SYSTEMS CO公司生产的FULLJET旋转下喷式喷头模拟降雨，本系统拟采用我公司研制开发的，已装备于众多实验室，为南林大，中国海洋大学，浙江水利厅、格力空调等单位的制作，已形成了行业标准，执行的雨滴系统标准是符合国际标准的雨滴。系统运行5年来，已为国内外著名水土保持机构模拟降雨2千余次，接待国家领导参观视察数十次，每次降雨圆满、准确，目前已成为土壤侵蚀模拟降雨设备行业标准,后期为南京林业大学,贵州大学,浙江水利厅等单位的降雨实验中,得到了最好的验证. 二、空间布局1. 管道布置图5米20米为水管路系统为降雨实验区说明:如上图所示：依
5、据降雨面积5*20米，高度4米现场要求，设计如上，主供水管采用中部平衡供水，喷头供水管采用10组5米长的3个不同规格叠加的供水管路，管道分为一个层面,形成降雨区.降雨投影面积在水面叠加交叉均匀，从而形成最好的降雨效果。降雨雨强为20-150之间。2.喷头布置图 为喷头， 为喷头叠加位置 为降雨有效区注：所有管路系统均为活接式的，可以任意的拼接，所有接头均为活接式的。可以接出面积为6-100平米。3.管路布置拓朴图流量变送主输水管道过滤器水泵蓄水罐控制台（30路开关量）分水管路A分水管路BMV发电机分水管路c喷头A喷头B 喷头c4.管路系统组成框图开关阀（）过滤器顶部供水管路分水器喷头降雨供水侧
6、管流量调解阀压力变送器 雨量计 蓄水池水泵说明: 顶部降雨喷头采用FULLJET，种规格的喷头组合降雨，从而形成从小到大的雨强连续可调，雨滴形态，降雨均匀度与自然降雨相似的人工自动模拟降雨，可进行20150的各种雨强模拟降雨，均匀度大于0.84，开关阀以前以后均为不锈钢质管材. (三).降雨模拟系统方案一、闭环反馈逼近控制算法本设计方案采用1套最新的配装式高灵敏度雨量计，获得降雨现场实时动态实际降雨强度值，以此实际降雨强度平均值为反馈控制信号与实验设定雨强比照，结合新型反馈调控算法在整个降雨期反复无穷逼近设定的雨强值。这样即可自动得到真实、准确、稳定的降雨过程。控制方法的流程框图如下：评价：此
7、方案以现场实际实时动态雨强为反馈控制信号，可实时监控实验区各监测点的雨强分布及平均值，不但可省略实验前的人工率定过程，而且实验过程中可随时得知当时雨强值，人工手动操作可随时干预降雨控制过程。新型闭环反馈逼近控制算法：为准确、快速、稳定的进行降雨过程控制，本项目采用闭环反馈控制算法。控制算法为：首先，根据资料，流量调节阀的驱动电流与阀门的开启位置为线性关系，而阀门的开启位置又与雨强为线性关系。其次假设；实验要求雨强为Y0，现场无线自计雨量计的当前实际雨强平均值，简称当前雨强为Yx，其相应流量调节阀当前位置的驱动电流值，简称当前驱动电流为Ix，流量调节阀最大流量变化值相应的驱动电流变化值为Imax
8、，流量调节阀最大流量变化值相应的雨强变化为Ymax，Y0相应的流量调节阀驱动电流为Ix0。则应有如下公式成立（Yx- Y0）/Ymax=（Ix- Ix0）/ImaxIx0= Ix -Imax*（Yx- Y0）/Ymax求得设定（目标）雨强相应流量调节阀驱动电流推算值为Ix0。以分十步逐步逼近设定雨强计算，则在流量调节阀当前基础上调节步长为：（Ix- Ix0）/10当完成此步长调节，并经消除系统滞后延时后再以当时应流量调节阀当前位置的驱动电流值为Ix反复重复上述调节过程直至降雨结束。算法子程序软件流程框图为： 设定要求雨强Y0输出Y0对应的粗Ix0调节流量调节检测获取当前驱动电流Ix0，当前雨强
9、测量值为YxIx0= Ix -Imax*（Yx- Y0）/Ymax 按+-（Ix- Ix0）/10步长调节流量调节阀按设定消除滞后参数延时 N降雨结束 停止降雨，打印结果 Y 图. 闭环反馈逼近控制算法框评价： 这种新型闭环反馈逼近控制算法可在任意降雨控制状态下启动控制算法，即可在自动控制与手动操作之间随时任意切换。在考虑调控贯性的情况下，Ix- Ix0= Imax*（Yx- Y0）/Ymax，当前雨强Yx与实验要求雨强Y0差异较大时，流量调节阀逼近实验要求雨强Y0的调节步长（Ix- Ix0）/10也大，下次再以新的当前雨强Yx逼近实验要求雨强Y0，当Yx与Y0越接近，反复逼近调节步长越越小，
10、这样不但调控速度快而且Y0控制平稳。二.现场传感器/执行器设置：依据管路结构，现场传感器/执行器设置布局图如下：K1K2 K3 P1Z1 V1 水 池 / 泵 图中V1为流量调节阀，P1为压力传感器，Z1为雨量计，K1、K2、K3开关阀。下喷区分别由3套不同大小的喷头管路系统组合叠加而成。它支持三种工作模式：1、 纯手动控制模式：参考控制台显示管道压力，通过手动调节控制台上的旋纽控制不同雨强。2、 计算机监测模式：通过手动调节控制台上的旋纽控制不同雨强，同时计算机显示当前降雨强度，管道压力、阀门状态等。3、 计算机控制模式：设置降雨曲线后，由计算机调控、显示全部降雨过程。评价： 该方法采用的传
11、感器/执行器为目前主流器动调节器件，质量成熟可靠，此方案使用传感数量较少，可直接适合于各种降雨控制系统。三、降雨自动控制系统硬件原理该降雨自动控制系统为全计算机自动控制。可从当前点闭环反馈逼近控自动控制降雨过程。所有传感器/执行器与控制器间均为即插即用方式。降雨自动控制系统硬件结构图如下：评价：采用主流传感器及工控技术，产品质量及理论原理可靠，硬件系统具有普遍自适应功能，全部传感器在最大数量内可任意插拔选择。数据采集、转换、驱动采用一小型工控机专门完成，与控制PC机串口通讯，这样一旦控制PC机染毒或损坏，任意更换一台PC机，安装控制软件后即可控制降雨。四.控制系统软件原理：该系统采用全开放式中文菜单操作软件系统，现场选择参数、系统滞后校正延时、流量调节阀/自计雨量计特性参数、降雨过程曲线等可在降雨过程中随时重新修正。该软件具有系统调试子菜单，它只在人工调节极值雨强Ymax时显示流量调节阀驱动电流极值Imax，可
