本发明涉及一种河流水位智能监测系统,属于电子技术领域。
背景技术：
水位是指自由水面相对于某一基面的高程，水面离河底的距离称水深。计算水位所用基面是以某处特征海平面高程作为零点水准基面，称为绝对基面，常用的是黄海基面；也可以用特定点高程作为参证计算水位的零点，称测站基面。水位是反映水体水情最直观的因素，它的变化主要由于水体水量的增减变化引起的。
为了预防或减少洪水的发生，就需要对河流的水位进行监测，方便根据测得的水位对河流水位进行调整。目前，市场上存在多种水位监测系统，但是这些水位的监测系统存在以下缺点：
1、监测河流水位不够准确，监测误差比较大；
2、不能获取水位的图像信息，需要到达监测现场才能确定监测到的水位是否准确，费时费力；
3、应用范围比较窄，对测距距离范围、使用温度范围等要求比较严格，许多环境下监测系统不能使用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种河流水位智能监测系统，采用超声波测量河流的水位，能够准确的确知河流的水位，监测水位的误差小，能够采集水位的图像信息，网络通畅时，水位的图像信息能够上传，水位监测人员不用到现场就可以直观的观测河流的水位，到了警告水位可以即时进行控制，减少洪水的发生。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种河流水位智能监测系统，包括cpu控制模块、水位检测模块、通信模块、图像采集模块、通信接口模块、调试接口模块、电源模块，cpu控制模块连接水位检测模块、通信模块、图像采集模块、通信接口模块、调试接口模块，cpu控制模块控制各模块工作，电源模块用于给各个模块供电,所述cpu控制模块包括芯片u2，芯片u2的型号为stm32f101cbt6，通信接口模块包括芯片u3，芯片u3的型号为sp3232。
进一步的，所述芯片u2包括1-48脚，芯片u2的1脚连接有电容c22一端，电容c22另一端接地，芯片u2的24脚连接有电容c23一端，电容c23另一端接地，芯片u2的36脚连接有电容c24一端，电容c24另一端接地，芯片u2的48脚连接有电容c26一端，电容c26另一端接地，芯片u2的9脚连接有电容c27一端、电容c14一端、电阻r8一端，电容c14另一端、电容c27另一端接地，电阻r8另一端接入+3.3v电源；芯片u2的7脚连接有电阻r6一端、电容c21一端，电阻r6另一端接入+3.3v电源，电容c21另一端接地；芯片u2的5脚连接有晶振y1一端、电阻r7一端、电容c29一端，电阻r7另一端、晶振y1另一端连接芯片u2的6脚，电容c29另一端连接有电容c30一端，电容c30另一端连接芯片u2的6脚；芯片u2的33脚连接有二极管j5一端，二极管j5另一端连接有电阻r3一端，电阻r3另一端接入+3.3v电源；芯片u2的20脚连接有电阻r5一端，电阻r5另一端接地，芯片u2的44脚连接有电阻r4一端，电阻r4另一端接地；
所述芯片u2的12脚、13脚、21脚、22脚连接通信接口模块，芯片u2的30脚、31脚、32脚连接通信模块，芯片u2的34脚、37脚连接调试接口模块，芯片u2的42脚、43脚连接水位检测模块，芯片u2的27脚连接图像采集模块芯片u2的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
进一步的，所述水位检测模块包括接线件j4，接线件j4外接超声波设备usm，接线件j4的1脚连接有电容c11一端、电容c19一端，并接入+5v电源，电容c11另一端、电容c19另一端接地，接线件j4的2脚连接芯片u2的42脚，接线件j4的2脚连接有电阻r1一端，电阻r1另一端接入+3.3v电源，接线件j4的3脚连接芯片u2的43脚，接线件j4的3脚连接有电阻r2一端，电阻r2另一端接入+3.3v电源，接线件j4的4脚接地。
进一步的，所述调试接口模块包括接线件j2，接线件j2的1脚连接有电容c1一端，并接入+3.3v电源，电容c1另一端接地，接线件j2的2脚连接芯片u2的34脚，接线件j2的3脚连接芯片u2的37脚，接线件j2的4脚接地。
进一步的，所述图像采集模块包括接线件j7接线件j7的2脚、3脚连接通信接口模块，接线件j7的4脚接地，接线件j7的1脚连接于电容c25一端、电容c13一端、继电器k2开关的2脚，电容c25另一端、电容c13另一端接地，继电器k2开关的1脚连接有电容c28一端、电容c6一端，并接入+5v电源，电容c28另一端、电容c6另一端接地，继电器k2线圈的5脚接+5v电源，继电器k2线圈的6脚连接有二极管d5一端、三极管q2的集电极，二极管d5另一端连接+5v电源，三极管q2的发射极接地，三极管q2的基极连接芯片u2的27脚。
进一步的，所述通信模块包括接线件j6，接线件j6外接gprs，接线件j6的3脚、4脚接地，接线件j6的5脚连接芯片u2的30脚，接线件j6的6脚连接芯片u2的31脚，接线件j6的1脚和2脚连接，接线件j6的1脚连接有电容c12一端、电容c20一端、二极管d4一端，电容c12另一端、电容c20另一端接地，二极管d4另一端连接有继电器k1开关的4脚，继电器k1开关的3脚连接有电容c10一端、电容c5一端，并接入+5v电源，电容c10另一端、电容c5另一端接地，继电器k1线圈的5脚接+5v电源，继电器k1线圈的6脚连接有二极管d3一端、三极管q1的集电极，二极管d3另一端连接+5v电源，三极管q1的发射极接地，三极管q1的基极连接芯片u2的32脚。
进一步的，所述通信接口模块包括芯片u3，芯片u3的型号为sp3232，芯片u3包括1-16脚，芯片u3的1脚连接有电容c31一端，电容c31另一端连接芯片u3的2脚，芯片u3的4脚连接有电容c32一端，电容c32另一端连接芯片u3的5脚，芯片u3的2脚连接有电容c34一端，电容c34另一端接地，芯片u3的6脚连接有电容c35一端，电容c35另一端接地，芯片u3的11脚连接芯片u2的21脚，芯片u3的10脚连接芯片u2的12脚，芯片u3的12脚连接芯片u2的22脚，芯片u3的9脚连接芯片u2的13脚，芯片u3的8脚链接有接线件j7的2脚，芯片u3的7脚链接有接线件j7的3脚，芯片u3的14脚、13脚连接电源模块，芯片u3的16脚连接有电容c33一端，并接入+3.3v电源，电容c33另一端接地，芯片u3的15脚接地。
进一步的，所述电源模块包括接线件j1，接线件j1的1脚连接有保险丝f1一端，保险丝f1另一端连接有二极管d1一端，二极管d1另一端连接有电容c7一端、电容c2一端，并连接+12v电源，电容c7另一端、电容c2另一端接地，接线件j1的2脚接地，接线件j1的3脚接芯片u3的13脚，接线件j1的4脚接芯片u3的14脚，接线件j1的5脚接地，此部分电路是蓄电池供电电路。
进一步的，所述电源模块还包括接线件j3，接线件j3外接稳压芯片lm2596-5.0，接线件j3的1脚连接有电容c3一端、电容c15一端，并连接+12v，电容c3另端、电容c15另一端接地，接线件j3的2脚连接有电阻丝l1一端、二极管d2一端，二极管d2另一端接地，电阻丝l1另一端连接有电容c16一端、电容c4一端，并输出+5v电源，电容c16另一端、电容c4另一端接地，接线件j3的3脚和5脚接地，接线件j3的4脚输出+5v电源。
进一步的，所述电源模块还包括芯片u1，芯片u1的型号为lm117-3.3，芯片u1的3脚连接有电容c17一端、电容c8一端，并接入+5v电源，电容c17另一端、电容c8另一端接地，芯片u1的1脚接地，芯片u1的2脚连接有电容c9一端、电容c18一端，并输出+3.3v电源，电容c9另一端、电容c18另一端接地。
本发明所述的监测系统具有以下优点：
1、采用超声波测量河流的水位，发射超声波到水面上，超声波碰到水面返回，从而测得河流的水位高低，这样能够准确的确知河流的水位；
2、能够用摄像头进行拍照，从而获得水位的图像信息、水位监测标尺的图像，以便水位监测人员直观的观测河流的水位；
3、采用gprs方式进行通信，网络通畅时，水位的图像信息、水位监测标尺的图像能够上传，水位监测人员不用到现场就可以查看河流水位的现场情况，到了警告水位可以即时进行控制，预防或减少洪水的发生；
4、本监测系统的测距距离为10cm-800cm，监测水位的误差控制在±1cm内，使用温度范围为-25℃-85，使用范围广，测量误差小；
5、本监测系统采用太阳能板供电，系统在无光照还可持续运行时间240小时，保障了系统一直运行，防止漏测水位情况。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
附图1～附图10是本发明实施例中监测系统的部分电路图。
具体实施方式
实施例1，如图1至图10所示，一种河流水位智能监测系统，包括cpu控制模块、水位检测模块、通信模块、图像采集模块、通信接口模块、调试接口模块、电源模块，cpu控制模块连接水位检测模块、通信模块、图像采集模块、通信接口模块、调试接口模块，cpu控制模块控制各模块工作，电源模块用于给各个模块供电。
所述水位检测模块通过超声波测量河流的水位，发射超声波到水面上，超声波碰到水面返回，从而测得河流的水位高低。
所述图像采集模块用摄像头进行拍照，获得水位的图像信息。
所述通信模块采用gprs方式进行通信，通信模块能够使得监测系统连接网络，网络通畅时，水位的图像信息能够上传。
所述通信接口模块连接图像采集模块，控制摄像头进行摄影。
所述调试接口模块用于cpu控制模块中stm32硬件芯片调试。
所述cpu控制模块包括芯片u2，芯片u2的型号为stm32f101cbt6，芯片u2包括1-48脚，芯片u2的1脚连接有电容c22一端，电容c22另一端接地，芯片u2的24脚连接有电容c23一端，电容c23另一端接地，芯片u2的36脚连接有电容c24一端，电容c24另一端接地，芯片u2的48脚连接有电容c26一端，电容c26另一端接地，芯片u2的9脚连接有电容c27一端、电容c14一端、电阻r8一端，电容c14另一端、电容c27另一端接地，电阻r8另一端接入+3.3v电源；芯片u2的7脚连接有电阻r6一端、电容c21一端，电阻r6另一端接入+3.3v电源，电容c21另一端接地；芯片u2的5脚连接有晶振y1一端、电阻r7一端、电容c29一端，电阻r7另一端、晶振y1另一端连接芯片u2的6脚，电容c29另一端连接有电容c30一端，电容c30另一端连接芯片u2的6脚；芯片u2的33脚连接有二极管j5一端，二极管j5另一端连接有电阻r3一端，电阻r3另一端接入+3.3v电源；芯片u2的20脚连接有电阻r5一端，电阻r5另一端接地，芯片u2的44脚连接有电阻r4一端，电阻r4另一端接地。
所述芯片u2的12脚、13脚、21脚、22脚连接通信接口模块，芯片u2的30脚、31脚、32脚连接通信模块，芯片u2的34脚、37脚连接调试接口模块，芯片u2的42脚、43脚连接水位检测模块，芯片u2的27脚连接图像采集模块芯片u2的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
所述水位检测模块包括接线件j4，接线件j4外接超声波设备usm，接线件j4的1脚连接有电容c11一端、电容c19一端，并接入+5v电源，电容c11另一端、电容c19另一端接地，接线件j4的2脚连接芯片u2的42脚，接线件j4的2脚连接有电阻r1一端，电阻r1另一端接入+3.3v电源，接线件j4的3脚连接芯片u2的43脚，接线件j4的3脚连接有电阻r2一端，电阻r2另一端接入+3.3v电源，接线件j4的4脚接地。
所述调试接口模块包括接线件j2，接线件j2的1脚连接有电容c1一端，并接入+3.3v电源，电容c1另一端接地，接线件j2的2脚连接芯片u2的34脚，接线件j2的3脚连接芯片u2的37脚，接线件j2的4脚接地。
所述图像采集模块包括接线件j7接线件j7的2脚、3脚连接通信接口模块，接线件j7的4脚接地，接线件j7的1脚连接于电容c25一端、电容c13一端、继电器k2开关的2脚，电容c25另一端、电容c13另一端接地，继电器k2开关的1脚连接有电容c28一端、电容c6一端，并接入+5v电源，电容c28另一端、电容c6另一端接地，继电器k2线圈的5脚接+5v电源，继电器k2线圈的6脚连接有二极管d5一端、三极管q2的集电极，二极管d5另一端连接+5v电源，三极管q2的发射极接地，三极管q2的基极连接芯片u2的27脚。
所述通信模块包括接线件j6，接线件j6外接gprs，接线件j6的3脚、4脚接地，接线件j6的5脚连接芯片u2的30脚，接线件j6的6脚连接芯片u2的31脚，接线件j6的1脚和2脚连接，接线件j6的1脚连接有电容c12一端、电容c20一端、二极管d4一端，电容c12另一端、电容c20另一端接地，二极管d4另一端连接有继电器k1开关的4脚，继电器k1开关的3脚连接有电容c10一端、电容c5一端，并接入+5v电源，电容c10另一端、电容c5另一端接地，继电器k1线圈的5脚接+5v电源，继电器k1线圈的6脚连接有二极管d3一端、三极管q1的集电极，二极管d3另一端连接+5v电源，三极管q1的发射极接地，三极管q1的基极连接芯片u2的32脚。
所述通信接口模块包括芯片u3，芯片u3的型号为sp3232，芯片u3包括1-16脚，芯片u3的1脚连接有电容c31一端，电容c31另一端连接芯片u3的2脚，芯片u3的4脚连接有电容c32一端，电容c32另一端连接芯片u3的5脚，芯片u3的2脚连接有电容c34一端，电容c34另一端接地，芯片u3的6脚连接有电容c35一端，电容c35另一端接地，芯片u3的11脚连接芯片u2的21脚，芯片u3的10脚连接芯片u2的12脚，芯片u3的12脚连接芯片u2的22脚，芯片u3的9脚连接芯片u2的13脚，芯片u3的8脚链接有接线件j7的2脚，芯片u3的7脚链接有接线件j7的3脚，芯片u3的14脚、13脚连接电源模块，芯片u3的16脚连接有电容c33一端，并接入+3.3v电源，电容c33另一端接地，芯片u3的15脚接地。
所述电源模块包括接线件j1，接线件j1外接蓄电池，采用接线件j1的1脚连接有保险丝f1一端，保险丝f1另一端连接有二极管d1一端，二极管d1另一端连接有电容c7一端、电容c2一端，并连接+12v电源，电容c7另一端、电容c2另一端接地，接线件j1的2脚接地，接线件j1的3脚接芯片u3的13脚，接线件j1的4脚接芯片u3的14脚，接线件j1的5脚接地，此部分电路是蓄电池供电电路，采用太阳能板供电。
所述电源模块还包括接线件j3，接线件j3外接稳压芯片lm2596-5.0，接线件j3的1脚连接有电容c3一端、电容c15一端，并连接+12v，电容c3另端、电容c15另一端接地，接线件j3的2脚连接有电阻丝l1一端、二极管d2一端，二极管d2另一端接地，电阻丝l1另一端连接有电容c16一端、电容c4一端，并输出+5v电源，电容c16另一端、电容c4另一端接地，接线件j3的3脚和5脚接地，接线件j3的4脚输出+5v电源。
所述电源模块还包括芯片u1，芯片u1的型号为lm117-3.3，芯片u1的3脚连接有电容c17一端、电容c8一端，并接入+5v电源，电容c17另一端、电容c8另一端接地，芯片u1的1脚接地，芯片u1的2脚连接有电容c9一端、电容c18一端，并输出+3.3v电源，电容c9另一端、电容c18另一端接地。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。