基本信息
- 项目名称：
- 新时代水文测报系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品给出了用现代化技术改造当前水文监测方法的新方案，户外测报终端机以TI的MSP430F149超低功耗微控制器为核心，通过各种传感器采集降雨量，水位，流速，温湿度等水文数据，以GSM短信方式与水文站信息处理中心通信，工作人员通过客户端软件即可查询当前及历史水文情况。
- 详细介绍：
- 本作品给出了用现代化技术改造当前水文监测方法的新方案。我国每年入汛以来，多处地区遭受强降雨影响，因此对于江河，水库等水利设施的水文监测预报显得尤为重要。特别是中小型水库的水文监测，必须符合成本低、功能全、功耗低等设计要求。本作品为采用Visual C++编制客户端软件且融合NI Measurement Studio虚拟仪器技术的水文测报系统。户外监测站点设计以TI的MSP430F149超低功耗控制器为核心处理器，采用太阳能结合锂电池供电，传感器采集降雨量，流速，水位，温湿度等各项水文数据通过GSM的短信方式将数据传输至水文站处理中心，用户可以在电脑屏幕上查询实时及历史水文数据。系统结构简洁、方便安装和维护、性能稳定可靠，自动观测实现长期无人值守，能全天候地完成水文信息的收集、处理和存储，并且操作界面友好。同时系统利用太阳能为能源，采用低功耗传感器和集成芯片，节能减耗，绿色环保。非常适合各类水文测报站特别是中小型水文测报站的应用，国内普遍使用的多普勒水文测试仪，价格都在数万元以上，而该系统的材料费和加工费一共为2500元，降低了用户的预算，以较少的资金完成了系统的技术改造，适用于中小型河流和水库的水文测报，具有一定的经济效益和社会效益。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 该系统设计要求： 本系统适用于江河，水库的水文测报。户外测报站点在无人值守的情况下可以自动测量流速、水位、降雨量和温湿度等水文数据，并将数据及时发给信息处理中心的客户端软件。客户端软件接收，存储和显示水文数据。并且能在系统中体现节能环保的设计理念。 本系统包括三大部分：户外数据采集终端，供电模块，信息处理中心。 户外数据采集终端：按照设置自动获取水文信息，通过GSM网络将水文数据发送给信息处理中心。本系统已做好5种水文参数的传感器，即降雨量，水位，流速和温湿度。 供电部分：采用7.4V 5000mA/H锂电池和10V 200mA太阳能电池给系统供电。在有太阳照射时，直接用太阳能电池给系统供电和给锂电池充电。无太阳光情况下，使用锂电池保证系统正常工作。 信息处理中心：由客户端软件和GSM接收模块组成。软件采用Visual C++编制，融合NI Measurement Studio虚拟仪器技术，软件分为前面板和数据库两部分。前面板界面以图形和数字表示了当前的实时水文信息，同时将获取的数据以数据库的形式存储在本地数据库中。 技术参数： 降雨量:划分为四级,误差:±0.2mm 水 位:测量范围0-20 m,误差:±0.01 m 流 速:测量范围0-10 m/S,误差:±0.5 m/S 温 度:测量范围-20℃-(+85℃),误差:±0.1℃ 湿 度:测量范围0%-99 %RH,误差:±2%RH 平均功耗：0.375W
科学性、先进性
- 1、技术先进 综合了嵌入式技术，虚拟仪器技术，单总线技术，GSM全通移动通信等多项现代先进技术。 2、成本较低 国内普遍使用的多普勒水文测试仪，价格都在数万元以上，该系统的材料费和加工费一共为2500元，降低了用户的预算，适用于中小型河流和水库的水文测报。 3、操作简洁 具有友好的人机交互界面，按照液晶显示屏上的提示，用户可以逐步完成对户外测控终端的设置，当设置完成，户外设备进入全天候，全自动，长时间无人值守工作模式。告别了以前靠人工肉眼观测的手段，以往工作人员必须前往河边，通过设在江中和岸上的检测设备观测和记录水文数据。客户端软件安装在水文站的办公室里，工作人员足不出户，水文数据的任何一点微小的变化都可以通过软件得到反映。 4、节能减耗 主控为MSP430超低功耗单片机，工作电流340uA，待机电流1uA。单总线测控传感器，工作电流1mA，待机电流1uA。系统无需外接电源，可直接使用太阳能电池供电，当没有太阳能时使用内部锂电池供电。
获奖情况及鉴定结果
- 时间：2010年10月 地点：桂林电子科技大学 承办单位：桂林电子科技大学学生工作处，校团委。 奖项：桂林电子科技大学第五届“创新杯”大学生课外科学技术作品竞赛硬件类一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物产品，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统操作简便，具有友好的人机交互界面，按照液晶上的提示，用户可以逐步完成对户外测控终端的设置，当设置完成，户外设备进入自动工作模式，实现了无人值守工作方式。客户端软件安装在水文站的办公室里，工作人员足不出户，水文数据的任何一点微小的变化都可以通过软件得到反映。 该系统可以测量水位、流速、降雨量和温湿度，适用于江河，水库的水文测报。使得用户能在采用一种单一的设备的情况下，可以快速、完整地完成水文信息的收集、处理和存贮，而且图文并貌，完全是新时代的工作模式。 社会效益：解决了在恶劣环境下人工测报的艰苦与录入数据的人员误差。 经济效益：该作品成本低，简单实用，极其适用于市场的推广。适用于中小型河流，水库的水文测报。
同类课题研究水平概述
- 我国自1978年开始进行水文自动测报系统（以下简称系统）建设试点，从引进国外设备技术 消化吸收到自行开发研制，到八十年代末的十年间，全国共建成各类系统约50个，其中绝大多数以超短波通信组网，同时也开始探索卫星通信用于水情自动测报的途径，如大宁河、鱼子溪等系统。应该说这十年是我国水文自动测报技术发展应用的起步阶段。 自九十年代初期开始，全国各地系统建设进入高潮，已建水利水电工程自筹资金建设系统。新建大中型水利水电工程将系统作为工程的一部 分同步建设，地区水利部门在防洪工程体系建设中也十分重视系统的建设，在近十年全国建成各类系统是前十年的十几倍，至今已建各类水文自动测报系统约700个。我们从起步到现在也只有30多年的时间，经验仍不足，使得一些系统在建设或运行过程中出现一些这样那样的问题： ①系统的分散性强，各自管理建设各自系统，没有将各系统的信息统一起来，作到共享共用，使其发挥更大的作用。 ②传感器仍显单一，现阶段遥测水位传感器仍以浮子式水位计为主，需要建设水位测井，其它的压力传感器、超声波水位计等精度不高，近期应用较多的弦式水位计精度可满足要求且浮移小，但备份较困难，另外雨雪量计，温度传感器多需从国外进口，且价格昂贵。 ③系统功耗较大，不符合科学发展观，与我国倡导的低碳环保理念相抵触。 进入21世纪，水文测报状况仍不容乐观，我国河流和水利水电工程众多，已经建立水情自动测报系统的大中型水库还不到总数的1/4等情况，应加大投入尽早建设，使这些工程在防洪减灾和水资源充分利用中发挥更大的作用。
