一種基于單片機的水位監(jiān)測預警系統(tǒng)設計

龍文峰 袁夢鑫

武警警官學院 四川 成都 610213

1 引言

自然災害救援任務是部隊非常重要的任務之一,其中抗洪搶險是發(fā)生最多且出動最多的一項任務。那么提高抗洪搶險的能力顯得極其重要,水位監(jiān)測報警系統(tǒng)能夠對水位進行自動顯示、監(jiān)測和報警,為預防水災、及時進行防汛決策提供大量可靠的數據資料,提高部隊應急反應和處置能力,目前,國內許多水文監(jiān)測水位仍采用人工方法。該方法不但存在測量的人身安全問題,而且還存在數據測量難準確、監(jiān)測實時性不強等問題,這會嚴重影響正常的工作效率。

2 系統(tǒng)方案設計

根據對于水位預警監(jiān)測系統(tǒng)的功能需求分析,系統(tǒng)除了要實現(xiàn)最基本的水位檢測功能外,還需要預警功能以和無線傳輸的功能及水位閾值設置功能。水位預警監(jiān)測系統(tǒng)總體設計結構圖如圖2-1所示:

如圖2-1所示系統(tǒng)結構圖,本系統(tǒng)主要包括水位檢測模塊、按鍵模塊、顯示模塊、無線模塊、報警模塊等。水位監(jiān)測模塊主要運用超聲波傳感器對當前水位進行監(jiān)測,監(jiān)測數據傳送給從機單片機,完成數據的采集。按鍵模塊設定報警閾值,當水位超出報警閾值時,發(fā)出報警信號。顯示模塊對監(jiān)測的水位以及水質進行數字顯示,并顯示當前報警等級。無線模塊主要對數據信息進行傳送和接收。系統(tǒng)的主要作用是將超聲波傳感器、濁度傳感器、光敏電阻采集到的信息經過從機單片機先期處理后傳送給主機,對數據進行計算。報警模塊經過主機的分析計算之后,對接收的數據做出回應。

圖2-1 系統(tǒng)結構圖

3 超聲波水位檢測電路設計

本設計采用HC-SR04超聲波傳感器,實現(xiàn)非接觸測距的功能,超聲波傳感器測量較精準,并且測量量程可達600cm。超聲波傳感器的TRIG和ECHO兩個引腳分別接單片機的P2.1口和P2.2口,VCC連接5V電源,GND連接水位預警監(jiān)測系統(tǒng)的地。超聲波檢測系統(tǒng)電路設計如圖3-1所示。

圖3-1 超聲波水位檢測電路設計

水位預警監(jiān)測系統(tǒng)采用超聲波傳感器對水位是否超高進行檢測,超聲波傳感器檢測的原理是利用回聲探測的方法,超聲波發(fā)射器向需要檢測的物體的方向發(fā)送超聲波信號,在信號發(fā)射完畢之后就會開始計時,在檢測到被測物體時超聲波信號就會馬上反射回來,此時接收器就會停止計時,由此實現(xiàn)距離的計算。

4 實物功能展示

水位預警監(jiān)測系統(tǒng)使用的模塊有SX1278無線傳感器、超聲波傳感器、LCD1602液晶顯示屏、光敏傳感器、濁度傳感器、蜂鳴器報警模塊及按鍵模塊等。系統(tǒng)實物圖如圖4-1所示。

圖4-1 系統(tǒng)實物展示

超聲波傳感器實現(xiàn)對水位的實時監(jiān)測,并將檢測到的數據傳送到單片機進行處理。濁度傳感器對水質進行檢測,并將數據傳送到單片機進行處理。單片機將處理完的數據通過無線模塊發(fā)送到顯示屏,顯示屏顯示當前水位、水質情況,蜂鳴器實現(xiàn)對水位的報警,通過按鍵模塊可以調節(jié)報警水位的閾值。

5 結束語

本文介紹了一種基于單片機的水位監(jiān)測預警系統(tǒng)的設計制作過程。該系統(tǒng)可實現(xiàn)水位的實時監(jiān)測和水質檢測,通過設置報警水位閾值實現(xiàn)水位報警。本設計可有效節(jié)約人力和物力資源,在抗洪搶險決策指揮中有著重要作用。