文档 - AtmoWave Technology

简介

Atmosphere 是一套面向民间自发漂流活动与野外游泳区域的低成本、高实效智能监测预警系统。

它通过部署在溪流/漂流点的传感器单元，实时采集土壤湿度、水流速、风速、温湿度等环境数据，用多因子数学模型判定山洪与泥石流风险等级（0~3 级），并通过网页监控 + 现场 LCD 双端呈现，在危险来临前为现场人员争取撤离时间。

⚠️ 本系统是辅助决策工具，不替代救生员与现场安全管理。山洪预警的黄金法则是上游预警——请结合上游雨量/水位遥测站构成完整预警链。

优势

实时监测

多传感器同步采集土壤湿度、水流速、风速、温湿度等环境数据

智能预警

多因子数学模型判定山洪与泥石流风险等级（0~3级）

双端呈现

网页监控+现场LCD双通道预警，确保信息及时送达

低成本

采用开源硬件方案，适合民间自发漂流活动区域部署

高时效

在危险来临前为现场人员争取宝贵撤离时间

易部署

模块化设计，快速部署于溪流、漂流点及野外游泳区域

硬件方案

传感器单元单点成本约 300-400 元，包含以下组件：

部件	型号	接线
主控 MCU	Arduino Nano（ATmega328P，115200）	FQBN arduino:avr:nano:cpu=atmega328
土壤湿度	电容式	AO→A2，DO→D2
水流速	YF-S401 霍尔流量计	红→5V，黄→D8，黑→GND
风速	三杯式风速计	红→A0，黑→GND
温湿度	DHT11	s→D4
现场显示	1602 I2C（地址 0x27）	SCL→A5，SDA→A4

⚠️ 供电铁律：水泵必须独立供电（单独 5V 电源，只共地）。从 Arduino 5V 取电会拉垮 5V → CH340 掉电 → 板子复位断联。

预警模型

等级体系（数字越大越严重）：0 = 正常 / 1 = 一级 / 2 = 二级 / 3 = 三级

最终等级 = max(泥石流 D, 山洪 F, 风速, 流量尖峰, 突变, 土壤饱和)   ← 0~3

泥石流 D = 0.30·S̄ + 0.35·Q̄ + 0.20·dQ̄ + 0.15·ΔS̄   （土壤 <60% 时跳过）
山洪 F = 0.60·Q̄ + 0.40·dQ̄                         （流量暴涨即触发）

阈值：D/F ≥ 0.45 → 一级；≥ 0.55 → 二级；≥ 0.75 → 三级

滑动基准

24h 窗口 [P10,P95] 归一化，冷启动 15 分钟。

滞回防抖

预警触发后保持（一级 10s / 二级 15s / 三级 20s），避免等级闪烁。

快速开始

# 1. 烧录固件（Arduino IDE，板卡 Nano + 新 Bootloader，115200）
#    demo1/zh-CN/第二版算法部分/beta5/FlowSensor.ino

# 2. 启动服务端（串口）
cd demo1/zh-CN/第二版算法部分/beta5/
python3 -u server.py

# 3. 打开网页
http://localhost:8080

项目结构

Atmosphere/
├── README.md                  # 本文件
├── README_CLASSIC.md          # 旧版 README 存档
├── demo1/                     # Demo 1：算法归档 + 文档
│   ├── zh-CN/                # 中文版
│   ├── en-US/                # 英文版
│   ├── algorithm-iterations/  # 数学预警模型技术文档
│   ├── weather/               # 风速 + 温湿度模块
│   └── media/                # 演示图片与视频
├── AustinLiang/              # 梁振宇工作区
├── wanglihui/               # 王立辉工作区
└── GJJ/                     # 团队成员工作区

版本历史

版本	算法	核心改动
beta1	v1	原始算法 D<0.30 无门槛；水泵 D7 数字开关
beta2	v1	加门槛（土壤<60%）+ 三级阈值 0.30→0.45
beta3	v1	水泵 D9 PWM 调速 + 网页滑块 + 功率显示
beta4	v1	尖峰滑动基准（自适应 P95）+ 整机功率
beta5	v2	LCD 显示 + 算法 v2 + 滞回防抖 + 土壤饱和