泄洪远程预警声光信号灯

莫武坤 覃达烨

最近几年因洪水造成的人员伤亡事故不少，其中有些就和水库紧急泄洪有关。经过调查了解我们发现，各种中小型水库、水坝在放水前往往有各种预警，下游各责任单位接到泄洪通知后，通过提前发送手机短信提示、在水库闸门处鸣喇叭预警、在沿河堤两岸派人巡查并鸣笛预警等方式提醒人们注意安全。但这些办法老套单一，信息传递速度慢，覆盖范围小，无法让沿岸的乡镇、街道和大部分行政村人员（无手机人员，老人及小孩）及时获得泄洪信息，致使泄洪河道排查存在一定的盲区，威胁下游人民群众生命和财产安全。

另一方面，借助物联网技术、无线通信技术、云技术、5G技术等开发的泄洪信息网络监控预警系统数不胜数，但是造价极高，前期需要巨资投入，后期人员定期维护保养检修的持续成本也不小。对大型水坝、水库，蓄水量巨大，泄洪预警河道长达五六公里，耗费巨资建设此系统还算物尽其用;但对于中小型水库，蓄水量小，泄洪需要预警的河段可能仅仅1至2公里，使用上述方案未免浪费。

于是我们决定设计一种装置：器材精简，原理简单，设计巧妙，成本亲民，架设简易且无须后期维护检修成本;可实现24小时全程监控闸门及水位，闸门打开或水位超出警戒水位，或水库人员提前触发预警，下游警示牌即实时同步发出声光报警。它能满足中小型水库泄洪的预警提示需要，可快速投入使用，最大程度减少下游人民群众生命财产损失。

装置组成说明

整个装置由采集发射端、接收响应端两组模块组成，两组模块通过无线射频LORA通信。

采集发射端、接收响应端由无线射频LORA通信智能板通过烧录程序确定主机及子机。

采集发射端由以下部件组成：

触发开关（人为触发预警信号），红外光电开关（侦测闸门上升与否），液位开关（侦测液位是否到达警戒水位），无线射频LORA通信智能板（实时侦测3种模式信号，有信号即同步发射），以及12V电源适配器。

在模拟实验中，采集发射端还需要以下辅助元件：1.闸门上下控制用的无线遥控器、电机正反转无线控制板、电机，以及USB口5V电源适配器;2.实现水库水位上涨水量需要用的5V抽水泵以及USB口5V电源适配器。

接收响应端由以下部件组成：

无线射频LORA通信智能板，延时触发继电器，触发继电器，方波发生器，MP3语音板，喇叭，预警信息拼字光屏，以及12V电源适配器和USB口5V电源适配器。

以下为装置模拟实验所用的部分原件：

模拟操作说明

1.水库蓄水（用水桶往里倒水来演示）。注意：电路板元器件不能沾水。

2.采集端上电。

A.无线射频LORA通信智能板12V电源适配器上电;

B.電机控制组合USB口5V电源适配器上电;

C.抽水泵USB口5V电源适配器上电（注意：抽水泵必要时才上电，上电前务必将水泵放进水里，避免损坏水泵）。

3.接收端上电。

A.无线射频LORA通信智能板12V电源适配器上电;

B.光屏、喇叭组合USB口5V电源上电。

4. 演示3种模式信号。

A.演示闸门上升：按下遥控器按键上键，电机上升，闸门上升。红外光电开关侦测到上升的闸门，信号即被传送，接收端声光信号灯响应。

B.演示人为触发预警信号：按下触发开关，信号即被传送，接收端声光信号灯响应。

C.演示液位开关触发预警：往水桶里倒水，当液位超过警戒水位，信号即被传送，接收端声光信号灯响应。

D.3种预警模式最终都会引发接收端声光信号灯报警：LED光屏闪烁亮红色，喇叭循环长鸣“滴——滴——滴——上游泄洪预警，请速远离河道！”喇叭长鸣时间可在继电器“时间”菜单内设置。

（本作品获得2021年广西青少年科技创新大赛创新成果竞赛三等奖，原申报名为《上游泄洪下游同步无线远程预警声光信号灯》 指导老师：宁东莲）