具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

首先，本实施例提供了一种雨雪量测量设备10，请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种雨雪量测量设备的结构示意图。接下来对使用的雨雪量测量设备10进行说明。

雨雪量测量设备10包括雨雪量计容器11、风速传感器12、温度传感器13和数据采集器14。

可选地，雨雪量计容器11包括称重平台111和雨雪量计壳体112，雨雪量计壳体112采用称重法和敞开式的采样桶设计，雨雪量计容器11通过立柱固定在地上，立柱和雨雪量计容器11通过调节螺丝固定。称重平台111的核心部件为重量传感器，选用高精度压力传感元件，可分别测量采样桶所收集的液态和固态雨水。

雨雪量计容器11主要结构采用不锈钢材质，采用标准件设计，模块化的零部件，坚固耐用的同时替换性强，可以通过更换部件快速维修替换，减小维护时间及难度，从而可长期稳定高精度的测量液态、固态或固液混合降水而无须维护保养。

称重平台111可以由一个固定模块、一个半浮动模块及若干个浮动模块组成，半浮动模块须安装在固定模块的对角，固定模块的安装支点不会产生水平位移，因此在系统设计过程中，管道和电气连接部分应靠近该点，半浮动和浮动模块使系统能围绕固定点移动，消除容器变形对称重产生的影响。

可选地，称重平台111底部还可以设置有加热模块113，以便对固体雨雪进行加热融化，提高测量准确性，并又有利于后续排水。

重量传感器在一套降水量计管理程序控制下，由一个微型数采(MicrocontrollerUnit，MCU)控制。管理程序置于PROM(Programmable read-only memory，可编程只读存储器)中，EPROM(Electrical Programmable Read Only Memory，电动程控只读存储器)存储所有的校准常数、温度系数和计时频率。OPD(降水发生探测器)提供一个降水发生信号，重量传感器提供一组与量计中降雨/降雪的重量成正比的信号输出，输出是仿效翻斗式雨雪量计的脉冲，通过数据采集器14完成降雨/降雪重量的测量、温度与风的信号补偿，实现每一时段自动测量，存储当前时段降水量、累计降水量，该时段可以根据具体需求设置。

在重量传感器为应变压力传感器时，应变压力传感器在不同的雨量下会有不同的电阻变化，这种变化是线性的，我们通过标定来将这种阻抗的变化和雨量的增减建立相应的关系。

但是不同的温度下，应变传感器会有温度产生的信号漂移，所以需要对每一套传感器进行对应关系标定的同时也要在不同温度区间进行标定，从而建立一套不同温度下，不同传感器和雨量的对应关系，并将建立的函数固化到采集电路内部，进而对降水事件进行精准的测量。

因为算法中温度是关键的指标，所以我们设计压力传感器的时候要在其中设计一个高精度的温度传感器，电路对压力和温度信号同时采集，并分析计算，得出测量结果后，电路再进一步的通过重量信息和时间间隔计算出雨强，间隔时间内的降水量等后续的数据产品，通过非易失性存储芯片将数据存储，并通过蜂窝数字网络，将数据传到用户终端，因为野外环境的严苛导致系统整理老化，或者结构偏移，这种偏移最终会造成严重的系统误差，所以对系统进行及时的标定，对于准确的降水测量十分必要，而安装在高山高寒区的测量装置，很难进行人为的标定校准，所以我们设计了自动标定的装置，可以定时对传感器进行标定，这种标定既可以通过远程设置来进行，也可以在固定的时间间隔自动进行，标定的原理如下：

当远端指令，或者固定时间间隔提示需要标定，程序对信号开始采集并确定，在标定开始之前没有相应的降水事件，即桶内的降水无变化，此时程序控制水泵进行固定量的加水操作，并比对加入的水量和测出的水量是否有偏差，如果一致，则不进行算法的修正，如果有偏差则通过更新算法，来匹配加入的水量，当然整个标定的前提是能够精准的控制加入的水量，所以我们在选取水泵的时候需要选用高精度的水泵，另外储水装置要有足够的水量保证一年两次连续三年的自动标定使用。

可选地，雨雪量计壳体112可以通过固定座设置在称重平台111上，固定座可以为质量大于雨雪量计壳体112的质量的预设百分比的金属材质，该预设百分比可以是百分之五十、百分之百等，该金属材质可以是铸铁。

雨雪量计壳体112还可以设置有防风圈，其可以是不锈钢材质一体式防风圈，以便于现场安装。雨雪量计壳体112还可以内设耐高低温PP(聚丙烯)材质的盛水桶。

可选地，雨雪量计容器11还可以设置有液位传感器，以便桶内达到满量程的降水的情况下，可对桶内的积水进行自动排出操作，然后将防冻液及机油自行加入测量筒(即雨雪量计壳体112)内，开启新一轮测量周期。

上述液位传感器的测量量程、灵敏度、精度、工作环境指标等可以根据雨雪量计容器11的具体需求进行灵活选取，例如0-1000毫米，其灵敏度可以为0.05毫米，精度可以为0.1％FS，可重复性为0.1毫米，工作环境指标为－40℃～+60℃、0-100％RH。

具体地，雨雪量计壳体112顶端的开口1121即承雨口的面积可以为150平方厘米、200平方厘米或300平方厘米等适应对应测量环境的其他任意数值。

可选地，风速传感器12和温度传感器13可以设置在能够测得外部环境数据的位置，例如将风速传感器12和温度传感器13设置在雨雪量计容器11之外的固定立柱上，同时，该固定立柱上还可以设置有风向传感器等其他传感器。

数据采集器14通过采集电路获取重量传感器、风速传感器12和温度传感器13的数据。可选地，数据采集器14的分辨率可以是10μV，扫描频率可以是1HZ，存储空间大小可以是256M、512M或更大容量以存储3年以上1分钟雨强数据及10分钟降水数据，工作环境指标可以是－40℃～+60℃，0-100％RH，还可以包括多模网络传输芯片，实现4G数据传输功能。

现有的测量设备中当降水达到满量程时水桶的水溢出，无法进行继续的雨雪量观测工作，往往要人为到现场对盛水桶进行清空工作再加入机油防冻液的操作，这不但耗费人力财力，而且会让测量中断，所以本实施例中的雨雪量测量设备10还可以设置有自动排水器即倒虹吸式自动排水器15，以及自动加防冻液机油器，可以极高的提高系统工作的连续性和减少人为的工作量，节省人力物力，具体的原理如下：

通过盛水桶顶部的液位传感器，例如激光对射传感器判断液位是否已经到满量程，并通过数据采集器14判断已经到达满量程，启动排水流程，盛水桶侧面设置的倒虹吸式自动排水器15的水泵进行抽水操作，当到达设置低值时停止抽水。数据采集器14通过检测无降水事件，然后再通过控制加液水泵加入设定好量的防冻液，程序判断防冻液加入完毕后，最后油泵加入固定量的机油，完成整个的排水和加液工作，整个过程完全自动化，并会建立一个维护时间标记，方便后续用户的数据分析。

为了通过雨雪量测量设备10测量不同风速对雨雪量测量的影响，测量同一气候条件下遮挡风和不遮挡风对雨雪量测量设备10的测量数据的影响，本实施例中的雨雪量测量设备10还可以设置有风挡16，请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种风挡的结构示意图。

风挡16的主体包括横臂161、竖管162和挡板163，固定在雨雪量计容器11的立柱上，横臂161通过螺纹连接件或其他连接件固定在立柱上，竖管162的底端通过十字连接结构与横臂161连接，竖管162的顶端通过管帽连接有弧形铁环164，该弧形铁环164的高度与雨雪量计壳体112顶端的开口1121大致相同，弧形铁环164的每一段之间通过连接套连接，挡板163固定在弧形铁环164上，以使多个挡板163环绕雨雪量计壳体112顶端的承雨口。

进一步地，本实施例中的雨雪量测量设备10采用蓄电池171、太阳能板172、太阳能充电控制器173、稳压模块组成供电系统进行供电，为了保证供电系统的稳定性，本实施例还可以将数据采集器14、蓄电池171、太阳能充电控制器173和稳压模块设置在保温箱174中。

本申请实施例提供了一种雨雪量测量方法，应用于上述雨雪量测量设备10，请参考图3，图3为本申请实施例提供的一种雨雪量测量方法的流程示意图，该雨雪量测量方法的具体步骤可以如下：

步骤S22：通过重量传感器获取雨雪重量数据。

步骤S24：基于雨雪重量数据的采集时段内对应的环境温度数据和风速数据计算降水捕捉率。

具体地，将风速数据和环境温度数据代入降水捕捉率模型计算降水捕捉率。

其中，在利用降水捕捉率模型计算降水捕捉率之前，需要建立降水捕捉率模型，其具体步骤可以如下：

步骤S231：获雨雪量计取使用风挡阻挡气流条件下采集的第一重量数据，以及不使用风挡阻挡气流条件下采集的第二重量数据，第一重量数据和第二重量数据包括与每一时段对应的多个数据。

步骤S232：获取每一时段的环境温度数据和风速数据。

步骤S233：将每一时段的第一重量数据和第二重量数据的比值作为降水捕捉率。

步骤S234：基于每一时段的环境温度数据、风速数据和降水捕捉率构建降水捕捉率模型。

上述降水捕捉率模型可以为：

CE＝(a)e^-b(U)+c；

其中，CE表示降水捕捉率，T_air表示每一时段的平均温度，U表示每一时段的平均风速，a、b、c为构建降水捕捉率模型时需要基于每一时段的环境温度数据、风速数据和降水捕捉率率定的参数。

可选地，上述每一时段可以划分为半小时、一小时或其他任意时长。

在对降水捕捉率模型完成参数率定后，解决使用相同数据集推倒和评估传递函数，还可以采用十倍交叉验证法来测试传递函数在该观测场的适用性。

具体地，对于所有固态降水数据，90％的数据用于建立生成参数率定，然后在剩余的10％的数据上进行测试验证适用性。这在10次迭代中重复，10次的结果的均值作为对算法精度的估计，一般还需要进行多次10倍交叉验证求均值，如10次10倍交叉验证，评估结果(均方根误差、平均偏差、皮尔逊相关系数和事件百分比)作为所有10次迭代的平均值。

步骤S26：基于降水捕捉率对雨雪重量数据进行补偿，以获得校正后降水量测量结果。

例如，补偿前通过重量传感器采集的雨雪重量数据为A，降水捕捉率的值为B，则A除以B的计算结果为补偿后的校正后降水量测量结果。

为了配合上述雨雪量测量方法，本申请实施例还提供了一种雨雪量测量装置30。

请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种雨雪量测量装置的模块示意图。

雨雪量测量装置30包括：

重量数据获取模块31，用于通过重量传感器获取雨雪重量数据；

降水捕捉率计算模块32，用于基于雨雪重量数据的采集时段内对应的环境温度数据和风速数据计算降水捕捉率；

补偿模块33，用于基于降水捕捉率对雨雪重量数据进行补偿，以获得校正后降水量测量结果。

可选地，降水捕捉率计算模块32具体用于：将风速数据和环境温度数据代入降水捕捉率模型计算降水捕捉率。

可选地，雨雪量测量装置30还包括：模型建立模块，用于获雨雪量计取使用风挡阻挡气流条件下采集的第一重量数据，以及不使用风挡阻挡气流条件下采集的第二重量数据，第一重量数据和第二重量数据包括与每一时段对应的多个数据；获取每一时段的环境温度数据和风速数据；将每一时段的第一重量数据和第二重量数据的比值作为降水捕捉率；基于每一时段的环境温度数据、风速数据和降水捕捉率构建降水捕捉率模型。

可选地，降水捕捉率模型包括：CE＝(a)e^-b(U)+c；其中，CE表示降水捕捉率，T_air表示每一时段的平均温度，U表示每一时段的平均风速，a、b、c为构建降水捕捉率模型时拟合获取的参数。

可选地，雨雪量测量装置30还包括：验证模块，用于采用十倍交叉验证法对降水捕捉率模型的适用性进行验证。

本申请实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行雨雪量测量方法中的步骤。

综上所述，本申请实施例提供了一种雨雪量测量方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：通过重量传感器获取雨雪重量数据；基于所述雨雪重量数据的采集时段内对应的环境温度数据和风速数据计算降水捕捉率；基于所述降水捕捉率对所述雨雪重量数据进行补偿，以获得校正后降水量测量结果。

在上述实现方式中，在雨雪量计获得雨雪量重量数据后，通过风速数据和环境温度数据对雨雪量计的降水捕捉率进行计算，从而根据降水捕捉率对雨雪量计的测量数据进行补偿，以减少风速影响对雨雪量计的测量带来的误差，提高雨雪量计的测量准确度。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本申请的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。因此本实施例还提供了一种可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行区块数据存储方法中任一项所述方法中的步骤。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RanDom Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。