泄洪遠程預警聲光信號燈

莫武坤 覃達燁

最近幾年因洪水造成的人員傷亡事故不少，其中有些就和水庫緊急泄洪有關。經過調查了解我們發現，各種中小型水庫、水壩在放水前往往有各種預警，下游各責任單位接到泄洪通知后，通過提前發送手機短信提示、在水庫閘門處鳴喇叭預警、在沿河堤兩岸派人巡查并鳴笛預警等方式提醒人們注意安全。但這些辦法老套單一，信息傳遞速度慢，覆蓋范圍小，無法讓沿岸的鄉鎮、街道和大部分行政村人員（無手機人員，老人及小孩）及時獲得泄洪信息，致使泄洪河道排查存在一定的盲區，威脅下游人民群眾生命和財產安全。

另一方面，借助物聯網技術、無線通信技術、云技術、5G技術等開發的泄洪信息網絡監控預警系統數不勝數，但是造價極高，前期需要巨資投入，后期人員定期維護保養檢修的持續成本也不小。對大型水壩、水庫，蓄水量巨大，泄洪預警河道長達五六公里，耗費巨資建設此系統還算物盡其用;但對于中小型水庫，蓄水量小，泄洪需要預警的河段可能僅僅1至2公里，使用上述方案未免浪費。

于是我們決定設計一種裝置：器材精簡，原理簡單，設計巧妙，成本親民，架設簡易且無須后期維護檢修成本;可實現24小時全程監控閘門及水位，閘門打開或水位超出警戒水位，或水庫人員提前觸發預警，下游警示牌即實時同步發出聲光報警。它能滿足中小型水庫泄洪的預警提示需要，可快速投入使用，最大程度減少下游人民群眾生命財產損失。

裝置組成說明

整個裝置由采集發射端、接收響應端兩組模塊組成，兩組模塊通過無線射頻LORA通信。

采集發射端、接收響應端由無線射頻LORA通信智能板通過燒錄程序確定主機及子機。

采集發射端由以下部件組成：

觸發開關（人為觸發預警信號），紅外光電開關（偵測閘門上升與否），液位開關（偵測液位是否到達警戒水位），無線射頻LORA通信智能板（實時偵測3種模式信號，有信號即同步發射），以及12V電源適配器。

在模擬實驗中，采集發射端還需要以下輔助元件：1.閘門上下控制用的無線遙控器、電機正反轉無線控制板、電機，以及USB口5V電源適配器;2.實現水庫水位上漲水量需要用的5V抽水泵以及USB口5V電源適配器。

接收響應端由以下部件組成：

無線射頻LORA通信智能板，延時觸發繼電器，觸發繼電器，方波發生器，MP3語音板，喇叭，預警信息拼字光屏，以及12V電源適配器和USB口5V電源適配器。

以下為裝置模擬實驗所用的部分原件：

模擬操作說明

1.水庫蓄水（用水桶往里倒水來演示）。注意：電路板元器件不能沾水。

2.采集端上電。

A.無線射頻LORA通信智能板12V電源適配器上電;

B.電機控制組合USB口5V電源適配器上電;

C.抽水泵USB口5V電源適配器上電（注意：抽水泵必要時才上電，上電前務必將水泵放進水里，避免損壞水泵）。

3.接收端上電。

A.無線射頻LORA通信智能板12V電源適配器上電;

B.光屏、喇叭組合USB口5V電源上電。

4. 演示3種模式信號。

A.演示閘門上升：按下遙控器按鍵上鍵，電機上升，閘門上升。紅外光電開關偵測到上升的閘門，信號即被傳送，接收端聲光信號燈響應。

B.演示人為觸發預警信號：按下觸發開關，信號即被傳送，接收端聲光信號燈響應。

C.演示液位開關觸發預警：往水桶里倒水，當液位超過警戒水位，信號即被傳送，接收端聲光信號燈響應。

D.3種預警模式最終都會引發接收端聲光信號燈報警：LED光屏閃爍亮紅色，喇叭循環長鳴“滴——滴——滴——上游泄洪預警，請速遠離河道！”喇叭長鳴時間可在繼電器“時間”菜單內設置。

（本作品獲得2021年廣西青少年科技創新大賽創新成果競賽三等獎，原申報名為《上游泄洪下游同步無線遠程預警聲光信號燈》 指導老師：寧東蓮）