水乃万物之源,孕育着万物,同样人类的一切生命活动都离不开水。众所周知,喀斯特地区降雨量并不少,但是基于喀斯特地质结构特点,能够存留并且使用的并不多,因此研究喀斯特地区地下水分布与流向,为寻找新的淡水资源提供科学数据具有十分重要的意义。由此,我们携手云南省地理研究所共同研发喀斯特洞穴水滴滴速监测记录与自动取样设备,地表自然降雨量监测记录与自动取样设备。通过两套设备的相互配合,为探索降水对地下水的贡献以及相关模型的建立提供科学依据。地表自然降雨监测记录与自动取样设备负责对降雨的监测与记录,洞穴水滴滴速监测记录与自动采样设备负责对洞穴水滴滴速的监测记录与自动取样。当降雨到来时,地表降雨监测记录与自动取样设备会通知实验人员对该降雨点附近洞穴水滴滴速监测与取样,最终通过对两套设备取样的样品比对与数据分析,得出降雨经过何种地质结构,从而对喀斯特地下水分布模型的建立提供数据支撑和精准的数据监测设备。因此,本论文设计和研究了地表自然降雨监测记录与自动取样系统,系统主要功能包括有:一、对降雨量,温湿度实施自动监测,并进行长时间详细记录;二、具有GSM短消息功能,能够定时将降雨信息通过短消息方式发送到研究人员的手机,让研究人员及时了解降雨信息;三、系统具有全自动低功耗取样功能,设计有两种取样模式,能够自动识别大雨或小雨模式。大雨模式能够将整场降雨的样品收集下来,并实现自动换瓶;小雨模式能够按照研究人员设定的时间收集降雨样品,并自动记录取样信息,包括样品瓶号、对应的取样模式、取样时间等。还对样品实施与空气和光线的隔离处理,这样才能避免样品水滋生微生物以至改变水的结构。四、低功耗电源管理技术。五、能够方便设置工作模式和获取数据。为了实现系统功能,对于降雨量数据的获取我们采用高分辨率的雨量传感器实现脉冲计数;对于数据的回传,采用工业级稳定的GSMSIM900A模块无线回传数据到实验人员手机终端;对于大小雨模式的转换通过雨量传感器两次翻斗间隔时间差来判断。对于数据的存储记录,采用大容量的SD卡,驱动方式为SDIO方式,数据读写稳定;对于系统的电源,采用开关电源设计,即可做到功耗最小;对于设备的机械设计部分,充分考虑样品水样的纯净性密闭性,采用304不锈钢金属盒封闭。对于机械转动自动换瓶操作,设计了一个机械转动部件呈圆锥体状且底部伸出一个给水管,通过电机转动带动机械转动部件实现换瓶操作;在软件设计上,为了使设备工作更稳定,移植了官方实时操作系统ucos-ii,把各个操作划分为任务,实时调度。