《水文仪器显示与记录GBT+19704-2019》详细解读

《水文仪器显示与记录GB/T19704-2019》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4分类4.1形式4.2显示方式4.3记录方式contents目录5要求5.1外观5.2环境适应性5.3信号接口5.4防雷抗干扰5.5性能5.6显示5.7记录5.8可靠性contents目录6试验方法6.1试验条件6.2试验设备6.3试验方法内容011范围本标准描述了水文仪器显示与记录的基本要求、技术条件及试验方法。本标准适用于各类水文仪器的显示与记录功能的设计、生产、使用和维护。本标准规定了水文仪器显示与记录的相关术语和定义。标准规定内容适用范围本标准适用于河流、湖泊、水库等水域的水文观测和监测活动。适用对象适用范围及对象包括水文测站、水文研究机构、水利工程管理单位等使用水文仪器的相关组织和个人。0102与其他标准的关系本标准与GB/T××××（水文测验术语和符号）等相关标准协调一致，共同构成水文测验与监测的标准体系。在涉及具体水文仪器产品的显示与记录要求时，应参照相应的产品标准或技术规范。022规范性引用文件标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则引用标准GB/T1.1标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用词汇GB/T20000.1标准化工作指南第2部分：采用国际标准GB/T20000.2水文仪器用于水文测验、观测、计量、监测、控制和数据处理等方面的仪器设备显示将水文仪器的测量结果显示出来，包括数字显示、图形显示等方式记录将水文仪器的测量结果以数据或图像的形式存储下来，以备后续分析、处理和利用030201术语和定义符号本文中使用的符号应符合相关国家或行业标准的规定，如无特殊说明，均采用国际单位制（SI）单位缩略语对于常用的专业术语和缩略语，应在文中第一次出现时加以说明，如“水位传感器”、“流量传感器”等符号和缩略语033术语和定义指河流、湖泊、水库等水体的自由水面相对于某一基准面的高程。水位定义通常用水尺或自记水位计来观测和记录，以米为单位，精确到小数点后两位。水位表示方法水位流量定义指单位时间内通过河流某一过水断面的水体体积。流量单位立方米每秒（m³/s），是反映河流水资源量和江河湖泊输送泥沙、养分等能力的重要指标。流量VS指河流中悬浮于水流中并随之运动的泥沙颗粒。悬移质影响其含量和输移特性对河流的水质、河床演变以及水利工程的设计和运行都有重要影响。悬移质定义悬移质水文仪器定义指用于水文观测、测量、记录和分析的各类仪器设备。水文仪器种类包括水位计、流量计、泥沙采样器等，是水文学研究和水利工程实践中不可或缺的工具。水文仪器044分类4.分类功能型显示与记录功能被集成在水文仪器内部，使仪器更加紧凑和一体化。独立型显示与记录功能由单独的装置实现，这种类型便于独立安装和使用。利用电子显示器件，如LCD屏等，来显示数字、图形、文字和符号。这种方式能够提供丰富的信息显示，便于用户直观读取数据。电子式这类显示方式主要通过印刷或刻划在测量器具上的固定字体来进行显示，通常用于需要人工观测数据的场合。刻划、字符显示式4.分类将水文数据以一定的规则存储在半导体存储器中，这种方式便于数据的长期保存、传输和处理。数字式通过划线记录在纸上，随时间变化的过程进行记录。这种方式更为传统，但也能直观地反映数据的变化趋势。非数字式4.分类054.1形式通过传感器直接将被测量显示在仪器上，如液位计、流量计等。直接显示通过转换器或计算器将传感器输出的电信号转换成被测量并显示在仪器上，如压力传感器配接的数字压力计。间接显示将被测量通过有线或无线方式传输到远离测量现场的显示装置上，如水位遥测系统。远程显示4.1.1显示方式显示从某一时刻开始到当前时刻的被测量累计值，如某段时间内的总流量。累计值显示在一定时间范围内的被测量最大值和最小值，如日最大水位和日最小水位。最大值、最小值实时显示当前的被测量值，如水流的瞬时流量。瞬时值4.1.2显示内容法定计量单位采用国家法定计量单位进行显示，如米(m)、千克(kg)等。非法定计量单位在某些特定场合或行业习惯中，也可采用非法定计量单位进行显示，但应注明与法定计量单位的换算关系。4.1.3显示单位4.1.4显示精度指仪器显示值与被测量真值之间的偏差，包括系统误差和随机误差。系统误差可通过校准进行修正，随机误差则无法完全消除。显示误差指仪器能够显示的最小被测量变化量，如数字式液位计可显示到小数点后几位。显示分辨率064.2显示方式指针式显示采用指针和刻度盘，通过指针位置直接反映被测量值的大小，如水位计、流量计等。014.2.1直接显示数字式显示采用数码管、LED或LCD等显示器件，以数字形式直接显示被测量值，具有读数方便、精度高等优点。02图表记录式通过绘制曲线或图表，记录被测量值随时间的变化情况，便于分析和比较，如水文自动测报系统中的水位过程线。电子存储式将被测量值以数字形式存储在电子存储器中，可通过数据接口传输至计算机进行处理和分析，具有存储容量大、便于数据管理等优点。4.2.2间接显示4.2.3虚拟显示计算机模拟显示利用计算机技术模拟实际水文仪器的显示界面，通过软件操作实现对被测量值的实时监测和数据分析，具有灵活性强、功能丰富等特点。网络远程显示通过网络技术将水文仪器的实时数据传输至远程服务器或客户端，实现远程监测和数据显示，便于及时掌握水文信息和进行决策分析。074.3记录方式优点直观、易于保存和查阅，可作为法律依据。适用范围适用于需要长期保存或作为法律依据的记录。缺点易损坏、丢失，不便于数据分析和处理。4.3.1纸质记录缺点依赖于电子设备，存在数据安全问题。适用范围适用于需要实时监控和数据分析的记录。优点便于存储、传输和处理，可实现远程监控和实时数据分析。4.3.2电子记录ABCD方式结合纸质记录和电子记录，同时保留两种形式的记录。4.3.3混合记录缺点实施成本较高，需要同时管理两种记录方式。优点兼具纸质记录和电子记录的优点，提高数据可靠性和处理效率。适用范围适用于对数据可靠性要求极高的场合。准确性确保记录数据的真实、准确，避免误差和虚假数据。完整性记录应包含所有必要的信息，如时间、地点、观测人员等。可追溯性记录应具有唯一性和可追溯性，便于后续审核和查询。保密性对于涉及敏感信息的记录，应采取加密等安全措施确保数据安全。4.3.4记录要求085要求5.1外观外观应整洁、无损伤划痕水文仪器的显示与记录装置外壳和可见部分应当保持干净，没有因运输、安装或使用造成的明显划痕或损伤。标识应完整清晰装置上的标识、标签或刻印的文字、符号等应清晰可见，不易褪色或模糊，以便用户正确识别和操作。按键、开关操作方便所有的按键、开关等控制元件应设计合理，位置易于触及，操作灵活可靠，方便用户进行日常操作和维护。符合GB/T9359的相关规定水文仪器的显示与记录装置在设计、制造和测试过程中，应确保其环境适应性符合或超过国家标准GB/T9359所规定的基本环境试验条件及方法。这包括但不限于对温度、湿度、振动、冲击等环境因素的耐受能力。5.2环境适应性符合GB/T19705的相关规定显示与记录装置的信号接口设计、制造和测试应满足国家标准GB/T19705关于水文仪器信号与接口的规定。这确保了装置在与其他系统或设备连接时，信号的传输和接收是准确、稳定和可靠的。5.3信号接口“5.4防雷抗干扰抗干扰、防雷设计显示与记录装置应具备足够的抗干扰能力，以减少或消除来自外部电磁环境或其他设备的干扰。同时，装置还应具有防雷设计，以保护其免受雷电等自然现象的损害。这些设计措施应满足各自产品标准中的相关要求。电子式低功耗设计对于采用电子显示方式的装置，应设计为低功耗模式，以延长其使用寿命并减少能源消耗。同时，装置还应满足其产品标准中关于功耗指标的要求。掉电保护功能记录装置在电源中断或异常情况下，应能够保护已记录的数据不丢失，确保数据的完整性和安全性。这通常通过内置的电池备份或其他数据存储技术来实现。5.5性能清晰易读的显示无论是电子显示还是刻划、字符显示方式，装置都应提供清晰、易读的显示效果。对于电子显示器，可能包括背光功能以增强在昏暗环境中的可读性；对于刻划、字符显示方式，则要求字符及分划清晰、准确且大小适度。5.6显示“5.7记录分辨力和最小记录时间间隔装置所记录的数据应具有一定的分辨力和最小时间间隔，以满足水文测验规范的要求。这确保了记录数据的准确性和详细程度，便于后续的数据分析和处理。095.1外观仪器外壳应完整，无明显划痕、变形或损坏。完整性外壳应采用防腐蚀、耐磨损的材质制成，表面应光滑平整，无气泡、裂纹等缺陷。材质与工艺外壳应具有一定的防水、防尘能力，以适应各种恶劣环境。防护等级5.1.1仪器外壳010203屏幕尺寸屏幕尺寸应适中，方便用户观察读数。清晰度显示屏幕应清晰、无闪烁，能够准确显示测量数据。对比度与亮度屏幕应具有足够的对比度和亮度，确保在强光或弱光环境下均可清晰阅读。5.1.2显示屏幕5.1.3按键与接口接口应选用标准类型，位置合理，方便用户连接外部设备或进行数据传输。接口类型与位置按键应布局合理、操作便捷，具有明确的标识和适中的按压力度。按键设计仪器标识仪器上应有明确的型号、规格、生产厂家等标识信息。安全警示5.1.4标识与警示对于可能存在的安全风险，应在仪器上设置相应的警示标识，以提醒用户注意安全操作。0102105.2环境适应性工作温度范围水文仪器应在规定的温度范围内正常工作，保证测量准确度不受影响。存储温度范围仪器在存储时，应能承受一定范围的温度变化，而不损坏或降低性能。5.2.1温度适应性VS在规定的湿度条件下，水文仪器应能正常工作，且性能稳定。防潮措施仪器应采取适当的防潮措施，以防止内部电路受潮影响工作。工作湿度范围5.2.2湿度适应性5.2.3振动与冲击适应性抗冲击能力仪器在受到一定冲击时，应能保证不损坏且性能不受影响。抗振动能力水文仪器应具有一定的抗振动能力，以应对运输或使用过程中的振动影响。水文仪器应采取有效措施，防止外部电磁干扰对测量准确度的影响。电磁干扰防护仪器在工作时产生的电磁辐射应符合相关标准，避免对其他设备造成干扰。电磁辐射限制5.2.4电磁兼容性115.3信号接口信号接口是水文仪器与外部设备之间进行数据传输和通信的重要接口。定义实现水文仪器测量数据的实时传输、远程监控和数据处理等功能。作用5.3.1信号接口概述有线接口通过电缆等有线介质连接，传输稳定可靠，适用于固定站点和近距离数据传输。无线接口通过无线电波进行数据传输，具有灵活性和远距离传输能力，适用于移动站点和远程监控。5.3.2信号接口类型01传输速率应满足实时数据传输的要求，确保数据的及时性和准确性。5.3.3信号接口技术要求02抗干扰能力应具备较强的抗干扰能力，确保在复杂环境下数据的稳定传输。03兼容性应与主流的水文数据处理软件和设备兼容，方便用户进行数据分析和处理。水位计信号接口将水位计测量数据通过信号接口传输到数据采集器或监控中心，实现水位数据的实时监测和预警。015.3.4信号接口应用实例流量计信号接口将流量计测量数据通过信号接口传输到数据处理系统，进行流量数据的分析和计算，为水资源管理和调度提供决策支持。02125.4防雷抗干扰防雷设计：水文仪器的显示与记录装置在设计和制造过程中，必须考虑到防雷措施。这包括但不限于对电路的保护、接地系统的设计以及防雷器件的选用，以确保在雷电天气下设备能够安全运行。标准规定：GB/T19704-2019标准中明确规定了水文仪器显示与记录装置的防雷和抗干扰要求。这些规定旨在确保设备在各种恶劣环境下都能正常工作，提供准确的水文数据。测试与验证：为了确保防雷和抗干扰措施的有效性，标准中还规定了相应的测试和验证方法。这些测试包括模拟雷电冲击、电磁干扰等，以确保设备在实际使用中能够达到预期的性能要求。抗干扰能力：除了防雷，这些装置还需具备良好的抗干扰能力。由于水文仪器常常需要在各种自然环境下工作，因此它们必须能够抵抗来自外界的电磁干扰，确保数据的准确性和稳定性。5.4防雷抗干扰135.5性能指水文仪器的测量结果与被测量真值的接近程度，是评价仪器性能的重要指标。准确度定义根据测量误差的大小，水文仪器的准确度通常分为不同等级，以满足不同应用场景的需求。准确度等级仪器的设计、制造工艺、校准方法等均会影响其准确度。影响因素5.5.1准确度稳定性定义指水文仪器在规定条件下，长时间内保持其性能参数不变的能力。评定方法通常通过长时间运行测试、环境适应性测试等方法来评定仪器的稳定性。重要性稳定性好的仪器能够提供更可靠、更准确的测量数据。5.5.2稳定性030201灵敏度定义指水文仪器对被测量变化的响应程度。高灵敏度优势能够更准确地反映被测量的微小变化，提高测量的精度和可靠性。影响因素传感器的选择、信号处理电路的设计等都会影响仪器的灵敏度。5.5.3灵敏度抗干扰能力定义指水文仪器在受到外部干扰时，仍能保持正常测量性能的能力。5.5.4抗干扰能力干扰来源包括电磁干扰、机械振动、温度变化等。提高方法通过合理的电路设计、优质的屏蔽措施、稳定的温度控制等手段来提高仪器的抗干扰能力。145.6显示仪器应能够准确显示当前测量值，包括水位、流量、温度等参数。测量值仪器应提供状态指示功能，如电源状态、通信状态、测量状态等，以便用户了解仪器工作情况。状态指示当仪器出现故障或测量值超出设定范围时，应能够显示相应的报警信息，提醒用户及时处理。报警信息5.6.1显示内容数码管显示采用数码管作为显示器件，具有显示清晰、亮度高等特点，适用于各种环境条件下使用。液晶显示采用液晶显示屏作为显示器件，可以显示更多的信息和图形化界面，提高用户交互体验。其他显示方式根据实际需求和应用场景，还可以选择其他显示方式，如LED指示灯等。5.6.2显示方式5.6.3显示精度在连续工作过程中，仪器显示值应保持稳定，不出现明显的波动或漂移现象。显示稳定性仪器显示的测量值应具有一定的分辨率，以满足不同精度要求的应用场景。显示分辨率实时更新仪器应能够实时更新显示内容，确保用户获取到最新的测量数据和状态信息。定时更新根据实际需求和应用场景，可以设置仪器定时更新显示内容，以降低功耗和延长使用寿命。5.6.4显示更新频率155.7记录包括水位、流量、含沙量等水文要素的实时测量值。测量数据记录仪器的运行状态，如正常、异常、维修等。仪器状态如气温、水温、风向风速等与水文测量相关的环境参数。环境参数5.7.1记录内容5.7.2记录方式自动记录通过仪器自动将数据记录在存储器中，可定期或实时上传至数据中心。人工记录在特定情况下，如仪器故障或特殊需求时，可采用人工记录方式。记录频率根据实际需要设定记录频率，如每分钟、每小时或每天等。数据存储记录的数据应存储在安全可靠的设备中，并定期进行备份以防数据丢失。5.7.3记录频率与存储5.7.4数据处理与分析采用统计学、水文学等方法对处理后的数据进行分析，提取有用信息。数据分析对原始数据进行清洗、去噪、插值等预处理操作，以提高数据质量。数据预处理165.8可靠性可靠性概念指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性要求5.8.1可靠性定义水文仪器应具有高可靠性，能够长期稳定地工作，以确保测量数据的准确性和可靠性。0102测试方法通过模拟实际工作环境，对水文仪器进行长时间运行测试，以评估其可靠性水平。评估标准根据测试结果，对水文仪器的可靠性进行定量评估，为产品改进提供依据。5.8.2可靠性测试与评估采用经过严格筛选和质量检测的元器件，以降低故障率。选用高质量元器件5.8.3可靠性保障措施在关键部位采用冗余设计，提高系统的容错能力。冗余设计优化电磁兼容性设计，减少外部干扰对仪器可靠性的影响。电磁兼容性设计定期检查与维护定期对水文仪器进行检查和维护，确保其处于良好工作状态。故障诊断与排除及时发现并处理故障，防止故障扩大和影响仪器可靠性。技术升级与改进根据用户需求和技术发展，对水文仪器进行技术升级和改进，提高其可靠性水平。5.8.4可靠性维护与提升176试验方法试验条件除非另有规定，试验应在正常大气条件下进行，即温度范围为15℃~35℃，相对湿度不大于85%，大气压力为86kPa~106kPa。试验设备试验所用设备、仪器和仪表的准确度等级应满足本标准的要求，并应定期检定或校准，确保其处于有效状态。安全要求在进行试验时，应采取必要的安全措施，防止人身伤害和设备损坏。0203016.1一般规定VS仪器外观应整洁，无锈蚀、变形、裂纹等缺陷；标志应清晰、完整；紧固件应无松动。检查方法目视检查和手感检查相结合，必要时使用放大镜或其他辅助工具。检查内容6.2外观检查试验目的验证仪器的显示功能、记录功能以及其他相关功能是否正常。试验步骤按照仪器使用说明书或操作手册的要求，对仪器进行各项功能性试验，包括但不限于零点校准、量程校准、报警功能测试等。结果判定根据试验结果，判断仪器的各项功能是否满足本标准的要求。6.3功能性试验010203试验目的测试仪器的准确度、稳定性、可靠性等性能指标。6.4性能试验试验方法根据本标准的相应规定，选择合适的试验方法和设备，对仪器进行各项性能试验。例如，准确度试验可以通过与标准器比对的方式进行；稳定性试验可以通过长时间连续运行并观察数据变化的方式进行。结果分析与处理对试验结果进行统计和分析，计算各项性能指标的实际值，并与本标准的要求进行比较。如果实际值不满足要求，应分析原因并采取相应的改进措施。186.1试验条件试验环境条件电源与接地试验时应提供稳定的电源，并确保仪器接地良好，以保障试验安全及仪器的正常运行。温度与湿度应在规定的环境温度和湿度范围内进行试验，以确保仪器正常工作并避免外界因素对试验结果的影响。试验所用的测量和校准设备应具备足够的精度，并定期进行校准，以确保试验结果的准确性和可靠性。精度与校准试验设备应具有良好的稳定性和重复性，以保证在相同条件下进行多次试验时，结果的一致性。稳定性与重复性试验设备要求试验前应对被试仪器进行外观检查，确保其无明显损坏或缺陷，以免影响试验结果。外观检查在正式试验前，应对被试仪器进行必要的功能测试，以确认其工作状态正常且满足试验要求。功能测试被试仪器准备试验步骤试验时应按照规定的步骤进行，不得随意更改或省略，以确保试验的有效性和可比性。数据记录与处理试验过程中应详细记录各项数据，试验结束后应按照规定的方法对数据进行处理和分析，以得出