本课题是在山西省水利厅重点项目“引黄工程安全运行管理及灾害预警防止系统”资助下完成的一项仿真类的工程型应用研究。水情监测系统一直是我国水利行业中研究的热点,也是关乎民生和国计的大事。但是,当冬季结冰后,厚厚的冰层给水情测量带来了很大的影响。因此,对冬季水情的监测更是近些年来水利专家们研究的难点。国内外许多著名学者对此都做了相关的实验和论证。本文以山西省万家寨引黄工程为背景,深入了解了目前中部地区冬季水情监测技术的现状,为冬季结冰后水位的正确测量收集了大量的数据,并且引用了相关国内外学者的方法,通过一定的分析研究,将早期的测量冬季水情系统改进的更加实用且有效。本系统主要包括四个分系统：单片机仿真系统、GPS定位系统、无线传输系统和Labview处理系统。同时,引入了物联网的概念和关键技术,为以后物联网的发展应用做好基础研究。首先,硬件部分采用的单片机主芯片是M430F149,主要进行时钟设计和温度设计,传感器采用的是MFC数字水位传感器,主要进行变送器的设计,对传感器采集回来的电流信号通过模数转换,转换成水位相关数据。其次,引入了GPS定位系统,简单说明了GPS定位的原理,及如何与通信协议匹配等问题。再次,对传输系统进行了介绍,先前的有GSM、GPRS,但是其携带性差,而且传输要求是不在使用量的高峰期。本文主要使用了两种,一种是wap300c模块,对其进行了JTAG调试,写入相关温度、水位等程序,将其显示在PC机上。另一种是基于zigbee的无线传输模块,型号为SZ-232-2K,由于模块自带程序,故可直接显示在PC机上。通过对无线传输系统进行了对比选型,决定选用后者。最后,应用Labview虚拟仪器来进行上位机仿真,通过对前面板和程序框图进行设计,完成了时钟、温度和水位等信息的采集,并且加入了报警系统,当水位达到设定阈值即报警,之后生成报表等。论文针对目前国内外学者无法解决的难题,对冬季水情测量系统进行了全方面的剖解和分析。论文主要从硬件设计、无线通信和软件开发处理三方面进行着手,结合具体的电路图、传输协议以及软件设计语言,对整个系统进行设计。同时,还附加了GPS定位系统,以实现对冬季水情实时实地的控制。本论文设计的系统作为数字水位传感器系列系统的研究,曾经应用于黑龙江的黑河,取得了相关方面的科研成果,也得到了实际的应用。此研究系统已获得国家发明专利,专利号为01122573。在万家寨引黄工程的大背景下,我们结合此系统,于2012年10月完成了项目“引黄工程安全运行管理及灾害预警防止系统”,并通过了山西省科技厅组织的专家鉴定,取得了很好的经济效益和社会效益。结合此项目和冬季水情测量系统,我们参加了“美新杯”大赛。