一种基于单片机的水位监测预警系统设计

龙文峰 袁梦鑫

武警警官学院 四川 成都 610213

1 引言

自然灾害救援任务是部队非常重要的任务之一,其中抗洪抢险是发生最多且出动最多的一项任务。那么提高抗洪抢险的能力显得极其重要,水位监测报警系统能够对水位进行自动显示、监测和报警,为预防水灾、及时进行防汛决策提供大量可靠的数据资料,提高部队应急反应和处置能力,目前,国内许多水文监测水位仍采用人工方法。该方法不但存在测量的人身安全问题,而且还存在数据测量难准确、监测实时性不强等问题,这会严重影响正常的工作效率。

2 系统方案设计

根据对于水位预警监测系统的功能需求分析,系统除了要实现最基本的水位检测功能外,还需要预警功能以和无线传输的功能及水位阈值设置功能。水位预警监测系统总体设计结构图如图2-1所示:

如图2-1所示系统结构图,本系统主要包括水位检测模块、按键模块、显示模块、无线模块、报警模块等。水位监测模块主要运用超声波传感器对当前水位进行监测,监测数据传送给从机单片机,完成数据的采集。按键模块设定报警阈值,当水位超出报警阈值时,发出报警信号。显示模块对监测的水位以及水质进行数字显示,并显示当前报警等级。无线模块主要对数据信息进行传送和接收。系统的主要作用是将超声波传感器、浊度传感器、光敏电阻采集到的信息经过从机单片机先期处理后传送给主机,对数据进行计算。报警模块经过主机的分析计算之后,对接收的数据做出回应。

图2-1 系统结构图

3 超声波水位检测电路设计

本设计采用HC-SR04超声波传感器,实现非接触测距的功能,超声波传感器测量较精准,并且测量量程可达600cm。超声波传感器的TRIG和ECHO两个引脚分别接单片机的P2.1口和P2.2口,VCC连接5V电源,GND连接水位预警监测系统的地。超声波检测系统电路设计如图3-1所示。

图3-1 超声波水位检测电路设计

水位预警监测系统采用超声波传感器对水位是否超高进行检测,超声波传感器检测的原理是利用回声探测的方法,超声波发射器向需要检测的物体的方向发送超声波信号,在信号发射完毕之后就会开始计时,在检测到被测物体时超声波信号就会马上反射回来,此时接收器就会停止计时,由此实现距离的计算。

4 实物功能展示

水位预警监测系统使用的模块有SX1278无线传感器、超声波传感器、LCD1602液晶显示屏、光敏传感器、浊度传感器、蜂鸣器报警模块及按键模块等。系统实物图如图4-1所示。

图4-1 系统实物展示

超声波传感器实现对水位的实时监测,并将检测到的数据传送到单片机进行处理。浊度传感器对水质进行检测,并将数据传送到单片机进行处理。单片机将处理完的数据通过无线模块发送到显示屏,显示屏显示当前水位、水质情况,蜂鸣器实现对水位的报警,通过按键模块可以调节报警水位的阈值。

5 结束语

本文介绍了一种基于单片机的水位监测预警系统的设计制作过程。该系统可实现水位的实时监测和水质检测,通过设置报警水位阈值实现水位报警。本设计可有效节约人力和物力资源,在抗洪抢险决策指挥中有着重要作用。