【摘 要】
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我国虽然地域辽阔,但水资源分布不均,每年部分地区时常有旱涝灾害事件的发生。旱涝灾害的发生会严重危害河道周围居民的生命安全和财产安全,甚至会对下游的城市建设带来灾害性的影响。因此,对河道水位的监测十分重要。科学技术在不断发展,水位监测系统也要基于先进的科学技术,提高现代化和自动化水平。目前我国河道水位监测方式相对落后,一般需要人工到现场测量、记录和上报,不仅需要相当大的人力,而且效率十分低,不能实现
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我国虽然地域辽阔,但水资源分布不均,每年部分地区时常有旱涝灾害事件的发生。旱涝灾害的发生会严重危害河道周围居民的生命安全和财产安全,甚至会对下游的城市建设带来灾害性的影响。因此,对河道水位的监测十分重要。科学技术在不断发展,水位监测系统也要基于先进的科学技术,提高现代化和自动化水平。目前我国河道水位监测方式相对落后,一般需要人工到现场测量、记录和上报,不仅需要相当大的人力,而且效率十分低,不能实现对河道水位远程、实时、精确的监测,更不能满足对水位信息监测的网络化和信息化的需求。针对目前我国在对河道水位监测环节中的不足,针对本市水文局提出的“水位远程监测系统”的研究项目,本文充分利用激光脉冲测距技术、传感器技术、无线通讯技术、以及物联网云平台设计了一套河道水位远程监测系统。该系统利用脉冲激光测距技术实现对水位深度的测量,该种水位测量方式既安全又准确。基于传感器完成对河道处温湿度、光照强度的采集,实现监测数据的多样性。考虑到河道水位监测系统的工作环境大多在野外,因此利用目前发展较为成熟的4G网络作为监测站点与监测中心的通讯桥梁。通过单片机完成对河道水位和温湿度、光照强度的数据处理后,通过支持4G网络的Air724UG模块将数据发送到巴法云物联网平台,从而实现对水位等采集数据的远程、实时监测。手机端通过与云平台的绑定,实现在手机端对河道水位等信息的掌握,当采集的水位超过设定的预警值时,水位异常消息通过HTTP协议以post方式发送到手机端。该水位远程监测系统可以使相关部门工作人员不在观测站现场即可远程、实时监测河道处水位的变化以及温湿度、光照强度的数据,从而在发生洪涝灾害时及时疏导下游人群并采取相应防汛措施。本文主要工作如下:(1)分析现有的河道水位监测方式中存在的不足,在水位测量方式上,基于对现有采集方式的查阅与分析,对激光测距的原理进行研究。通过对脉冲激光测距与相位激光测距的对比,最终选择了基于脉冲激光测距技术对河道水位进行测量。该水位测量方式高效、安全且精度较高。(2)通过对河道水位监测系统需求的了解与分析,考虑到水位监测系统的工作环境,分析目前常用的几种无线通信方式。基于Visual Studio code开发环境,通过ESP32单片机实现对水位的测量以及其他监测数据的处理。选用型号为Air724UG的4G网络模块将采集的数据传输到物联网云平台。(3)通过对选定的巴法云物联网平台的部署,在远程监测中心即可通过平台实现对采集数据的实时显示,从而实现对河道水位、温湿度、光照强度的远程实时监测。通过手机端APP与物联网平台进行绑定,在手机端也可实现对河道处水位等信息的远程监测。(4)设置水位阙值,当监测到的水位数据异常时,通过相关协议的调用,巴法云物联网平台将会对手机端APP推送水位预警通知,从而使相关部门的工作人员及时采取相应措施。
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