CN106327804A - 一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置，其特征在于：主要由第一单片机，第二单片机，分别与第一单片机相连接的水位信号处理单元和第一无线传输模块，与水位信号处理单元相连接的模数转换芯片，与模数转换芯片相连接的水位传感器，以及分别与第二单片机相连接的第二无线传输模块、显示器以及预警广播组成。本发明可以准确的对水库、河流、水电站等的水位进行监测，并通过无线网络实时的将测量结果传输给控制室，当水位超出安全范围时则会触发预警广播；本发明监测精度高，误报率低，从而使工作人员可以更好的根据监测结果对灾情进行分析，并提前做好应急准备；本发明采用了无线传输技术，从而提高了预警的即时性。

Description

一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置

技术领域

本发明涉及一种预警装置，具体是指一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置。

背景技术

当今社会自然灾害频发，对人们的人身安全与财产安全均造成了极大的威胁，山洪便是其中一种破坏性极强的自然灾害。为了减小山洪带来的损失，目前很多地方都采用山洪预警装置来带对水库、河流、水电站等的水位进行监测，并在同洪发生之间发出警报，通知相关部门及周围群众，以便提前高做好应急准备。然而，现有的山洪预警装置并不完善，其即时性较差，并且误报率较高，无法起到有效的预警作用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的山洪预警装置即时性较差，并且误报率较高的缺陷，提供一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置。

本发明的目的通过下述技术方案现实：一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置，主要由第一单片机，第二单片机，分别与第一单片机相连接的水位信号处理单元和第一无线传输模块，与水位信号处理单元相连接的模数转换芯片，与模数转换芯片相连接的水位传感器，以及分别与第二单片机相连接的第二无线传输模块、显示器以及预警广播组成；所述第一无线传输模块通过无线网络与第二无线传输模块相连接；所述水位信号处理单元由处理芯片U，三极管VT6，三极管VT5，放大器P2，正极与处理芯片U的-IN1管脚相连接、负极与处理芯片U的VCC管脚相连接的电容C5，正极与处理芯片U的+IN1管脚相连接、负极与处理芯片U的GND管脚相连接的同时接地的电容C6，正极与处理芯片U的OUT1管脚相连接、负极与三极管VT6的基极相连接的电容C7，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极接地的电容C8，与电容C8相并联的电阻R11，串接在放大器P2的负极和电容C5的正极之间的电阻R9，P极与放大器P2的正极相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D4，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极与三极管VT6的集电极相连接的电容C9，同时与三极管VT6的集电极和发射极相连接的输出电路，以及同时与电容C6的正极和处理芯片U的-IN1管脚相连接的调节电路组成；所述三极管VT5的基极与放大器P2的输出端相连接、其发射极接地；所述处理芯片U的VCC管脚接电源。所述调节电路的输入端与模数转换芯片相连接；所述输出电路的输出端则与第一单片机相连接。

进一步的，所述调节电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，负极与三极管VT1的集电极相连接、正极接电源的电容C1，串接在三极管VT1的基极和发射极之间的电阻R1，N极与三极管VT2的基极相连接、P极经电阻R2后与三极管VT1的发射极相连接的二极管D1，负极与放大器P1的负极相连接、正极经电阻R3后与三极管VT1的发射极相连接的电容C2，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的电容C3，与电容C3相并联的电阻R4，P极与放大器P1的负极相连接、N极与三极管VT3的基极相连接的二极管D2，N极与三极管VT4的基极相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3，串接在三极管VT3的发射极和三极管VT4的集电极之间的电阻R5，串接在三极管VT4的集电极和电容C6的正极之间的电阻R6，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与处理芯片U的-IN1管脚相连接的电容C4，与电容C4相并联的电阻R8，以及一端与电容C4的负极相连接、另一端接地的电阻R7组成；所述放大器P1的正极接地、其负极与三极管VT2的集电极相连接、其输出端则与三极管VT3的集电极相连接；所述三极管VT4的发射极接地；所述三极管VT1的基极与模数转换芯片相连接。

所述输出电路由放大器P3，三极管VT7，正极经电阻R12后与三极管VT6的集电极相连接、负极经电阻R13后与三极管VT7的集电极相连接的电容C10，一端与放大器P3的负极相连接、另一端接地的电阻R10，以及N极与三极管VT7的发射极相连接、P极与放大器P3的负极相连接的二极管D5组成；所述放大器P3的正极与三极管VT6的发射极相连接、其输出端与三极管VT7的基极相连接；所述电容C10的负极与第一单片机相连接。

所述处理芯片U为LM358集成芯片。

所述电容C7为耦合电容。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明可以准确的对水库、河流、水电站等的水位进行监测，并通过无线网络实时的将测量结果传输给控制室，当水位超出安全范围时则会触发预警广播；本发明监测精度高，误报率低，从而使工作人员可以更好的根据监测结果对灾情进行分析，并提前做好应急准备；本发明采用了无线传输技术，从而提高了预警的即时性。

(2)本发明的水位信号处理单元可以对采集到的水位信号进行处理，滤除信号中的干扰信号，排除干扰信号的影响，从而提高水位信号的保真度；同时该水位信号处理单元还可以对水位信号进行不失真的放大，从而弥补信号在无线传输过程中出现的削弱；如此则可以使控制室所接收到的水位信号更加准确，降低误报率，并且使工作人员可以更好的根据监测结果对灾情进行分析，提前做好应急准备。

(3)本发明通过水位信号处理单元对水位信号进行处理，相较传统的水位监测预警装置，本发明的误报率降低了20％。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的水位信号处理单元的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明包括监测端和控制室端，其中监测端由第一单片机，分别与第一单片机相连接的水位信号处理单元和第一无线传输模块，与水位信号处理单元相连接的模数转换芯片，以及与模数转换芯片相连接的水位传感器组成。而控制室端则由第二单片机，和分别与第二单片机相连接的第二无线传输模块、显示器以及预警广播组成。所述第一无线传输模块通过无线网络与第二无线传输模块相连接。

该水位传感器用于采集水库、河流或者水电站的水位信号，其通过管道安装在水中，水位传感器通过管道安装是为了防止水流动而影响水位测量的结果，该安装方法已是成熟的技术，在这里不做过多赘述；该水位传感器采用AL200W型压阻式水位传感器，该AL200W型压阻式水位传感器将与液位深度成正比的液体静压力准确测量出来，并转换成标准模拟信号输出，建立起输出信号与液体深度的线性对应关系，从而可以测量出水位传感器末端到液面的液位高度。

该第一单片机、水位信号处理单元、第一无线传输模块以及模数转换芯片被集成在一个设备安装箱内，该设备安装箱则设置在岸边。该模数转换芯片可以将水位传感器输出的水位模拟信号转换为水位数字信号其采用ADC0809模数转换芯片来实现，该ADC0809模数转换芯片的模拟量输入端IN0管脚与水位传感器相连接，其数字量输出端21管脚则与水位处理单元的输入端相连接。该水位信号处理单元可以对水位数字信号进行处理并将处理后的水位数字信号传输给第一单片机。该第一单片机则为本发明的控制处理中心，其采用AT89S51单片机来实现，该第一单片机的P1.0信号输入管脚与水位信号处理单元的输出端相连接，其信号输出I/O接口则与第一无线传输模块相连接。该第一无线传输模块用于将水位信号通过无线网络传输给控制室端，其采用ZIGBEE无线传输模块来实现，其信号输入接口与单片机相连接。

该第二单片机则设置在控制室内，其也采用AT89S51单片机来实现，该单片机内设定有水位安全值。该第二无线传输模块用于接收第二无线传输模块所发送的水位信号，其也采用ZIGBEE无线传输模块来实现，其信号输出接口与单片机的信号输入接口相连接。该预警广播在监测水位超过安全值时发出警报声，从而通知周围群众及时撤离，预警广播可以设置在空旷处，使声音覆盖的范围更广。

为了提高水位监测的精度，该水位信号处理单元的结构如图2所示，所述水位信号处理单元由处理芯片U，三极管VT6，三极管VT5，放大器P2，正极与处理芯片U的-IN1管脚相连接、负极与处理芯片U的VCC管脚相连接的电容C5，正极与处理芯片U的+IN1管脚相连接、负极与处理芯片U的GND管脚相连接的同时接地的电容C6，正极与处理芯片U的OUT1管脚相连接、负极与三极管VT6的基极相连接的电容C7，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极接地的电容C8，与电容C8相并联的电阻R11，串接在放大器P2的负极和电容C5的正极之间的电阻R9，P极与放大器P2的正极相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D4，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极与三极管VT6的集电极相连接的电容C9，同时与三极管VT6的集电极和发射极相连接的输出电路，以及同时与电容C6的正极和处理芯片U的-IN1管脚相连接的调节电路组成；所述三极管VT5的基极与放大器P2的输出端相连接、其发射极接地；所述处理芯片U的VCC管脚接电源。所述调节电路的输入端与模数转换芯片相连接；所述输出电路的输出端则与第一单片机相连接。

其中，处理芯片U，电容C5以及电容C6形成第一偏置放大器，放大器P2，三极管VT5以及二极管D4则形成第二偏置放大器，第一偏置放大器和第二偏置放大器可以不失真的对水位数字信号进行放大处理。该电容C7采用耦合电容，从而可以有效的隔离高频干扰。而电容C8和电阻R11则形成一个RC滤波电路，该RC滤波电路可以对水位信号中的干扰信号进行过滤。为了更好的实施本发明，该处理芯片U优选LM358集成芯片来实现。

该调节电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，二极管D1，二极管D2以及二极管D3组成。

连接时，电容C1的负极与三极管VT1的集电极相连接，正极接电源。电阻R1串接在三极管VT1的基极和发射极之间。二极管D1的N极与三极管VT2的基极相连接，P极经电阻R2后与三极管VT1的发射极相连接。电容C2的负极与放大器P1的负极相连接，正极经电阻R3后与三极管VT1的发射极相连接。电容C3的正极与放大器P1的正极相连接，负极与放大器P1的输出端相连接。电阻R4与电容C3相并联。二极管D2的P极与放大器P1的负极相连接，N极与三极管VT3的基极相连接。二极管D3的N极与三极管VT4的基极相连接，P极与三极管VT2的发射极相连接。

同时，电阻R5串接在三极管VT3的发射极和三极管VT4的集电极之间。电阻R6串接在三极管VT4的集电极和电容C6的正极之间。电容C4的正极与放大器P1的输出端相连接，负极与处理芯片U的-IN1管脚相连接。电阻R8与电容C4相并联。电阻R7的一端与电容C4的负极相连接，另一端接地。所述放大器P1的正极接地，其负极与三极管VT2的集电极相连接，其输出端则与三极管VT3的集电极相连接。所述三极管VT4的发射极接地。所述三极管VT1的基极与模数转换芯片相连接。

该调节电路可以对水位信号的位相进行调整，从而使水位信号更加稳定，提高水位信号的保真度。该电容C4，电阻R8以及电阻R7也形成一个RC滤波电路，其可以排除干扰信号的影响，使信号更稳定。

另外，该输出电路由放大器P3，三极管VT7，电阻R12，电阻R13，电阻R10，电容C10以及二极管D5组成。

其中，该电容C10的正极经电阻R12后与三极管VT6的集电极相连接，负极经电阻R13后与三极管VT7的集电极相连接。电阻R10的一端与放大器P3的负极相连接，另一端接地。二极管D5的N极与三极管VT7的发射极相连接，P极与放大器P3的负极相连接。所述放大器P3的正极与三极管VT6的发射极相连接，其输出端与三极管VT7的基极相连接。所述电容C10的负极与第一单片机相连接。该输出电路可以使水位信号的频率更加稳定。

本发明通过水位信号处理单元对采集到的水位信号进行处理，滤除信号中的干扰信号，排除干扰信号的影响，从而提高水位信号的保真度；同时该水位信号处理单元还可以对水位信号进行不失真的放大，从而弥补信号在无线传输过程中出现的削弱；如此则可以使控制室所接收到的水位信号更加准确，相较传统的水位监测预警装置，本发明的误报率降低了20％，从而使工作人员可以更好的根据监测结果对灾情进行分析，提前做好应急准备。

工作时，该水位传感器采集下水库、河流或者水电站的水位信号并传输给模数转换芯片，该模数转换芯片将水位信号转换成数字信号发送给水位信号处理单元，经过水位信号处理单元处理后的水位数字信号传输给第一单片机进行处理，而第一单片机再将水位数字信号发送给第一无线传输模块，第一无线传输模块通过无线网络将水位信号发送给控制室。控制室内的第二无线传输模块接收水位数字信号并传输给第二单片机，第二单片机将实时的水位信号与其内部的安全值相对比，当实时水位超过安全值时则触发预警广播，使预警广播发出警报以提醒周围群众。在此过程中显示器还显示出监测结果，工作人员可以根据监测结果来对灾情进行分析。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置，其特征在于：主要由第一单片机，第二单片机，分别与第一单片机相连接的水位信号处理单元和第一无线传输模块，与水位信号处理单元相连接的模数转换芯片，与模数转换芯片相连接的水位传感器，以及分别与第二单片机相连接的第二无线传输模块、显示器以及预警广播组成；所述第一无线传输模块通过无线网络与第二无线传输模块相连接；所述水位信号处理单元由处理芯片U，三极管VT6，三极管VT5，放大器P2，正极与处理芯片U的-IN1管脚相连接、负极与处理芯片U的VCC管脚相连接的电容C5，正极与处理芯片U的+IN1管脚相连接、负极与处理芯片U的GND管脚相连接的同时接地的电容C6，正极与处理芯片U的OUT1管脚相连接、负极与三极管VT6的基极相连接的电容C7，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极接地的电容C8，与电容C8相并联的电阻R11，串接在放大器P2的负极和电容C5的正极之间的电阻R9，P极与放大器P2的正极相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D4，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极与三极管VT6的集电极相连接的电容C9，同时与三极管VT6的集电极和发射极相连接的输出电路，以及同时与电容C6的正极和处理芯片U的-IN1管脚相连接的调节电路组成；所述三极管VT5的基极与放大器P2的输出端相连接、其发射极接地；所述处理芯片U的VCC管脚接电源；所述调节电路的输入端与模数转换芯片相连接；所述输出电路的输出端则与第一单片机相连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置，其特征在于：所述调节电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，负极与三极管VT1的集电极相连接、正极接电源的电容C1，串接在三极管VT1的基极和发射极之间的电阻R1，N极与三极管VT2的基极相连接、P极经电阻R2后与三极管VT1的发射极相连接的二极管D1，负极与放大器P1的负极相连接、正极经电阻R3后与三极管VT1的发射极相连接的电容C2，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的电容C3，与电容C3相并联的电阻R4，P极与放大器P1的负极相连接、N极与三极管VT3的基极相连接的二极管D2，N极与三极管VT4的基极相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3，串接在三极管VT3的发射极和三极管VT4的集电极之间的电阻R5，串接在三极管VT4的集电极和电容C6的正极之间的电阻R6，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与处理芯片U的-IN1管脚相连接的电容C4，与电容C4相并联的电阻R8，以及一端与电容C4的负极相连接、另一端接地的电阻R7组成；所述放大器P1的正极接地、其负极与三极管VT2的集电极相连接、其输出端则与三极管VT3的集电极相连接；所述三极管VT4的发射极接地；所述三极管VT1的基极与模数转换芯片相连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置，其特征在于：所述输出电路由放大器P3，三极管VT7，正极经电阻R12后与三极管VT6的集电极相连接、负极经电阻R13后与三极管VT7的集电极相连接的电容C10，一端与放大器P3的负极相连接、另一端接地的电阻R10，以及N极与三极管VT7的发射极相连接、P极与放大器P3的负极相连接的二极管D5组成；所述放大器P3的正极与三极管VT6的发射极相连接、其输出端与三极管VT7的基极相连接；所述电容C10的负极与第一单片机相连接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置，其特征在于：所述处理芯片U为LM358集成芯片。

5.根据权利要求4所述的一种适用于村镇和人口密集区域的山洪入户预警装置，其特征在于：所述电容C7为耦合电容。