CN106289632A - 岩溶塌陷水气压力远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩溶塌陷水气压力远程监测系统，包括观测井、传感器监测模块、太阳能供电模块、数据采集与传输模块、客户端。其中，所述传感器监测模块包括孔隙水压力传感器、气压力传感器。太阳能供电模块包括太阳能板、太阳能电池控制器、蓄电池。数据采集与传输模块包括微电脑时控开关、GPRS无线通讯模块、数据采集仪。客户端允许客户在线查看实时数据和查看历史数据，并允许客户根据需要，远程设定岩溶水气动力监测密度。本发明使用上述结构的岩溶水气动力监测系统及方法，能够长期、连续、稳定、远程实现监测岩溶空腔中水气压力的变化，研究岩溶塌陷地质灾害的机理，并能达到岩溶塌陷的监测及预警目的。

Description

岩溶塌陷水气压力远程监测系统

技术领域

本发明涉及岩溶塌陷地质灾害远程监控系统，具体是一种岩溶塌陷水气压力远程实时监测系统。

背景技术

岩溶塌陷是岩溶地区一种常见的地质灾害。在国外及我国都时有发生，给国民经济建设和人民群众生活带来严重的影响。岩溶塌陷的主要影响因素之一是岩溶地区的地下水气压力变化。目前对岩溶塌陷影响因素的监测主要为地下水位的监测，监测周期１小时一次，实时性差，难以捉到岩溶地下水气压力的变化，而获取实时的岩溶区的地下水气压力的变化非常重要。

目前，很多地下水动态监测系统，但是大多数只是实现了对地下水水位的动态监测，监测周期为一天一次，不能实时监测，难以满足监测数据的采集密度。

现有的专利文献，也仅仅是针对地下水水位、水温、PH值等的监测，未考虑岩溶塌陷区特殊的地质条件，以及气压力监测的需求，同时不能根据需要远程更改监测密度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种能够长期、连续、稳定地监测岩溶塌陷区水气压力的变化，并且可根据需要控制监测密度的一种岩溶塌陷水气压力远程实时监测系统。

实现本发明目的的技术方案：

一种岩溶塌陷水气压力远程实时监测系统，包括观测井、传感器系统、太阳能供电系统、数据采集传输系统和客户端；数据采集传输系统分别与太阳能供电系统和传感器系统相连接，传感器系统设在观测井内，将接收到的观测井的地下水气压力数据传送给数据采集传输系统进行存储，数据采集传输系统通过无线网络将数据发送到客户端；传感器系统和数据采集传输系统均通过太阳能供电系统供电。

所述传感器系统包括孔隙水压力传感器，测量所述观测井的井内水压；气压力传感器，测量所述观测井的气压力。

所述观测井包括PVC花管，土岩界面以上为普通PVC管，为常规供水管，直径72mm左右，土岩界面以下为PVC花管，即在管周按梅花形布置开孔，开孔直径3～4mm；间距3～5cm；还包括泡沫填充剂，设在观测井口，密封观测井，隔绝井内外的水气压力联系；还设有海带阻水及水泥浆段，用来阻断第四系水与基岩水的水力联系。

所述数据采集传输系统包括微电脑时控开关，无线通讯模块，数据采集模块和天线；微电脑时控开关与无线通讯模块相连接，并控制工作时间，以节省所述蓄电池电量，增长工作时间；无线通讯模块与数据采集模块相连接，并通过天线将水气压力监测数据通过无线通讯网络发送到客户端。

所述太阳能供电模块包括太阳能板，将太阳能转化为电能，功率9～15W，输出电压6V；蓄电池，存储所述电能，并确保在太阳能板不工作条件下仍能给数据采集传输系统稳定供电30天；太阳能电池控制器，分别与太阳能板和蓄电池相连接，蓄电池和微电脑时控开关连接，并将蓄电池输出的电力稳压后向传感器系统和数据采集传输系统供电。

所述客户端可以查看岩溶塌陷水气压力监测数据，并可以根据需要更改数据采集模块的采集密度。现场调试，确保监测系统正常工作，客户端能够远程控制数据采集模。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1）能够长期、连续、稳定地监测岩溶塌陷区水气压力的变化，监测密度可达5分钟一次，并且可根据需要控制监测密度，便于岩溶塌陷监测预警及相关研究工作的开展。

2）该系统实用可靠、稳定性良好，同时数据采集模块带存储功能，在无线通讯模块出现异常时，可现场采集数据，保证数据的连续性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的观测井示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

实施例

参照图1、2，本发明岩溶塌陷水气压力远程实时监测系统，包括观测井（10）、传感器系统（40）、太阳能供电系统（20）、数据采集传输系统（30）和客户端（50）；数据采集传输系统（30）分别与太阳能供电系统（20）和传感器系统（40）相连接，传感器系统（40）设在观测井（10）内，将接收到的观测井（10）的地下水气压力数据传送给数据采集传输系统（30）进行存储，数据采集传输系统（30）通过无线网络将数据发送到客户端（50）；传感器系统（40）和数据采集传输系统（30）均通过太阳能供电系统（20）供电。

所述传感器系统（40）包括：孔隙水压力传感器（41），测量所述观测井（10）的井内水压；气压力传感器（42），测量所述观测井（10）的气压力。

所述观测井（10）包括：PVC花管（11），土岩界面以上为普通PVC管，土岩界面以下为PVC花管，开孔直径3～4mm；间距3～5cm；还包括泡沫填充剂（12），设在观测井（10）口，密封观测井（10），隔绝井内外的水气压力联系；还设有海带阻水及水泥浆段（13），用来阻断第四系水与基岩水的水力联系。

所述数据采集传输系统（30）包括：微电脑时控开关（31），无线通讯模块（32），数据采集模块（34）和天线（33）；微电脑时控开关（31）与无线通讯模块（32）相连接，并控制工作时间，以节省所述蓄电池（23）电量，增长工作时间；无线通讯模块（32）与数据采集模块（33）相连接，并通过天线（33）将水气压力监测数据通过无线通讯网络发送到客户端（50）。

所述太阳能供电模块（20）包括：太阳能板（21），将太阳能转化为电能，功率9～15W，输出电压6V；蓄电池（23），存储所述电能，并确保在太阳能板（21）不工作条件下仍能给数据采集传输系统（30）稳定供电30天；太阳能电池控制器（22），分别与太阳能板（21）和蓄电池（23）相连接，蓄电池（23）和微电脑时控开关（31）连接，并将蓄电池（23）输出的电力稳压后向传感器系统（40）和数据采集传输系统（30）供电。

本发明采用太阳能供电，GPRS无线传输，远程监测控制平台适时调整监测频率与时间，能够形成根据气候变化的实时调整，实现岩溶塌陷水气动力条件的长期远程控制监测。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (5)

1.岩溶塌陷水气压力远程实时监测系统，其特征在于，包括观测井（10）、传感器系统（40）、太阳能供电系统（20）、数据采集传输系统（30）和客户端（50）；数据采集传输系统（30）分别与太阳能供电系统（20）和传感器系统（40）相连接，传感器系统（40）设在观测井（10）内，将接收到的观测井（10）的地下水气压力数据传送给数据采集传输系统（30）进行存储，数据采集传输系统（30）通过无线网络将数据发送到客户端（50）；传感器系统（40）和数据采集传输系统（30）均通过太阳能供电系统（20）供电。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述传感器系统（40）包括：

孔隙水压力传感器（41），测量所述观测井（10）的井内水压；

气压力传感器（42），测量所述观测井（10）的气压力。

3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述观测井（10）包括：

PVC花管（11），土岩界面以上为普通PVC管，土岩界面以下为PVC花管，开孔直径3～4mm；间距3～5cm；

还包括泡沫填充剂（12），设在观测井（10）口，密封观测井（10），隔绝井内外的水气压力联系；

还设有海带阻水及水泥浆段（13），用来阻断第四系水与基岩水的水力联系。

4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述数据采集传输系统（30）包括：

微电脑时控开关（31），无线通讯模块（32），数据采集模块（34）和天线（33）；

微电脑时控开关（31）与无线通讯模块（32）相连接，并控制工作时间，以节省所述蓄电池（23）电量，增长工作时间；

无线通讯模块（32）与数据采集模块（33）相连接，并通过天线（33）将水气压力监测数据通过无线通讯网络发送到客户端（50）。

5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述太阳能供电模块（20）包括：

太阳能板（21），将太阳能转化为电能，功率9～15W，输出电压6V；

蓄电池（23），存储所述电能，并确保在太阳能板（21）不工作条件下仍能给数据采集传输系统（30）稳定供电30天；

太阳能电池控制器（22），分别与太阳能板（21）和蓄电池（23）相连接，蓄电池（23）和微电脑时控开关（31）连接，并将蓄电池（23）输出的电力稳压后向传感器系统（40）和数据采集传输系统（30）供电。