CN107014869B - 一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统 - Google Patents

一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,包括电阻率探测装置、高密度电阻率监测装置,所述电阻率探测装置包括电阻率探杆、数据采集模块、上位机,远程传输模块,其中电阻率探杆通过导线与数据采集模块和远程传输模块连接,远程传输模块通过GPRS天线与远程的上位机连接,电阻率探测装置一侧设有高密度电阻率监测装置,高密度电阻率监测装置包括若干均匀分布的电极,电极通过导线连接并接入电阻率仪内,电阻率仪连入计算机内,本发明提供的这种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,结构简单,操作方便,通过电阻率探测装置实现自动化监测,提高监测效率,并实现实时监测数据的传输,且可自动报警。

Description

一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域,尤其是一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统。
背景技术
地下水是水资源的重要组成部分,由于水量稳定、水质好,是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一,然而随着工业的持续蓬勃发展,地下水正遭遇着严重的污染危机。
在现有环境监测技术领域中,例如地下轻非水相液态污染物扩散的实时自动监测方法及系统,CN103033540A,地下轻非水相液体污染物扩散的实时自动监测方法及系统,包括取监测点位;获取特征LNAPLs污染物及特征LNAPLs污染在该监测点位发生后的电阻率变化范围E;确定电阻率探杆的长度;确定电极环的间距;根据地下水流方向,监测井中悬挂一套电阻率监测装置,在地下水上游和下游的监测点位分别至少贯入一套电阻率监测装置;设置采集参数;实时传输监测数据,若电阻率达到E的下限时,则自动报警。该发明的监测方法操作简单,测量准确、运行可靠、能够实现实时监测并且无线传输数据,可实时动态监测LNAPLs泄漏后扩散过程,也可监测降雨或地下水抽取时LNAPLs重新分布过程,可广泛应用于大型石化企业、加油站等LNAPLs泄露后的地下污染动态监测,该发明的这种地下轻非水相液态污染物监测方法及系统,监测不够全面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,可实现自动化监测,并通过电阻率探杆和高密度电阻率监测装置对LNAPLs在地下三维运移监测,并通过报警装置实现自动报警。
为解决上述现有的技术问题,本发明采用如下方案:一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,包括实现自动监测的电阻率探测装置以及相配合的高密度电阻率监测装置,电阻率探测装置包括电阻率探杆、用于数据采集上传的数据采集模块、实现发送命令,接受数据的上位机,以及负责无线传输数据的远程传输模块,其中电阻率探杆通过导线与数据采集模块和远程传输模块连接,远程传输模块上设有GPRS天线,远程传输模块通过GPRS天线与远程的上位机连接,电阻率探测装置一侧设有高密度电阻率监测装置,高密度电阻率监测装置包括若干均匀分布的电极,电极通过导线连接并接入电阻率仪内,电阻率仪连入计算机内。
作为优选,电阻率探杆中间通过螺栓与控制部分连接,电阻率探杆上通过两侧的支架与铜电极环连接,铜电极环与电阻率探杆之间设有导管,控制部分内的导线穿过导管通过胶结剂与铜电极环连接固定,电阻率探杆通过螺栓进行长度的调节,简单方便,可根据不用测点随时调节,并增加铜电极环与土壤的接触面积,提高铜电极环对土壤监测的精准度,提高实验的数据。
作为优选,胶结剂由以下成分及其重量份组成:环氧树脂52-67份、丙烯酸树脂41-55份、硅氧烷低聚物17-26份、二烷基胺醇13-21份、聚羧酸多元醇酯0.1-0.4份、异氰尿酸三缩水甘油酯0.2-0.5份、表面活性剂0.1-0.3份,通过胶结剂将导线与各个铜电极环连接,防止导线与铜电极环连接不良而影响监测效果,并提高胶结剂的稳定性,提高胶结剂的粘合力以及粘合速度,防止在尚未粘合时导线发生位移影响导线接触,增强导线与各个铜电极环的固定,提高胶胶结剂的耐热性,防止铜电极环发热而影响胶结剂的稳定。
作为优选,高密度电阻率监测装置中电极的安插方式为:安置4-6排电极,每排电极安置15-30个,相邻电极间距为4-7cm,电极插入深度为2-3cm,通过较小的间距构建成高密度的电阻率排,通过电阻率仪获取各个电极电位间的电阻率,小范围的获取较多的点位电阻率,提高数据的精密度和监测的准确度。
作为优选,高密度电阻率监测装置中电极呈网格状均匀分布,获取数据更多,获取的数据更加精准,并可根据不同点位监测不同的电阻率。
作为优选,高密度电阻率监测装置中的电极呈圆柱状,电极一侧设有薄板,薄板通过弹簧与电极连接配合,薄板一端设有卡块,薄板一端通过卡块与电极上的若干均匀分布的卡块槽配合,当电极插入土壤后,通过调节薄板上的卡块套与卡块槽的位置,使电极增表面面积,使电极与土壤充分接触,提高电极对土壤监测的数据,以及提高电极在土壤中的固定性。
作为优选,上位机一侧还设有报警装置,报警装置通过上位机设有的电阻率波动范围值控制,根据电阻率对LNAPLs地下三维运移的监测,电阻率的变化及时反映LNAPLs地下运移情况,并通过报警装置及时提示操作人员做出相对的处理。
作为优选,报警装置内设有发生器和发光器,报警装置通过发生器和发光器产生噪音和光度,从视觉和听觉的角度上提醒操作人员,发生器采用扬声器,发光器采用发光二极管。
作为优选,监测系统在监测时通过电阻率探测装置中的电阻率探杆与高密度电阻率监测装置中的电极插入土壤中进行监测。
与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明提供的这种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,结构简单,操作方便,通过电阻率探测装置实现自动化监测,提高监测效率,并实现实时监测数据的传输,且可自动报警,并通过高密度电阻率监测装置与电阻率探杆探测装置联合监测,既保证了泄漏源往深处的垂向扩散过程自动监测,又保证了横向扩散过程实时监测,联合使用可以取长补短,全方位监测LNAPLs的三维运移过程,数据更加精准。
本发明采用了上述技术方案提供一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,弥补了现有技术的不足,设计合理,操作方便。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图;
图2为本发明的高密度电阻率监测装置结构示意图;
图3为本发明的电极结构示意图;
图4为本发明的高密度电阻率监测装置的测量方式示意图;
图5为本发明的电阻率探测装置结构示意图。
附图标记说明:1、电阻率探测装置;2、高密度电阻率监测装置;3、电阻率探杆;4、数据采集模块;5、上位机;6、远程传输模块;7、GPRS天线;8、电极;9、电阻率仪;10、计算机;11、尼龙模块;12、铜电极环;13、防水接口;14、报警装置;15、地下水位;16、地下水流;17、包气带;18、饱水带;19、LNAPLs污染范围;20、浅层泄漏点;21、内部泄漏点。
具体实施方式
以下结合附图和实施例作进一步详细描述:
实施例1:
如图1-5所示,一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,包括实现自动监测的电阻率探测装置1以及相配合的高密度电阻率监测装置2,电阻率探测装置1包括电阻率探杆3、用于数据采集上传的数据采集模块4、实现发送命令,接受数据的上位机5,以及负责无线传输数据的远程传输模块6,其中电阻率探杆3通过导线与数据采集模块4和远程传输模块6连接,远程传输模块6上设有GPRS天线7,远程传输模块6通过GPRS天线7与远程的上位机5连接,电阻率探测装置1一侧设有高密度电阻率监测装置2,高密度电阻率监测装置2包括若干均匀分布的电极8,电极8通过导线连接并接入电阻率仪9内,电阻率仪9连入计算机10内。
电阻率探杆中间通过螺栓与控制部分连接,电阻率探杆上通过两侧的支架与铜电极环连接,铜电极环与电阻率探杆之间设有导管,控制部分内的导线穿过导管通过胶结剂与铜电极环连接固定,电阻率探杆通过螺栓进行长度的调节,简单方便,可根据不用测点随时调节,并增加铜电极环与土壤的接触面积,提高铜电极环对土壤监测的精准度,提高实验的数据。
胶结剂由以下成分及其重量份组成:环氧树脂52份、丙烯酸树脂41份、硅氧烷低聚物17份、二烷基胺醇13份、聚羧酸多元醇酯0.1份、异氰尿酸三缩水甘油酯0.2份,通过胶结剂将导线与各个铜电极环12连接,防止导线与铜电极环连接不良而影响监测效果,并提高胶结剂的稳定性,提高胶结剂的粘合力以及粘合速度,防止在尚未粘合时导线发生位移影响导线接触,增强导线与各个铜电极环12的固定,提高胶胶结剂的耐热性,防止铜电极环12发热而影响胶结剂的稳定。
高密度电阻率监测装置2中电极8的安插方式为:安置6排电极8,每排电极8安置30个,相邻电极8间距为7cm,电极8插入深度为3cm,通过较小的间距构建成高密度的电阻率排,通过电阻率仪获取各个电极8电位间的电阻率,小范围的获取较多的点位电阻率,提高数据的精密度和监测的准确度。
高密度电阻率监测装置2中电极8呈网格状均匀分布,获取数据更多,获取的数据更加精准,并可根据不同点位监测不同的电阻率。
高密度电阻率监测装置2中的电极8呈圆柱状,电极8一侧设有薄板,薄板通过弹簧与电极8连接配合,薄板一端设有卡块,薄板一端通过卡块与电极8上的若干均匀分布的卡块槽配合,当电极8插入土壤后,通过调节薄板上的卡块套与卡块槽的位置,使电极8增表面面积,使电极8与土壤充分接触,提高电极8对土壤监测的数据,以及提高电极8在土壤中的固定性。
上位机5一侧还设有报警装置14,报警装置14通过上位机5设有的电阻率波动范围值控制,根据电阻率对LNAPLs地下三维运移的监测,电阻率的变化及时反映LNAPLs地下运移情况,并通过报警装置14及时提示操作人员做出相对的处理。
报警装置14内设有发生器22和发光器23,报警装置14通过发生器22和发光器23产生噪音和光度,从视觉和听觉的角度上提醒操作人员,发生器22采用扬声器,发光器23采用发光二极管。
监测系统在监测时通过电阻率探测装置1中的电阻率探杆3与高密度电阻率监测装置2中的电极8插入土壤中进行监测。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,故在此不再详细描述。
实施例2:
一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,包括实现自动监测的电阻率探测装置1以及相配合的高密度电阻率监测装置2,电阻率探测装置1包括电阻率探杆3、用于数据采集上传的数据采集模块4、实现发送命令,接受数据的上位机5,以及负责无线传输数据的远程传输模块6,其中电阻率探杆3通过导线与数据采集模块4和远程传输模块6连接,远程传输模块6上设有GPRS天线7,远程传输模块6通过GPRS天线7与远程的上位机5连接,电阻率探测装置1一侧设有高密度电阻率监测装置2,高密度电阻率监测装置2包括若干均匀分布的电极8,电极8通过导线连接并接入电阻率仪9内,电阻率仪9连入计算机10内。
电阻率探杆中间通过螺栓与控制部分连接,电阻率探杆上通过两侧的支架与铜电极环连接,铜电极环与电阻率探杆之间设有导管,控制部分内的导线穿过导管通过胶结剂与铜电极环连接固定,电阻率探杆通过螺栓进行长度的调节,简单方便,可根据不用测点随时调节,并增加铜电极环与土壤的接触面积,提高铜电极环对土壤监测的精准度,提高实验的数据。
胶结剂由以下成分及其重量份组成:环氧树脂67份、丙烯酸树脂55份、硅氧烷低聚物26份、二烷基胺醇21份、聚羧酸多元醇酯0.4份、异氰尿酸三缩水甘油酯0.5份、表面活性剂0.3份,通过胶结剂将导线与各个铜电极环连接,防止导线与铜电极环连接不良而影响监测效果,并提高胶结剂的稳定性,提高胶结剂的粘合力以及粘合速度,防止在尚未粘合时导线发生位移影响导线接触,增强导线与各个铜电极环的固定,提高胶胶结剂的耐热性,防止铜电极环发热而影响胶结剂的稳定。
其中表面活性剂为功能活性多肽,功能活性多肽的序列为MIKRNSMQSLLIAVFVLNGISLLIAVEYTNRAQHRPNSFKYFPENIDPFICTHIIYSFGKVSGLMI,得到的活性多肽对胶结剂能起到增强胶结能力,提高导线与铜电极环的稳定接触,并提高胶结剂的胶结速度,因此该活性多肽能提高胶结剂的功能。
高密度电阻率监测装置2中电极8的安插方式为:安置4排电极8,每排电极8安置15个,相邻电极8间距为4cm,电极8插入深度为2cm,通过较小的间距构建成高密度的电阻率排,通过电阻率仪获取各个电极8电位间的电阻率,小范围的获取较多的点位电阻率,提高数据的精密度和监测的准确度。
高密度电阻率监测装置2中电极8呈网格状均匀分布,获取数据更多,获取的数据更加精准,并可根据不同点位监测不同的电阻率。
高密度电阻率监测装置2中的电极8呈圆柱状,电极8一侧设有薄板,薄板通过弹簧与电极8连接配合,薄板一端设有卡块,薄板一端通过卡块与电极8上的若干均匀分布的卡块槽配合,当电极8插入土壤后,通过调节薄板上的卡块套与卡块槽的位置,使电极8增表面面积,使电极8与土壤充分接触,提高电极8对土壤监测的数据,以及提高电极8在土壤中的固定性。
上位机5一侧还设有报警装置14,报警装置14通过上位机5设有的电阻率波动范围值控制,根据电阻率对LNAPLs地下三维运移的监测,电阻率的变化及时反映LNAPLs地下运移情况,并通过报警装置14及时提示操作人员做出相对的处理。
报警装置14内设有发生器22和发光器23,报警装置14通过发生器22和发光器23产生噪音和光度,从视觉和听觉的角度上提醒操作人员,发生器22采用扬声器,发光器23采用发光二极管。
监测系统在监测时通过电阻率探测装置1中的电阻率探杆3与高密度电阻率监测装置2中的电极8插入土壤中进行监测。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,故在此不再详细描述。
实施例3:
一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,实际工作时,如图1所示,输油管道与油料储罐可能因泄漏造成对地下水的污染,选择地下水保护目标监测点,地下水流的方向可通过常规勘测得到,由于比重比水小,LNAPLs透镜体位于地下水位之上的包气带内,会有少量LNAPLs溶解进入饱水带中,电阻率探杆3外设有电极环12,电阻率探杆3顶端为数据采集模块4有带GPRS天线7的远程传输模块6,GPRS天线7通过远程无线传输实现与上位机5的传输。可以根据用户需求对采集频率进行设置,设置时间间隔为5-10min,通过上位机5软件控制GPRS系统运行,即对数据采集与控制电路板进行激活,开始监测数据的实时采集,采集的电信号通过A/D转换为数值信号,通过GPRS远程传送至客户端服务器及控制软件,实时传输回来的数据通过和背景值对比,当计算所得电阻率变化率εi∈E时,系统自动识别污染,并通过上位机5的数据处理模块实时显现污染后各监测点位电阻率曲线及污染峰值带,该数据处理模块可由matlab编程实现并嵌入上位机5,电阻率探杆3在工作时采用Wenner法探测原理,每4个铜电极环12为一组,每次监测后上移一个铜电极环12,直至顶部由此完成1轮数据的采集,然后回至底部重新监测,可实现垂直空间上不同界面处电阻率的变化,铜电极环12外侧镀有一层金属银,防止电阻率探杆3长期在土壤中工作铜电极环12表面发生腐蚀或者磨损,并提高铜电极环12的使用寿命,高密度电阻率监测装置2在监测表面设有若干均匀的电极8排,可通过电阻率仪9探测各个电极8所在的电阻率,可实现全方位的对LNAPLs泄漏圈的三维监控,并通过电阻率仪9将探测数据上传至计算机10内,操作人员通过对上位机5与计算机10收集的数据做进一步处理。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,故在此不再详细描述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明,本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的或者超越所附权利要求书所定义的范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 浙江海洋大学
<120> 一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统
<130> 1
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 66
<212> PRT
<213> 人工合成
<400> 1
Met Ile Lys Arg Asn Ser Met Gln Ser Leu Leu Ile Ala Val Phe Val
1 5 10 15
Leu Asn Gly Ile Ser Leu Leu Ile Ala Val Glu Tyr Thr Asn Arg Ala
20 25 30
Gln His Arg Pro Asn Ser Phe Lys Tyr Phe Pro Glu Asn Ile Asp Pro
35 40 45
Phe Ile Cys Thr His Ile Ile Tyr Ser Phe Gly Lys Val Ser Gly Leu
50 55 60
Met Ile
65

Claims (5)

1.一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,包括实现自动监测的电阻率探测装置(1)以及相配合的高密度电阻率监测装置(2),其特征在于,所述电阻率探测装置(1)包括电阻率探杆(3)、用于数据采集上传的数据采集模块(4)、实现发送命令,接受数据的上位机(5),以及负责无线传输数据的远程传输模块(6),其中电阻率探杆(3)通过导线与数据采集模块(4)和远程传输模块(6)连接,远程传输模块(6)上设有GPRS天线(7),远程传输模块(6)通过GPRS天线(7)与远程的上位机(5)连接,电阻率探测装置(1)一侧设有高密度电阻率监测装置(2),高密度电阻率监测装置(2)包括若干均匀分布的电极(8),电极(8)通过导线连接并接入电阻率仪(9)内,电阻率仪(9)连入计算机(10)内,所述电阻率探杆(3)中间通过螺栓(11)与控制部分连接,电阻率探杆(3)上通过两侧的支架与铜电极环(12)连接,铜电极环(12)与电阻率探杆(3)之间设有导管,控制部分内的导线穿过导管通过胶结剂与铜电极环(12)连接固定,所述胶结剂由以下成分及其重量份组成:环氧树脂67份、丙烯酸树脂55份、硅氧烷低聚物26份、二烷基胺醇21份、聚羧酸多元醇酯0.4份、异氰尿酸三缩水甘油酯0.5份,表面活性剂0.3份;其中表面活性剂为功能活性多肽,功能活性多肽的序列为MIKRNSMQSLLIAVFVLNGISLLIAVEYTNRAQHRPNSFKYFPENIDPFICTHIIYSFGKVSGL MI;所述高密度电阻率监测装置(2)中的电极(8)呈圆柱状,电极(8)一侧设有薄板,薄板通过弹簧与电极(8)连接配合,薄板一端设有卡块,薄板一端通过卡块与电极(8)上的若干均匀分布的卡块槽配合所述上位机(5)一侧还设有报警装置(14),报警装置(14)通过上位机(5)设有的电阻率波动范围值控制。
2.根据权利要求1所述的一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,其特征在于,所述高密度电阻率监测装置(2)中电极(8)的安插方式为:安置4-6排电极(8),每排电极(8)安置15-30个,相邻电极(8)间距为4-7cm,电极(8)插入深度为2-3cm。
3.根据权利要求1所述的一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,其特征在于,所述高密度电阻率监测装置(2)中电极(8)呈网格状均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,其特征在于,所述报警装置(14)内设有发生器(22)和发光器(23)。
5.根据权利要求1所述的一种LNAPLs地下三维运移过程的监测系统,其特征在于,所述监测系统在监测时通过电阻率探测装置(1)中的电阻率探杆(3)与高密度电阻率监测装置(2)中的电极(8)插入土壤中进行监测。
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