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基本信息
- 項目名稱：
- 新時代水文測報系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品給出了用現(xiàn)代化技術(shù)改造當(dāng)前水文監(jiān)測方法的新方案，戶外測報終端機以TI的MSP430F149超低功耗微控制器為核心，通過各種傳感器采集降雨量，水位，流速，溫濕度等水文數(shù)據(jù)，以GSM短信方式與水文站信息處理中心通信，工作人員通過客戶端軟件即可查詢當(dāng)前及歷史水文情況。
- 詳細介紹：
- 本作品給出了用現(xiàn)代化技術(shù)改造當(dāng)前水文監(jiān)測方法的新方案。我國每年入汛以來，多處地區(qū)遭受強降雨影響，因此對于江河，水庫等水利設(shè)施的水文監(jiān)測預(yù)報顯得尤為重要。特別是中小型水庫的水文監(jiān)測，必須符合成本低、功能全、功耗低等設(shè)計要求。本作品為采用Visual C++編制客戶端軟件且融合NI Measurement Studio虛擬儀器技術(shù)的水文測報系統(tǒng)。戶外監(jiān)測站點設(shè)計以TI的MSP430F149超低功耗控制器為核心處理器，采用太陽能結(jié)合鋰電池供電，傳感器采集降雨量，流速，水位，溫濕度等各項水文數(shù)據(jù)通過GSM的短信方式將數(shù)據(jù)傳輸至水文站處理中心，用戶可以在電腦屏幕上查詢實時及歷史水文數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、方便安裝和維護、性能穩(wěn)定可靠，自動觀測實現(xiàn)長期無人值守，能全天候地完成水文信息的收集、處理和存儲，并且操作界面友好。同時系統(tǒng)利用太陽能為能源，采用低功耗傳感器和集成芯片，節(jié)能減耗，綠色環(huán)保。非常適合各類水文測報站特別是中小型水文測報站的應(yīng)用，國內(nèi)普遍使用的多普勒水文測試儀，價格都在數(shù)萬元以上，而該系統(tǒng)的材料費和加工費一共為2500元，降低了用戶的預(yù)算，以較少的資金完成了系統(tǒng)的技術(shù)改造，適用于中小型河流和水庫的水文測報，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 該系統(tǒng)設(shè)計要求： 本系統(tǒng)適用于江河，水庫的水文測報。戶外測報站點在無人值守的情況下可以自動測量流速、水位、降雨量和溫濕度等水文數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)及時發(fā)給信息處理中心的客戶端軟件?？蛻舳塑浖邮?，存儲和顯示水文數(shù)據(jù)。并且能在系統(tǒng)中體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的設(shè)計理念。 本系統(tǒng)包括三大部分：戶外數(shù)據(jù)采集終端，供電模塊，信息處理中心。 戶外數(shù)據(jù)采集終端：按照設(shè)置自動獲取水文信息，通過GSM網(wǎng)絡(luò)將水文數(shù)據(jù)發(fā)送給信息處理中心。本系統(tǒng)已做好5種水文參數(shù)的傳感器，即降雨量，水位，流速和溫濕度。 供電部分：采用7.4V 5000mA/H鋰電池和10V 200mA太陽能電池給系統(tǒng)供電。在有太陽照射時，直接用太陽能電池給系統(tǒng)供電和給鋰電池充電。無太陽光情況下，使用鋰電池保證系統(tǒng)正常工作。 信息處理中心：由客戶端軟件和GSM接收模塊組成。軟件采用Visual C++編制，融合NI Measurement Studio虛擬儀器技術(shù)，軟件分為前面板和數(shù)據(jù)庫兩部分。前面板界面以圖形和數(shù)字表示了當(dāng)前的實時水文信息，同時將獲取的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫的形式存儲在本地數(shù)據(jù)庫中。 技術(shù)參數(shù)： 降雨量:劃分為四級,誤差:±0.2mm 水 位:測量范圍0-20 m,誤差:±0.01 m 流 速:測量范圍0-10 m/S,誤差:±0.5 m/S 溫 度:測量范圍-20℃-(+85℃),誤差:±0.1℃ 濕 度:測量范圍0%-99 %RH,誤差:±2%RH 平均功耗：0.375W
科學(xué)性、先進性
- 1、技術(shù)先進 綜合了嵌入式技術(shù)，虛擬儀器技術(shù)，單總線技術(shù)，GSM全通移動通信等多項現(xiàn)代先進技術(shù)。 2、成本較低 國內(nèi)普遍使用的多普勒水文測試儀，價格都在數(shù)萬元以上，該系統(tǒng)的材料費和加工費一共為2500元，降低了用戶的預(yù)算，適用于中小型河流和水庫的水文測報。 3、操作簡潔 具有友好的人機交互界面，按照液晶顯示屏上的提示，用戶可以逐步完成對戶外測控終端的設(shè)置，當(dāng)設(shè)置完成，戶外設(shè)備進入全天候，全自動，長時間無人值守工作模式。告別了以前靠人工肉眼觀測的手段，以往工作人員必須前往河邊，通過設(shè)在江中和岸上的檢測設(shè)備觀測和記錄水文數(shù)據(jù)?？蛻舳塑浖惭b在水文站的辦公室里，工作人員足不出戶，水文數(shù)據(jù)的任何一點微小的變化都可以通過軟件得到反映。 4、節(jié)能減耗 主控為MSP430超低功耗單片機，工作電流340uA，待機電流1uA。單總線測控傳感器，工作電流1mA，待機電流1uA。系統(tǒng)無需外接電源，可直接使用太陽能電池供電，當(dāng)沒有太陽能時使用內(nèi)部鋰電池供電。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 時間：2010年10月 地點：桂林電子科技大學(xué) 承辦單位：桂林電子科技大學(xué)學(xué)生工作處，校團委。 獎項：桂林電子科技大學(xué)第五屆“創(chuàng)新杯”大學(xué)生課外科學(xué)技術(shù)作品競賽硬件類一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品，現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本系統(tǒng)操作簡便，具有友好的人機交互界面，按照液晶上的提示，用戶可以逐步完成對戶外測控終端的設(shè)置，當(dāng)設(shè)置完成，戶外設(shè)備進入自動工作模式，實現(xiàn)了無人值守工作方式。客戶端軟件安裝在水文站的辦公室里，工作人員足不出戶，水文數(shù)據(jù)的任何一點微小的變化都可以通過軟件得到反映。 該系統(tǒng)可以測量水位、流速、降雨量和溫濕度，適用于江河，水庫的水文測報。使得用戶能在采用一種單一的設(shè)備的情況下，可以快速、完整地完成水文信息的收集、處理和存貯，而且圖文并貌，完全是新時代的工作模式。 社會效益：解決了在惡劣環(huán)境下人工測報的艱苦與錄入數(shù)據(jù)的人員誤差。 經(jīng)濟效益：該作品成本低，簡單實用，極其適用于市場的推廣。適用于中小型河流，水庫的水文測報。
同類課題研究水平概述
- 我國自1978年開始進行水文自動測報系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）建設(shè)試點，從引進國外設(shè)備技術(shù) 消化吸收到自行開發(fā)研制，到八十年代末的十年間，全國共建成各類系統(tǒng)約50個，其中絕大多數(shù)以超短波通信組網(wǎng)，同時也開始探索衛(wèi)星通信用于水情自動測報的途徑，如大寧河、魚子溪等系統(tǒng)。應(yīng)該說這十年是我國水文自動測報技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的起步階段。 自九十年代初期開始，全國各地系統(tǒng)建設(shè)進入高潮，已建水利水電工程自籌資金建設(shè)系統(tǒng)。新建大中型水利水電工程將系統(tǒng)作為工程的一部 分同步建設(shè)，地區(qū)水利部門在防洪工程體系建設(shè)中也十分重視系統(tǒng)的建設(shè)，在近十年全國建成各類系統(tǒng)是前十年的十幾倍，至今已建各類水文自動測報系統(tǒng)約700個。我們從起步到現(xiàn)在也只有30多年的時間，經(jīng)驗仍不足，使得一些系統(tǒng)在建設(shè)或運行過程中出現(xiàn)一些這樣那樣的問題： ?、傧到y(tǒng)的分散性強，各自管理建設(shè)各自系統(tǒng)，沒有將各系統(tǒng)的信息統(tǒng)一起來，作到共享共用，使其發(fā)揮更大的作用。 ?、趥鞲衅魅燥@單一，現(xiàn)階段遙測水位傳感器仍以浮子式水位計為主，需要建設(shè)水位測井，其它的壓力傳感器、超聲波水位計等精度不高，近期應(yīng)用較多的弦式水位計精度可滿足要求且浮移小，但備份較困難，另外雨雪量計，溫度傳感器多需從國外進口，且價格昂貴。 ?、巯到y(tǒng)功耗較大，不符合科學(xué)發(fā)展觀，與我國倡導(dǎo)的低碳環(huán)保理念相抵觸。 進入21世紀(jì)，水文測報狀況仍不容樂觀，我國河流和水利水電工程眾多，已經(jīng)建立水情自動測報系統(tǒng)的大中型水庫還不到總數(shù)的1/4等情況，應(yīng)加大投入盡早建設(shè)，使這些工程在防洪減災(zāi)和水資源充分利用中發(fā)揮更大的作用。
