主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
新时代水文测报系统
小类:
信息技术
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

  • 新时代水文测报系统
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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

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。
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