自动水面蒸发监测系统原理及安装方式
一、系统原理
自动水面蒸发监测系统是利用传感器技术、数据采集与传输技术，对水面蒸发量进行连续、自动测量的设备系统。其测量原理主要有以下几种：
1. 称重式蒸发监测原理
原理：通过高称重传感器实时测量蒸发皿内水体重量的变化，换算为蒸发量。
公式：蒸发量 = (初始重量 - 当前重量) / 水的密度 / 蒸发皿面积
特点：高，可测量分钟级蒸发变化，不受温度、气压影响。
2. 超声波/雷达式液位监测原理
原理：利用超声波或雷达波测量蒸发皿内水面高度的变化，计算蒸发量。
公式：蒸发量 = 初始水位 - 当前水位
特点：非接触式测量，维护方便，但受水面波动、温度漂移影响。
3. 蒸发蒸腾量（ET）计算法
原理：通过监测气象参数（温度、湿度、风速、辐射、气压），利用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量，间接推算水面蒸发量。
特点：适用于无法直接测量水面的场景，是气象站常用方法。
4. 数据传输与处理
采集器将传感器数据通过 GPRS/4G/NB-IoT/LoRa 等方式上传至云平台
平台自动计算日/月/年蒸发量，生成报表和曲线
支持异常报警、远程校准、数据导出等功能
二、系统组成
一个完整的自动水面蒸发监测系统通常包括：
组成部分 功能说明
蒸发皿 E601型或φ20型标准蒸发桶，盛水载体
测量传感器 称重传感器/液位传感器/气象传感器
数据采集器 采集、存储、传输传感器数据
供电系统 太阳能+蓄电池，或市电供电
安装支架 固定传感器和设备
云平台/软件 数据展示、分析、
补水装置（可选） 水位过低时自动补水
三、安装方式
1. 安装选址要求
场地开阔：四周无高大建筑物、树木遮挡，保证空气流通和日照
远离干扰源：避开强电磁干扰、振动源、粉尘严重区域
地面平整：安装基础稳固，避免沉降
代表性：能代表当地典型水面蒸发环境
2. 蒸发皿安装
埋入式安装（推荐用于地面气象站）：
将E601型蒸发皿埋入土中，口缘高出地面 30cm
皿内水面保持在皿口以下 7.5cm 处
四周填土夯实，防止积水渗入
支架式安装（用于水面/屋顶）：
用不锈钢支架将蒸发皿固定在水面上方或平台上
确保水平，倾斜度不超过 0.5°
3. 传感器安装
称重式：将蒸发皿放置在称重传感器托盘中央，确保受力均匀，避免侧向力
超声波/雷达式：
传感器垂直安装在水面正上方，距离水面 0.3~2m
发射波束范围内无障碍物
安装支架需稳固，防止晃动
气象传感器（如配套）：
风速风向传感器安装高度 10~12m
温湿度传感器安装在百叶箱内，高度 1.5m
辐射传感器水平安装，保持清洁
4. 数据采集与供电安装
采集器：安装在防雨箱内，固定在支架或墙壁上，高度便于维护
太阳能板：朝向正南（北半球），倾角约等于当地纬度
布线：信号线与电源线分开走线，做好防水接头和防雷接地
5. 调试与校准
安装完成后，向蒸发皿加入定量清水，记录初始水位/重量
通电检查各传感器数据是否正常
进行 2~3天 人工对比观测，校准系统误差
设置数据采集频率（通常10分钟/次）和上报间隔
四、日常维护要点
定期补水：保持水位在正常范围内，夏季高温时增加检查频率
清洁维护：定期清理蒸发皿内的杂物、藻类，保持水面清洁
传感器校准：每 3~6个月 进行人工比对校准
雨季排水：强降雨后及时排出多余水量，或安装溢流装置
冬季防冻：寒冷地区冬季需采取防冻措施，或收回室内