CN109540247A - 一种钻孔地下水位实时监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下水位监控技术领域，尤其涉及一种钻孔地下水位实时监测装置。包括在待监测区域底下钻出的钻孔，以及设置在钻孔内的地下水位监测模块，所述地下水位监测模块包括水位计、气压补偿器、PVC管，所述钻孔上端设置有装置支架，所述钻孔内侧插设有与之同心的PVC管，所述气压补偿器贴附在所述钻孔一侧；所述装置支架上端设置有用于监测周围雨量的周围环境信息监测模块、数据收集及传输模块、电源模块；所述周围环境信息监测模块、地下水位监测模块均与数据收集及传输模块、电源模块连通。此装置设置有电量传感器，可将装置电量实时传输给远端监控中心的服务器，解决装置因电量耗尽停止工作的问题，真正实现钻孔地下水的实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及地下水位监控技术领域，尤其涉及一种钻孔地下水位实时监测装置。
背景技术
滑坡地质灾害是在世界范围内比较严重的一种地质灾害，对人类社会造成严重的威胁和损失。而中国由于幅员辽阔、地形复杂、气候多变等因素，更是成为受滑坡灾害影响最严重的国家之一。因此对滑坡进行全方位的监测十分必要，地下水位和水压是进行滑坡稳定性分析的重要参数。地下水位监测是滑坡监测的重要部分。
目前，常用的钻孔地下水位监测，有仪器自动监测和人工监测两种方式。自动监测的仪器主要有浮子式地下水位计和压力式地下水位计。人工监测方式存在监测内容单一，信息报送主要靠传统的电话、信件的方式，时效性差的缺点。自动监测具有智能化、精度高、使用方便、可以实现对地下水位实时监测的等优点。采用自动监测和自动传输技术，全面提升了地下水自动监测能力和现代化水平，因此使用自动监测技术对地下水位进行实时监测具有重要意义。
但是，现有的地下水位监测仪器和装置存在很多问题，现有监测装置为了避免水中的砂石、粉质黏土的存在影响水压传感器监测数据的准确性，会在监测仪器的套筒外设置一个过滤器，但是在实际的使用过程中发现过滤器存在堵塞的情况。过滤器一旦发生堵塞，水压传感器监测到的数据与实际会有很大误差。
另外，短时间内的强降雨是滑坡发生的最常见、最普遍的一种自然诱因，因此对降雨时的滑坡地下水位监测是十分必要的。但是在实际监测过程中发现，降雨时地表水不像日常情况下正常下渗，而是从钻孔上部土体过快渗入，此时钻孔中形成“池塘”效应，钻孔中的水位比真实的地下水位高。而且降雨时地下水下渗流量增大，渗入孔内时掺杂的各种细小物质增加，同时因为下渗流量增加使钻孔中水被搅动而变浑浊。此时水体密度，还需要考虑各种杂质和溶解物混入水体后，混合水的密度。因此水压传感器测得水压将会失真，最终计算出来的水位也会失真。
现有监测装置的供电主要通过太阳能供电和电池供电两种方式。通过太阳能供电的装置在日照时间短或日照条件差的地区时常出现电量不足而停止工作的情况。这两种方式都无法将装置电量反馈给远端监控中心。监测装置停止工作，远端监控中心不能及时确定是否是监测装置电量耗尽造成。一旦监测装置因电源耗尽停止工作，监测工作将无法实时进行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种钻孔地下水位实时监测装置。
为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：一种钻孔地下水位实时监测装置，包括在待监测区域底下钻出的钻孔，以及设置在钻孔内的地下水位监测模块，所述地下水位监测模块包括水位计、气压补偿器、PVC管，所述钻孔上端设置有装置支架，所述钻孔内侧插设有与之同心的PVC管，所述水位计设置在PVC管内且通过设置在装置支架底部的限位钢线限位，所述气压补偿器贴附在所述钻孔一侧阴凉干燥处；所述装置支架上端设置有用于监测周围雨量的周围环境信息监测模块、数据收集及传输模块、电源模块；所述周围环境信息监测模块、地下水位监测模块均与数据收集及传输模块、电源模块连通。
所述数据收集及传输模块包括信息采集箱以及GPRS天线，所述装置支架上端设置有控制塔，所述信息采集箱设置在控制塔一侧，所述信息采集箱内设置有电量传感器且通过电缆与设置在钻孔内的地下水位监测模块以及设置在控制塔顶部的GPRS天线连接。
所述周围环境信息监测模块为雨量传感器，所述雨量传感器设置在控制塔一侧。
所述电源模块包括蓄电池以及与之连接的太阳能电板3，所述太阳能电板设置在所述控制塔上侧，所述蓄电池设置在地下。
所述控制塔顶部设置有避雷针。
所述水位计底部设置有水压传感器以及比重传感器，所述水位计侧壁上设置有温度传感器。
所述PVC管下侧的管壁上设置有多个透水孔。
所述钻孔上侧的地面上设置有防止装置周围的水过快渗入钻孔的塑料隔板。
本发明的有益效果在于：
(1)装置设有比重传感器，解决了降雨过后孔中水的夹杂增多，影响水压传感器监测数据的准确性，同时解决加装过滤器滤孔容易的堵塞的技术问题；
(2)装置设有塑料隔板，降雨时地表水不像日常情况下正常下渗，而是从钻孔上部土体中，过快渗入钻孔中去，此时钻孔中形成“池塘”效应，钻孔中的水位比真实的地下水位高，加设塑料隔板能有效降低上述原因带来的地下水位监测误差；
(3)装置设有多种传感器可监测多种数据，解决现有设备监测数据单一的问题，同时可使监测数据更加准确；
(4)此装置设置有电量传感器，可将装置电量实时传输给远端监控中心的服务器，解决装置因电量耗尽停止工作的问题，真正实现钻孔地下水的实时监测；
附图说明
下面结合附图和实施案例对本发明做进一步的说明。
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明装置监测模块示意图。
其中：1避雷针，2-GPRS天线，3-太阳能电板，4-信息采集箱，5-电量传感器,6-雨量传感器，7-电缆，8-限位钢丝，9-塑料隔板，10-PVC管，11-气压补偿器，12-透水孔，13-水位计，14-固定套环，15-温度传感器，16-水压传感器，17-比重传感器，18- 蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参见图1-2。
在本发明的描述中，需要进一步说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了方便、清晰的描述本发明，而非指定所指装置必须所在的方位或位置关系。
本发明公开了一种钻孔地下水位实时监测装置，包括在待监测区域底下钻出的钻孔，以及设置在钻孔内的地下水位监测模块，所述地下水位监测模块包括水位计13、气压补偿器11、PVC管10，所述钻孔上端设置有装置支架，所述钻孔内侧插设有与之同心的PVC管10，所述水位计13设置在PVC管10内且通过设置在装置支架底部的限位钢线限位，所述气压补偿器11贴附在所述钻孔一侧阴凉干燥处；所述装置支架上端设置有用于监测周围雨量的周围环境信息监测模块、数据收集及传输模块、电源模块；所述周围环境信息监测模块、地下水位监测模块均与数据收集及传输模块、电源模块连通；所述隔板为塑料材质，具有耐腐蚀、隔水、质量轻等特性，设置在钻孔口，围绕 PVC管以0.5米的半径设置。
所述数据收集及传输模块包括信息采集箱4以及GPRS天线(2)，所述装置支架上端设置有控制塔，所述信息采集箱4设置在控制塔一侧，所述信息采集箱4内设置有电量传感器5且通过电缆与设置在钻孔内的地下水位监测模块以及设置在控制塔顶部的 GPRS天线(2)连接，设置的电量传感器，对装置电量进行实时监测并将电量信息实时反馈给远端监控中心，同时还设置电池供电，在太阳能不足时采用。
所述周围环境信息监测模块为雨量传感器6，所述雨量传感器6设置在控制塔一侧。
所述电源模块包括蓄电池18以及与之连接的太阳能电板3，所述太阳能电板3设置在所述控制塔上侧，所述蓄电池18设置在地下。
所述控制塔顶部设置有避雷针1。
所述水位计13底部设置有水压传感器16以及比重传感器17，所述水位计13侧壁上设置有温度传感器15；所述比重传感器用于实时监测地下水密度；。
所述PVC管10下侧的管壁上设置有多个透水孔12。
所述钻孔上侧的地面上设置有防止装置周围的水过快渗入钻孔的塑料隔板9。
如附图一所示的一种钻孔地下水位实时监测装置，包括有地下水位监测模块；周围环境实时监测模块；数据收集及传输模块；电源模块；塑料隔板。所述地下水位监测模块包括水位计(13)、气压补偿器(11)、PVC管(10)。如附图二所示所述水位计包括用于固定监测仪器的限位钢丝(8)、固定套环(14)、水压传感器(16)、温度传感器(15)、比重传感器(17)。
如附图一所示的一种钻孔地下水位实时监测装置，所述周围环境信息监测模块将在钻孔口周围地表设置雨量传感器(6)。
如附图一所示的一种钻孔地下水位实时监测装置，所述的数据收集及传输模块包括 GPRS天线(2)和信息采集箱(4)。采用中国移动公司的GPRS网络，通过GPRS网络将测得数据实时发送给远端监控中心服务器。
如附图一所示的一种钻孔地下水位实时监测装置，所述的电源模块为太阳能电池组 (3)供电，设置有电量传感器(5)，对装置电量进行实时监测并将电量信息实时反馈给远端监控中心，同时还设置蓄电池(18)供电，在太阳能不足时采用。
如附图一所示的一种钻孔地下水位实时监测装置，所述隔板(9)为塑料材质，具有耐腐蚀、隔水、质量轻的特性。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行说明。
结合附图一、二说明水位计的安装过程。水位计的安装深度由事先测量好的限位钢丝准确控制，水位计安装在PVC管内，PVC管下部设有透水孔(12)。首先将水位计上端安装固定套环，在固定套环上连接好限位钢丝，将水位计下放到钻孔直到指定深度(注意：在下放水位计的过程中，不要让传感器碰到PVC管壁，以免对传感器造成损坏。下放时尽量把电缆和限位钢丝分开，让钢丝承受重量，避免钢丝和电缆绞在一起而割破导线。)
本发明实现了对钻孔地下水位的实时监测，本装置主要采用太阳能电池组供电，一旦太阳能不足自动转为蓄电池供电，设置电量传感器对装置电量进行实时监测，并把监测信息反馈给远端服务器。远端监测中心人员可根据电量信息及时更换电池或充电，因此实现了对钻孔地下水位的实时监测。
本发明实现了对钻孔地下水位的实时监测，并且提高了监测的精度与准确性。水压传感器、比重传感器设置在水位计的底部，温度传感器设置在水位计的外侧。各传感器的电缆线集中为水位计上的电缆总线(7)，连接钻孔口的电源模块和数据收集及传输模块。设置气压补偿计来消除大气压力变化所带来的测量误差；水压传感器核心在于压力式敏感集成元器件；设置置温度传感器对外界温度影响产生的变化进行温度修正；设置比重传感器对地下水密度进行实时监测。每个传感器内部有计算芯片，自动对测量数据进行换算而直接输出结果，所述结果通过电缆传输给数据收集及传输模块，数据收集及传输模块将从各传感器接收的数据进行汇总后传输给远端监控中心的服务器。装置设有塑料隔板，降雨时地表水不像日常情况下正常下渗，而是从钻孔上部土体中，过快渗入钻孔中去，此时钻孔中形成“池塘”效应，钻孔中的水位比真实的地下水位高，加设塑料隔板能有效降低上述原因带来的地下水位监测误差；
远端的监控中心服务器对接收数据进行分析。例如降雨时地下水下渗流量增大，渗入孔内时掺杂的各种细小物质增加，同时因为下渗流量增加使钻孔中水被搅动而变浑浊，此时水体密度，还需要考虑各种杂质和溶解物混入水体后，混合水的密度。因此水压传感器监测数据将失真。服务器可通过从比重传感器接收的密度数据对水压进行换算修正，得到更加准确的水压、水位值。远端服务器还能分别通过温度传感器数据和气压补偿器数据对水压监测数据进行温度修正和气压补偿。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种钻孔地下水位实时监测装置，包括在待监测区域底下钻出的钻孔，以及设置在钻孔内的地下水位监测模块，其特征在于：所述地下水位监测模块包括水位计(13)、气压补偿器(11)、PVC管(10)，所述钻孔上端设置有装置支架，所述钻孔内侧插设有与之同心的PVC管(10)，所述水位计(13)设置在PVC管(10)内且通过设置在装置支架底部的限位钢线限位，所述气压补偿器(11)贴附在所述钻孔一侧；所述装置支架上端设置有用于监测周围雨量的周围环境信息监测模块、数据收集及传输模块、电源模块；所述周围环境信息监测模块、地下水位监测模块均与数据收集及传输模块、电源模块连通。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位实时监测装置，其特征在于：所述数据收集及传输模块包括信息采集箱(4)以及GPRS天线(2)，所述装置支架上端设置有控制塔，所述信息采集箱(4)设置在控制塔一侧，所述信息采集箱(4)内设置有电量传感器(5)且通过电缆与设置在钻孔内的地下水位监测模块以及设置在控制塔顶部的GPRS天线(2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种钻孔地下水位实时监测装置，其特征在于：所述周围环境信息监测模块为雨量传感器(6)，所述雨量传感器(6)设置在控制塔一侧。
4.根据权利要求2所述的一种钻孔地下水位实时监测装置，其特征在于：所述电源模块包括蓄电池(18)以及与之连接的太阳能电板3，所述太阳能电板(3)设置在所述控制塔上侧，所述蓄电池(18)设置在地下。
5.根据权利要求2所述的一种钻孔地下水位实时监测装置，其特征在于：所述控制塔顶部设置有避雷针(1)。
6.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位实时监测装置，其特征在于：所述水位计(13底部设置有水压传感器(16)以及比重传感器(17)，所述水位计(13)侧壁上设置有温度传感器(15)。
7.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位实时监测装置，其特征在于：所述PVC管(10)下侧的管壁上设置有多个透水孔(12)。
8.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位实时监测装置，其特征在于：所述钻孔上侧的地面上设置有防止装置周围的水过快渗入钻孔的塑料隔板(9)。
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