一種零能耗野外暴雨監測裝置及監測方法與流程

本發明涉及雨水檢測技術領域，特指一種零能耗野外暴雨監測裝置及監測方法。

背景技術：

目前降水量的監測主要由氣象局在特定地點完成，以某一地點的降水量表征當地的平均降水量，在某些特定山區，由于降水量過大更容易造成泥石流等自然災害，危害附近居民的正常生產生活，由于山區地勢復雜，不便安裝氣象設備，并且維護困難，導致洪澇信息不能及時傳送出去，對災后安全工作造成一定不便。

降水量的測量一般采用雨量器，這種方法需要人為定時檢測，山區等復雜地形不容易進行維護，因此不利于開展，電子設備在野外受供電及天氣狀況影響較大，維護成本高。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供了一種零能耗野外暴雨監測裝置及監測方法，不需要通過外界供電，可直接通過發電機利用降雨提供電能，并且將余雨量信息通過無線信號傳輸出去，使有關部門能更加及時準確的了解到降水量的大小，保護好周邊群眾的生命財產安全。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種零能耗野外暴雨監測裝置，包括發電機葉片、轉軸測量模塊、單片機、信號發射模塊與發電機，發電機葉片固定于發電機的轉軸上，發電機電連接于單片機，單片機電連接于信號發射模塊，信號發射模塊對應設置有遠程監控裝置，轉軸測量模塊一端電連接于發電機的轉軸上，另一端電連接于單片機上。

進一步而言，所述發電機通過整流模塊電連接于單片機。

進一步而言，所述單片機采用低功耗單片機cc2530。

一種零能耗野外暴雨監測裝置的監測方法，包括以下步驟：

步驟一、暴雨形成的水流流經發電機葉片時驅動發電機葉片轉動，發電機葉片的轉動帶動發電機的轉軸工作，發電機的轉軸的旋轉驅動電機進行發電；

步驟二、當降水量大到一定程度時，發電機發出的電能通過整流模塊驅動單片機工作，同時，通過轉軸測量模塊可測出發電機的轉軸的轉速，單片機通過轉軸測量模塊所測的轉速計算水流速與水流量，從而判斷降水量；

步驟三、單片機正常工作時，通過信號發射模塊不斷將數據無線傳輸出去，通過遠程監控裝置能夠遠程監測當地實時降雨情況；

步驟四、當降水量小到一定程度時，發電機產生的電能不足以驅動單片機工作，則無法將數據傳輸出去。

本發明有益效果：

1.通過水能轉化為電能，驅動單片機工作，不需要外界電能供給，零能耗、免維護，節約了成本；

2.只有在水流量大到一定程度時，單片機才開始工作，否則不工作，即意味水流量很小，達不到災害情況；

3.采用信號發射裝置無線傳輸數據，比傳統有線數據傳輸更便捷，大大節約了電線的成本。

附圖說明

圖1是本發明整體結構圖；

圖2是本發明工作原理圖；

圖3是發電機工作原理圖。

1.發電機葉片；2.轉軸測量模塊；3.單片機；4.信號發射模塊；5.導線；6.發電機；7.暴雨形成的水流；8.整流電路；9.人工或機器處理；10.轉軸。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明的技術方案進行說明。

如圖1至圖3所示，本發明所述一種零能耗野外暴雨監測裝置，包括發電機葉片1、轉軸測量模塊2、單片機3、信號發射模塊4與發電機6，發電機葉片1固定于發電機6的轉軸10上，發電機6通過導線5電連接于單片機3，單片機3電連接于信號發射模塊4，信號發射模塊4對應設置有遠程監控裝置，轉軸測量模塊2一端電連接于發電機6的轉軸10上，另一端電連接于單片機3上。以上所述構成本發明基本結構。

本發明采用這樣的結構設置，發電機6通過導線5給單片機3供電，單片機3電連接于信號發射模塊4，用于把單片機3采集到的數據和運算結果通過信號發射模塊4傳送出去，轉軸測量模塊2一端電連接于發電機6的轉軸10上，用于測量轉軸10的轉速，另一端電連接于單片機3上，用于數據傳輸。根據實際情況，在山洪暴雨多發地區多布置本裝置，使暴雨信息更加準確具體，其工作原理：暴雨形成的水流7達到一定水流量時，流經發電機葉片1時使電動機6產生電能，電動機6電連接于單片機3，產生的電能驅動單片機3工作，從而實現采用水能發電，不需要外界電能供給的目的，同時通過轉軸測量模塊2測量轉軸10的轉速，再將信息輸入到單片機3，單片機3將收集到的信號計算出水流速與水流量，從而判斷降水量，通過信號發射模塊4實時發射至遠程監控裝置，最后通過人工或機器處理9。另外，本發明所述信號發射模塊4可根據實際情況，將節點信號傳輸到不同中轉裝置，再由中轉裝置統一發送給控制中心對數據進行人為或者機器的分析處理，執行相應的操作。通過水能轉化為電能，驅動單片機工作，不需要外界電能供給，零能耗、免維護，節約了成本。

更具體而言，所述發電機6通過整流模塊8電連接于單片機3。整流模塊8的作用是把交流電轉換成直流電的裝置。

更具體而言，所述單片機3采用低功耗單片機cc2530。優選的，綜合考慮成本及功耗問題，使用基于zigbee技術的cc2530，cc2530是用于2.4ghzieee802.15.4的zigbee和rf4ce應用的一個真正的片上系統解決方案，結合了德州儀器的業界領先的黃金單元zigbee協議棧，尤其適應超低功耗要求的系統，只需要低能耗即可使用，非學點適用本裝置。

一種零能耗野外暴雨監測裝置的監測方法，包括以下步驟：

步驟一、暴雨形成的水流7流經發電機葉片1時驅動發電機葉片1轉動，發電機葉片1的轉動帶動發電機6的轉軸10工作，發電機6的轉軸10的旋轉驅動電機6進行發電；通過雨能轉化為機械能，再從機械能轉化為電能的原理。

步驟二、當水流量大到一定程度時，發電機6發出的電能通過整流模塊8驅動單片機3工作，同時，通過轉軸測量模塊2可測出發電機6的主軸10的轉速，單片機3通過轉軸測量模塊2所測的轉速計算水流速與水流量，從而判斷降水量；整流模塊8的作用是把交流電轉換成直流電的裝置，從而給單片機3供電，同時轉軸測量模塊2與單片機3電連接，發電機6發出的電可實現整個裝置的用電，不需要外界電能供給，零能耗。

步驟三、單片機3正常工作時，通過信號發射模塊4不斷將數據無線傳輸出去，通過遠程監控裝置能夠遠程監測當地實時降雨情況；通過遠程監控可以遠距離撐握當地降雨量的大小，從而推斷災情的大小，便于應對。

步驟四、當水流量小到一定程度時，發電機6產生的電能不足以驅動單片機3工作，則無法將數據傳輸出去。遠程接收不到信號即代表當地降雨量的大小還未達到災情的情況。

本發明所述單片機3預先設有水流量的標尺，同時發電機6也預設有發電標尺，只有在水流量大到一定程度時，使轉軸10達到高速旋轉數，才能驅動發電機6發電，單片機3才開始工作，否則不工作，即意味水流量很小，達不到災害情況，同時也在單片機3內預設有定位系統，便于遠程發射時知道當地地理位置。

另外，如果在硬件條件不允許的情況下，也可以使用gsm通過短信或者流量的方式進行數據的傳輸，使用更保險，采用信號發射模塊4無線傳輸數據，比傳統有線數據傳輸更便捷，大大節約了導線5的成本。

以上結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍。