CN102236027A

CN102236027A - 地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置

Info

Publication number: CN102236027A
Application number: CN2011100669394A
Authority: CN
Inventors: 金正赞; 成基声
Original assignee: Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources KIGAM
Current assignee: Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources KIGAM
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: US20110270540A1; CN102236027B; JP2011237409A; JP5038516B2; KR101059129B1; US8340927B2

Abstract

本发明涉及地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置，其构成为包括储存槽，其固定设置而封闭地下水流出的地表区域的侧面及上部面，从而保管流出到地表上的地下水；液柱管，其使保管在所述储存槽内的地下水流入而诱发水柱的上升；及压力式测量单元，其形成于所述液柱管的上端开口而通过在所述液柱管内上升的水柱的水位差而感知差压，从而检测流出到地表的地下水的流速及流量，从而能够更快更容易地测量流出到地表的地下水的流速及流量，同时将所测量的有关地下水的流速及流量的数据实时地或者按一定时间段或根据用户的请求随时通过用户的终端进行监控。

Description

地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置

技术领域

本发明涉及一种地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置，尤其涉及，容易且快速地测量流出到地表上的地下水的流速及流量，同时可以将有关所测量的地下水的流速及流量的数据实时或按一定时间段或者根据用户的请求通过用户的终端而进行监控的地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置。

背景技术

地下水占地球上的水的1％以下，其存在于基岩和土壤的空间。大部分地下水的根源是降水，这种降水浸入地表而成为地下水系的一部分，其余部分经由地下或地面而流入大海。

并非所有位于地下的水都称作地下水，韩国地下水法中也将地下水定义为“填充地下的地层或岩石之间的缝隙的水”。

这种地下水向湖或海底而流，其流动受地质的构成成分的影响。例如在石灰岩地区的地下水以每小时数米的速度快速移动，而另一方面，在大部分的其它地区以每年数米的慢速移动。

地下水是重要的水资源，为了对此进行有效的管理和利用，首先要进行正确测量流出到地表上的地下水的流速及流量的作业。

但是，这种地下水的流速及流量无法一一依靠作业者或监督者的视觉而测量，因此到目前为止迅速测量地下水流出地表的正确流速及流量存在诸多困难。

由此为了提高作为地球上的重要水资源的地下水的使用价值，需要一种实时地迅速且正确的测量流出道地表的测量装置，并且急需一种在任何时间、任何地点都可以容易的收集所测量的数据而掌握的监控装置。

发明内容

对此，本发明为了解决上述问题而做出，其目的在于提供一种地下水地表流出流速流量测量装置，能够实时地迅速且正确地测量从地表流出的地下水的流速及流量。

并且，本发明的目的在于提供一种利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，从而在任何时间、任何地点都可以容易的收集与所测量的地下水的流速及流量相关的数据而掌握。

根据为了实现上述技术课题的本发明的思想，提供一种地下水地表流出流速流量测量装置，包括，储存槽，其固定设置而封闭地下水流出的地表区域的侧面及上部面，从而保管流出到地表上的地下水；液柱管，其使保管在上述储存槽内的地下水流入而诱发水柱的上升；及压力式测量单元，其形成于上述液柱管的上端开口而通过在上述液柱管内上升的水柱的水位差而感知差压，从而检测流出到地表的地下水的流速及流量。

此时，在流出上述地下水的地表区域固定设置至少一个上述储存槽，优选地，其为圆筒的容器形状。

还有上述储存槽和上述液柱管之间，连接有在上述储存槽和上述液柱管相互之间形成管路的连接软管，从而使从地表区域流出而保管于上述储存槽内的地下水流入到上述液柱管一侧，上述连接软管由一端连接于上述储存槽的上侧，另一端连接于上述液柱管的下侧的形态构成。

还有，最好在上述液柱管的下侧具备用于连接上述连接软管的接头。

并且，优选地，在上述液柱管还具备用于固定上述液柱管立设的位置及姿势的三脚架。

还有，在上述液柱管的上侧或者下侧具备自动开关装置。

并且，上述压力式测量单元最好是差压变送器。

还有，在上述液柱管的上端开口具备用于固定设置上述压力式测量单元的支架。

并且，根据本发明的另一思想，包括一种利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，包括储存槽，其固定设置而封闭地下水流出的地表区域的侧面及上部面，从而保管流出到地表上的地下水；液柱管，其使保管在上述储存槽内的地下水流入而诱发水柱的上升；压力式测量单元，其形成于上述液柱管的上端开口而通过在上述液柱管内上升的水柱的水位差而感知差压，从而检测流出到地表的地下水的流速及流量；通信接口部，其通过电缆或通信网而以实时地或按一定时间段传输将上述压力式测量单元检测的关于地下水的流出速度及流量的数据；及集成服务器，其储存通过上述通信接口部而接收的数据，并将上述数据与已设定的基准值比较的同时，实时地或者按一定时间段或者根据用户的请求将上述储存或与基准值比较的数据传输到用户的终端。

此时，上述集成服务器包括，数据输入部，其通过上述通信接口部接收关于地下水的流出速度及流量的数据；数据储存部，其实时地或按一定时间段记录输入到上述数据输入部的数据；数据运算部，其将输入到上述数据输入部的数据与已设定的基准值进行比较，而已根据用户的指令的，有关地下水的流出速度及流量的统计数据进行分析及运算；及控制部，其控制上述数据输入部、上述数据储存部及上述数据运算部的动作。

还有，从上述集成服务器传输的有关地下水的流出速度及流量的上述数据通过用户的终端而以文本信息、图像信息、语音信息中的任意一个形式传输。此时，用户的终端为便携式通信终端时，充分使用商用化的SMS(short messag ingservice)或者MMS(multimedia messaging service)等而同时传输文本信息和简单的图像信息。

并且，上述集成服务器还可以包括预备DB储存部，其另行储存通过上述通信接口部而接收的数据及将上述数据与已设定的基准值比较的数据差。

此时，至少一个上述储存槽固定设置于上述地下水流出的地表区域，最好是圆筒的容器形状。

还有，在上述储存槽和上述液柱管之间连接有在上述储存槽和上述液柱管相互之间形成管路的连接软管，从而使从地表区域流出保管于上述储存槽内的地下水流入到上述液柱管一侧，上述连接软管由一端连接在上述储存槽的上侧，另一端连接在上述液柱管的下侧的形态构成。

还有，在上述液柱管的下侧最好具备用于连接上述连接软管的接头。

并且，优选地，在上述液柱管还具备固定上述液柱管的立设的位置及姿势的三角架。

还有上述液柱管的上侧或者下侧具备自动开关装置。

并且，上述压力式测量单元最好是差压变送器。

还有，上述液柱管的上端开口具备为了固定上述压力式测量单元而设置的支架。

根据本发明的地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置，通过利用设置在该地表上的槽(chamber)，和与此连接而立设的水压机形态的长形态液柱管及在其上部设置的如差压变送器的压力式传感器，而能够实时地，容易的通过沿液柱管上升的水柱的水压差而测量地下水的流出速度及流量。

并且，根据本发明的地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置，将上述测量的关于地下水的流速及流量的数据实时地或按一定时间段或用户请求时，通过用户的终端(例如移动电话、PDA、PC等)以文字、图像、语音等多种形态的信息迅速告知，用户可以随时随地地很容易收集或掌握关于地下水的流出的信息。

附图说明

图1是为了说明本发明的地下水地表流出流速流量测量装置的一实施例而所示的概念图。

图2是为了说明在本发明的地下水地表流出流速流量测量装置利用多个储存槽的形态而所示的概念图。

图3是为了说明在图1中所示的实施例中包括监控装置的状态而所示的概念图。

图4是为了说明在图2中所示的实施例中包括监控装置的状态而所示的概念图。

图5是为了说明本发明的监控装置而所示的图。

图6是在本发明的监控装置中说明集成服务器而所示的图。

附图符号说明

S：地表 W：地表水

102：储存槽 110：液柱管

120：三脚架 140：支架

150：压力式测量单元 160：通信接口部

170：集成服务器

具体实施方式

下面对根据本发明的地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置的优选实施例进行说明。

本发明，还有实现上述优点及特征的方法可参照附图和后述的实施例得以明确。但是本发明不会被以下公开的实施例限定，而是以多种形态实现，本实施例仅仅使本发明的公开完全，是为了向本发明所属领域的技术人员完整地告知本发明的范畴而提供，本发明通过权利要求的范畴而定义。并且，在说明本发明时，如果判断相关的熟知技术等会影响本发明的要旨，就省略对其的详细说明。

图1是为了说明本发明的地下水地表流出流速流量测量装置的一实施例而所示的概念图。这种附图是为了以概念性的明确理解本发明的构成关系而表示具有特征性的部分，其结果会带来图解的多种变形，本发明不必限定于图示的特定形态。

参照图1，所图示的地下水地表流出流速流量测量装置的构成为，包括储存槽102，其保管流出到地表上的地下水；液柱管110，其流入保管于上述储存槽102内的地下水而诱发水柱的上升；及压力式测量单元150，其通过在上述液柱管内上升的水柱的水位差而感知差压，从而检测流出到地表的地下水的流速及流量。

首先，对储存槽102进行说明。

储存槽102是指也可以称作槽(chamber)的储存容器或者储存罐。

储存槽102的下部可向地下水流出的地表S区域开放形成，侧面及上部面封闭形成，从而使上述储存槽102的底面，即，上述储存槽102固定设置而构成从而将从封闭空间的地表区域流出的地下水保管到内部空间的形态构成。

这种储存槽102的形状可通过图1得以确认，可以由圆筒的容器形状构成，但这种形状不过是一个优选实施例，本发明并非局限于这种形状。

因此，即使根据多种实施例，其形状及大小发生小幅变形也都属于本发明的范畴。

并且，这种储存槽102所设置的场所为注入地表水W的场所，是地下水能够流出的地表S区域。例如，地下水能够从底面流出的水池等。

基于这种理由，上述储存槽102可能是设置于水中的形态，因此最好由耐腐蚀性及耐磨性良好的材质构成。进一步地，为了不因设置上述储存槽102而污染水中生态，可以由防污性优良的材质制作。

并且，上述储存槽102考虑到从内部流出的地下水的流量变动，在既定的内部压力下其形状不能变形，因此最好利用自身具有刚韧的强度的刚性结构的材质。

另外，这种储存槽102在地下水流出的地表S区域可以固定设置至少一个以上，参照图2可以确认有三台储存槽102配置在相同的地表S区域上。

如图2所示，在相关地表S区域上设置一个以上的储存槽102时，对来自各个储存槽102的地下水流入量算术平均而检测液柱管110内的水柱的水压差，从而与图1的情形相同，比起利用单一的储存槽102能够检测更加准确的数据。

再次参照图1，对液柱管110进行说明。

液柱管110是与上述的储存槽102连接，而流入保管于储存槽102内的地下水而诱发水柱的上升，并通过上升的水柱的水压差而测量差压的装置。

即，这种液柱管110算适用水压计(piezometer)方式的，能够测量流入到其内部的地下水的静压(static pressure)。

为了符合上述目的，上述液柱管110由在整个长度区间构成相同的大小及形状的圆形断面的长的管体形状构成，其内部表面制作成具有以非常光滑的面构成的形态。

但是，考虑到从相关地表S区域流出的地下水的流量，上述液柱管110的断面的大小及整个长度的设计要符合目的。

并且，上述液柱管110的由透明的材质构成使操作人员从外部观察内部的水柱高度，由此，能够提供更加优异的，实验上的方便性。

在这种液柱管110和储存槽102之间形成连接软管106。

如通过图1确认，上述连接软管106在储存槽102和液柱管110相互之间形成管路，从而使从地表S区域流出而保管于储存槽102内的地下水流入到液柱管110一侧。

在图1只有一个储存槽102固定配置在地表S上，因此可以由一个液柱管110通过单一管路与储存槽102连接，因此这种连接软管106只使用一个。

即，连接软管106形成从具备于储存槽102的上侧的流出口104到液柱管110下侧的管路。

此时，在液柱管110的下侧还可以具备为了紧固连接软管106而固定的接头112。

再次，参照图2可以确认，三台储存槽102相互分离在相同地表S区域上而固定配置的形态。

为了使地下水从三台储存槽102流入到一个液柱管110的下侧，在现有的连接软管106之外还要追加连接软管，同时，在液柱管110的下侧还要具备更多数量的接头。

为了解除这种不便，分离与液柱管110连接的连接软管106a和与各个储存槽102连接的连接软管106b，并为了结合分离的连接软管106b的管路可以利用Y形或T形连接管108。

还有在上述液柱管110还可以具备固定液柱管110立设的位置及姿势的三脚架(tripod)120。

这种三脚架120的构成为，包括围绕上述液柱管110的外周沿而固定的环形固定部122，和从上述环形固定部122延长到地表而得到支撑，并使上述液柱管110的位置及姿势与设置时相同的支撑端部124。

这种上述三脚架120的大小及形状可根据液柱管110的大小而多样地变形实施而适用，本发明不会限定于图1及图2中所示的形状。

另外，在液柱管110的上端或者下端一侧分别设置至少一个自动开关装置130a、130b。自动开关装置130a、130b是以电或者磁性设定的负荷自动开放或者关闭的装置，可看作是一种阀，根据这种自动开关装置130a、130b的工作与否补正及控制液柱管110内的水柱的上升调节。

通过液柱管110流入的地下水在液柱管110内诱发水柱的上升。此时引起水柱上升的压力的差异称为水柱的水压差。

如果掌握液柱管110内的水柱的水压差，并指导其静压的差异，就可以检测流出到地表的地下水的流速及流量，发挥这种作用的就是压力式测量单元150。

这种压力式测量单元150是可以通过液柱管110内的水柱的水压差测量静压或测量流量或测量流速的装置，可以利用差压变送器(differentialpressure transmitters)。

差压变送器可定义为，不仅包括通过液柱管110内的水柱的上升测量静压、流量、流速的压力传感器，还包括为了利用RS232等的序列通信信号而利用常用参数的信号处理电路及通信输出电路的装置。

如果由于从地表S区域流出的地下水的流速及流量，在液柱管110内发生水柱的水压差，则可以在这种如差压变送器的压力式测量单元150生成相关信号，使数据传输成为可能。

在实施例中作为上述压力式测量单元150利用差压变送器，但这仅仅是举例，本发明不限于此。

因此如上说明，作为压力式测量单元150不一定要利用差压变送器，而是分别构成单独的压力传感器和对从压力传感器上检测的信号进行适当转换的信号处理电路及发送转换的信号的通信电路而实施成符合本发明的目的。

还有，尽量将这种压力式测量单元150配置在液柱管110的上端开口上，有助于提高其测量的准确性。

为了这种压力式测量单元150的固定配置，最好以在上述液柱管110的上端开口上还具备固定上述压力式测量单元150而设置的支架140的形态实施。

图3是为了说明在图1中所示的实施例中包括监控装置的状态而所示的概念图。图4是为了说明在图2中所示的实施例中包括监控装置的状态而所示的概念图。

并行参照图3及图4，可以确认通过图示的压力式测量单元150检测的关于地下水的流出速度及流量的数据通过电缆152传递到通信接口部160的形态。

通信接口部160是为了相互通信的系统之间的资料传输而发挥连接到数据的输入信道的输入端子和连接到数据的输出信道的输出端子的作用的装置，执行通过电缆或者通信网将从上述压力式测量单元150传输的关于地下水的流出速度及流量的数据实时地或者按一定时间段传输到集成服务器170的功能。

通过上述通信接口部160接收数据储存到集成服务器170，与已设定的基准值进行比较的同时，实时地或者按一定时间段或者响应用户的请求传输到用户的终端180、182。此时的用户的终端180、182有用户的PC180或者用户的便携式终端182。

由此，在地下水流出的地表区域上的对地下水的流速及流量的测量数据实时地或者按一定时间段，或者在用户或者监督人请求时，及时传输到远处的多个用户或者监督人。即，可以在任何时间段监控对地下水的地表流出的流速及流量。

图5是为了说明本发明的监控装置而所示的框图。

图6是在本发明的监控装置中说明集成服务器而所示的框图。

并行参照图5及图6，详细观察利用于本发明的监控装置及集成服务器。

参照图5，所示的监控装置，通过压力式测量单元150而将关于地下水流速及流量的数据通过电缆或者通信网以有线或无线形式传输到通信接口部160。

传输到通信接口部160的数据通过电缆或者通信网而传输到集成服务器170，在集成服务器170中储存数据或将数据与已设定的基准值进行比较或实时地或者按一定时间段或根据用户的请求将这种数据传输到用户的PC180或者便携式终端182。

参照图6，可以掌握关于包括于这种监控装置内的集成服务器170的结构。

集成服务器170为了执行如上述的简单说明的功能，由包括数据输入部172、数据储存部174、数据运算部176，还有控制这些的控制部178而构成。

数据输入部172是通过通信接口部接收关于地下水的流出速度及流量的数据的输入单元。

还有数据储存部174是实时地或者按一定时间段记录通过上述数据输入部172输入的数据的储存单元。在此，可根据用户的指令及设定调节实时地或者时间段的区分，在调节时间段时，对数据测量步骤(step)间隔、区间等的调节可按照用户的操作设定。

还有，虽然在图6中并没有另行表示，除数据储存部174，还可以由另行具备为了记录保管这种数据的预备DB储存部(未图示)的形态构成，这样可以储存长期间的资料，对研究相关地表区域的地质环境大有帮助。

还有，数据运算部176是将输入到上述数据输入部172的数据与已设定的基准值(在这里“基准值”可以是如一周、一个月、一年、三年、十年等预定期间内的平均的地下水流出速度及流量，此外也可以是用户任意设定的默认(default)值进行比较，从而作为根据用户的指令的地下水的流出速度及流量的统计数据进行分析及运算单元。

另外，在集成服务器170还可以具备控制这种数据输入部172、数据储存部174、数据运算部176的动作的控制部178，由此，集成服务器170通过整体的控制算法而得以稳定地控制驱动。

再次参照图5，通过之前的图6所述的集成服务器170转换成可以传输到用户的形态的信息的数据传输到用户的PC180或者用户的便携式终端182。

在此，便携式终端182是包括PDA、移动电话等的所有各种便携式无线设备的概念。

此时，可以从集成服务器170传输到用户的PC180或者便携式终端182的数据信息可以由如文本信息、图像信息、语音信息等转换成多种形态的形式传输，如果利用3G通信或即将商业化的4G技术时，可以以已经商业化的SMS(short messaging service)或者MMS(multimedia messaging service)或者实施模拟的图像信息传输到用户。

以上，对关于根据本发明的地下水地表流出流速流量测量装置及其监控装置的优选实施例进行说明。

上述实施例应当理解为，在所有方面都是举例的并非限定，本发明的范围通过后述的权利要求范围表示，而不是通过前述的详细说明表示，应当解释为，从其权利要求范围的意义及范围和其等价概念导出的所有改变或变形的形态都包含于本发明的范围。

Claims

1.一种地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，包括：储存槽，其固定设置而封闭地下水流出的地表区域的侧面及上部面，从而保管流出到地表上的地下水；液柱管，其使保管在所述储存槽内的地下水流入而诱发水柱的上升；及压力式测量单元，其形成于所述液柱管的上端开口而通过在所述液柱管内上升的水柱的水位差而感知差压，从而检测流出到地表的地下水的流速及流量。

2.根据权利要求1所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，在流出所述地下水的地表区域固定设置至少一个所述储存槽，其形状为圆筒的容器。

3.根据权利要求1所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，在所述储存槽和所述液柱管之间，连接有在所述储存槽和所述液柱管相互之间形成管路的连接软管，从而使从地表区域流出而保管于所述储存槽内的地下水流入到所述液柱管一侧。

4.根据权利要求3所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，所述连接软管由一端连接于所述储存槽的上侧，另一端连接于所述液柱管的下侧的形态构成。

5.根据权利要求4所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，在所述液柱管的下侧具备用于连接所述连接软管的接头。

6.根据权利要求1所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，在所述液柱管还具备用于固定所述液柱管立设的位置及姿势的三脚架。

7.根据权利要求1所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，在所述液柱管的上侧或者下侧具备自动开关装置。

8.根据权利要求1所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，所述压力式测量单元是差压变送器。

9.根据权利要求1所述的地下水地表流出流速流量测量装置，其特征在于，在所述液柱管的上端开口具备用于固定设置所述压力式测量单元的支架。

10.一种利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，包括：储存槽，其固定设置而封闭地下水流出的地表区域的侧面及上部面，从而保管流出到地表上的地下水；液柱管，其使保管在所述储存槽内的地下水流入而诱发水柱的上升；压力式测量单元，其形成于所述液柱管的上端开口而通过在所述液柱管内上升的水柱的水位差而感知差压，从而检测流出到地表的地下水的流速及流量；通信接口部，其通过电缆或通信网而以实时地或按一定时间段传输所述压力式测量单元检测的关于地下水的流出速度及流量的数据；及集成服务器，其储存通过所述通信接口部而接收的数据，并将所述数据与已设定的基准值比较的同时，实时地或者按一定时间段或者根据用户的请求将所述储存或与基准值比较的数据传输到用户的终端。

11.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，所述集成服务器包括：数据输入部，其通过所述通信接口部接收关于地下水的流出速度及流量的数据；数据储存部，其实时地或按一定时间段记录输入到所述数据输入部的数据；数据运算部，其将输入到所述数据输入部的数据与已设定的基准值进行比较，而以根据用户的指令的、有关地下水的流出速度及流量的统计数据进行分析及运算；及控制部，其控制所述数据输入部、所述数据储存部及所述数据运算部的动作。

12.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，从所述集成服务器传输的有关地下水的流出速度及流量的所述数据通过用户的终端以文本信息、图像信息、语音信息中的任意一个形式传输。

13.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，所述集成服务器还可以包括预备DB储存部，其另行储存通过所述通信接口部而接收的数据及将所述数据与已设定的基准值比较的数据差。

14.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，在所述地下水流出的地表区域固定设置至少一个所述储存槽，其形状为圆筒的容器。

15.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，在所述储存槽和所述液柱管之间连接有在所述储存槽和所述液柱管相互之间形成管路的连接软管，从而使从地表区域流出保管于所述储存槽内的地下水流入到所述液柱管一侧。

16.根据权利要求15所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，所述连接软管由一端连接在所述储存槽的上侧，另一端连接在所述液柱管的下侧的形态构成。

17.根据权利要求16所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，在所述液柱管的下侧具备用于连接所述连接软管的接头。

18.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，在所述液柱管还具备固定所述液柱管的立设的位置及姿势的三角架。

19.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，在所述液柱管的上侧或者下侧具备自动开关装置。

20.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，所述压力式测量单元是差压变送器。

21.根据权利要求10所述的利用地下水地表流出流速流量测量装置的监控装置，其特征在于，在所述液柱管的上端开口具备为了固定所述压力式测量单元而设置的支架。