CN110333332B - 智能抽水实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于水文地质试验设备技术领域，具体涉及一种智能抽水试验系统，包括安装基板、钢丝绳、水管、水泵、液位仪、水泵电缆、液位仪电缆和控制箱，安装基板上设有通孔，通孔正对钻井井口，安装基板上设有能够控制钢丝绳、水管、水泵电缆和液位仪电缆同步升降的提升机构；采用本发明技术方案的一种智能抽水试验系统，该设备具有结构简单，造价成本低廉，可真正实现地下水水位和流量的精确自动化控制，同时还可以实现多个水位降深，相比于传统的3个降深抽水试验获得的水文地质参数更加丰富和准确。

Description

智能抽水实验系统

技术领域

本发明属于水文地质实验设备技术领域，具体涉及一种智能抽水实验系统。

背景技术

水文地质参数是查明地下水赋存状态、水资源开发评价、含水层污染风险评估以及地下水运移特征研究的重要基础数据，而开展地下水钻孔抽水实验则是查明地下水相关水文地质参数的重要手段之一。目前开展地下水钻孔抽水实验仍然以人工手动测量为主，利用万能表和导线按规范要求时间间隔定期测量井内水位，同时采用水表或三角堰水量定期测量抽水流量，采用人工记录数据存在劳动力成本高、数据质量差以及无法及时判段数据的准确性和合理性是否满足相关规范要求缺点，是一种极为传统的抽水实验方法。随着信息化的不断发展，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心(ZL201510501037.7)发明了多含水层深孔分层抽水试验自动测量系统及方法，该方法可实现水位和流量数据的自动测量，但抽水实验中无论是非稳定流抽水实验还是稳定流抽水实验均需要控制抽水流量为相对稳定数值或水位-水量同时相对稳定，根据大量工程经验，如果单纯地仅采用自动化方式记录数据，当遇到电压不稳定、水泵筛网堵塞以及水泵长时间工作性能疲软时无法成功完成抽水实验；为此马金宝(ZL201620348725.4)提出了一种水井自动抽水实验装置，通过调节水泵功率(转速)的方法控制抽水流量，但是当遇到钻孔内地下水来水量很小(一般<0.3L/s)，泵将长期处于低速运转状态，容易烧泵或影响泵的使用寿命；天津华北工程勘察设计有限公司提出了一种用于抽水实验流量控制与测量的装置(ZL201721807583.4)，但该装置构件复杂且不能实现自动化控制；鉴于上述发明在实际工程使用中各自均存一定的缺点，使得无法进行市场推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种智能抽水实验系统，该设备具有结构简单，造价成本低廉，可真正实现地下水水位和流量的精确自动化控制，同时还可以实现多个水位降深，相比于传统的3个降深抽水实验获得的水文地质参数更加丰富和准确。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能抽水实验系统，包括安装基板、钢丝绳、水管、水泵、液位仪、水泵电缆、液位仪电缆和控制箱，所述安装基板上设有通孔，所述通孔正对钻井井口，所述安装基板上设有能够控制所述钢丝绳、所述水管、所述水泵电缆和所述液位仪电缆同步升降的提升机构；所述钢丝绳、所述水管和所述水泵电缆穿过所述通孔伸入钻井内的一端均与位于钻井内的水泵连接，所述液位仪电缆穿过所述通孔伸入钻井内的一端与所述位于钻井内的所述液位仪连接，所述钢丝绳的另一端与所述提升机构固定连接，所述水管、所述水泵电缆和所述液位仪电缆的另一端均与所述提升机构可拆卸式连接，所述控制箱内设有与所述水管的出水端连接的进水管和设于所述进水管上的流量计，所述提升机构包括驱动装置，所述驱动装置、所述水泵电缆和所述液位仪电缆均与所述控制箱内的控制器连接。

具体的，液位仪包括水位计，液位仪电缆包括水位计电缆，所述水位计位于钻井内，水位计电缆位于钻井内的一端与所述水位计连接，通孔为直径与钻井直径一致的圆形孔。

本设计方案通过设有能够控制所述钢丝绳、所述水管、所述水泵电缆和液位仪电缆同步升降的提升机构，提升机构的驱动装置通过控制器控制，实现自动化同步驱动，能够实现对水泵的自由下放和提升，并能够保证钢丝绳、水管和、水泵电缆和液位仪电缆的同步升降，不会出现三者因升降不同步而造成相互缠绕，且减少下放水位计电缆和水泵电缆的工序，同时将液位仪电缆和水泵电缆与水管耦合，能最大程度降低各类管线在钻井内发生绞缠导致水泵提升困难的风险，采用自动化控制避免了人力操作的麻烦，降低了人力成本，且提高了工作效率。

作为优选方案，所述提升机构包括安装架、钢丝绳收卷装置和水管收卷装置，所述安装架上设有连接轴，所述连接轴上转动连接有滑轮一和滑轮二，所述滑轮一与所述滑轮二均位于所述通孔的上方，所述钢丝绳收卷装置包括设于所述安装基板上用于收卷钢丝绳的钢丝绳绞盘，所述钢丝绳的一端与所述钢丝绳绞盘固定连接，另一端绕过所述滑轮一与位于钻井内的水泵连接，所述水管收卷装置包括安装在所述安装基板上用于收卷水管、水泵电缆和液位仪电缆的水管绞盘，提升和下放水泵时，所述水管、所述水泵电缆和所述液位仪电缆的一端均与所述水管绞盘连接，为了实现安装架与安装基板之间的稳定安装，所述安装架包括对称设置的支架，所述连接轴的两端固定安装在所述支架之间。

具体的，所述滑轮一与所述滑轮二位于所述通孔的正方上，所述滑轮一与所述滑轮二在转动的过程中可沿着所述连接轴滑动，能够让钢丝绳绞盘回卷钢丝绳以及水管绞盘回转水管时更加规整，所述安装基板为长方形基板，为了更合理的处理安装空间，所述连接轴的轴线与所述安装基板的宽度方向一致。

作为优选方案，为了方便对水泵电缆、液位仪电缆和水管的同步升降操作，所述水泵电缆、液位仪电缆均通过绑扎的方式固定在所述水管的外部。

作为优选方案，位于钻井内的所述水管上设有泄压阀，具体的，水泵的出水口设有三通管，所述水管的进水口、所述泄压阀均与所述三通管连接，所述泄压阀的泄水方向垂直向上，以减少泄水对井壁产生冲击的不利影响。

作为优选方案，为了提高流量计的测量精度，所述进水管为弯管，所述流量计设于所述弯管上靠近拐弯部的进水端的位置，此种弯管的设计解决了传统的流量计在水管的流量较小时，因出水口呈涓流，流量计无法准确测量的问题。

作为优选方案，还包括能够引导水泵在提升和下放过程中以及工作过程中均处于钻井中间的可调对中组件，所述可调对中组件安装在所述水泵上。

作为优选方案，所述可调对中组件包括沿着所述水泵周向均匀设有至少三个水囊，所述水囊的上端设有进水口，所述泄压阀的出水端通过管道与所述水囊的进水口连接，所述水囊的下端设有小孔径的排水口，排水口的设计能够一定程度的帮助水囊泄压，同时泄压时排水口的水流也能够对水泵上的筛网进行冲刷，尽可能减少抽水过程中，筛网堵塞的可能。

此外，所述可调对中组件还可采用弹性片，即沿着所述水泵周向均匀设有至少三个弹性片，所述弹性片的两端与所述水泵的外壁固定连接，所述弹性片的中部朝向钻井井壁拱起。

通过水囊或弹性片对水泵的支撑，防止水泵工作时因吸力过大，偏向井壁某一侧，堵塞筛网，影响出流量和水泵正常工作状态；同时也达到了引导水泵顺利下放和提升，防止水泵卡在井壁上，使水泵位于钻井中间的目的。

作为优选方案，为了方便操作和安装，所述钢丝绳收卷装置和所述水管收卷装置分别设于所述连接轴的两侧，所述滑轮一与所述滑轮二的转动方向相反。

作为优选方案，为了实现对钢丝绳、水管、水泵电缆和液位仪电缆的自动收放同时保证二者收放的同步效果，所述驱动装置包括电机一和电机二，所述电机一驱动所述钢丝绳绞盘转动，所述电机二驱动所述水管绞盘转动，所述电机一与所述电机二均与所述控制箱内的控制器连接。

具体的，所述电机一与所述电机二均为减速电机，电机一与电机二保持同样的线速度，通过控制系统控制水泵的自动提升和下放且能够实现钢丝绳、水管、水泵电缆和液位仪电缆的自动同步升降，避免了人力操作的麻烦，降低了人力成本。

作为优选方案，为了方便对电机一、电机二、钢丝绳绞盘和水管绞盘的安装，所述钢丝绳收卷装置还包括固定座一，所述电机一、所述钢丝绳绞盘均安装在所述固定座一上，所述水管收卷装置还包括固定座二，所述水管绞盘、所述电机二均安装在所述固定座二上。

采用上述技术方案的一种智能抽水实验系统的有益效果：本设计方案通过设有能够控制所述钢丝绳、所述水管、所述水泵电缆和液位仪电缆同步升降的提升机构，提升机构的驱动装置通过控制器控制，实现自动化同步驱动，能够实现对水泵的自由下放和提升，并能够保证钢丝绳、水管和、水泵电缆和液位仪电缆的同步升降，不会出现三者因升降不同步而造成相互缠绕，且减少下放水位计电缆和水泵电缆的工序，同时将液位仪电缆和水泵电缆与水管耦合，能最大程度降低各类管线在钻井内发生绞缠导致水泵提升困难的风险，采用自动化控制避免了人力操作的麻烦，降低了人力成本，且提高了工作效率。

此外，该设备具有结构简单，造价成本低廉，可真正实现地下水水位和流量的精确自动化控制，同时还可以实现多个水位降深，相比于传统的3个降深抽水实验获得的水文地质参数更加丰富和准确。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本发明的俯视结构示意图；

图4是本发明中水管与水管电缆、水位计电缆的绑扎状态结构示意图；

图5是本发明中进水管与流量计的位置关系图。

其中：安装基板1；钢丝绳2；水管3；水泵4；水泵电缆5；控制箱6；通孔7；钻井8；流量计9；水位计10；水位计电缆11；安装架12；支架12.1；连接轴13；滑轮一14；滑轮二15；钢丝绳绞盘16；水管绞盘17；流量调节阀 18；泄压阀19；进水管20；弯管21；水囊22；管道23；排水口24；筛网25；电机一26；电机二27；固定座一28；固定座二29；连通管30。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

实施例1：

如图1-图5所示，本实施例提供一种智能抽水实验系统，包括安装基板1、钢丝绳2、水管3、水泵4、液位仪、水泵电缆5、液位仪电缆和控制箱6，安装基板1上设有通孔7，通孔7正对钻井8井口，安装基板1上设有能够控制钢丝绳2、水管3、水泵电缆5和液位仪电缆同步升降的提升机构；钢丝绳2、水管3 和水泵电缆5穿过通孔7伸入钻井8内的一端均与位于钻井8内的水泵4连接，液位仪电缆穿过通孔7伸入钻井8内的一端与位于钻井8内的液位仪连接，钢丝绳2的另一端与提升机构固定连接，水管3、水泵电缆5和液位仪电缆的另一端均与提升机构可拆卸式连接，控制箱6内设有与水管3的出水端连接的进水管 20和设于进水管20上的流量计9，提升机构包括驱动装置，驱动装置、水泵电缆5和液位仪电缆均与控制箱6内的控制器连接。

具体的，液位仪包括水位计10，水位计10固定在水泵4之上1m处的水管3 上，液位仪电缆包括水位计电缆11，水位计10位于钻井8内，水位计电缆11 位于钻井8内的一端与水位计10连接，通孔7为直径与钻井8直径一致的圆形孔。

本设计方案通过设有能够控制钢丝绳2、水管3、水泵电缆5和水位计电缆 11同步升降的提升机构，提升机构的驱动装置通过控制器控制，实现自动化同步驱动，能够实现对水泵4的自由下放和提升，并能够保证钢丝绳2、水管3和、水泵电缆5和水位计电缆11的同步升降，不会出现三者因升降不同步而造成相互缠绕，且减少下放水位计电缆11和水泵电缆5的工序，同时将水位计电缆11 和水泵电缆5与水管3耦合，能最大程度降低各类管线在钻井8内发生绞缠导致水泵4提升困难的风险，采用自动化控制避免了人力操作的麻烦，降低了人力成本，且提高了工作效率。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定。

提升机构包括安装架12、钢丝绳收卷装置和水管收卷装置，安装架12上设有连接轴13，连接轴13上转动连接有滑轮一14和滑轮二15，滑轮一14与滑轮二15均位于通孔7的上方，钢丝绳收卷装置包括设于安装基板1上用于收卷钢丝绳2的钢丝绳绞盘16，钢丝绳的一端与钢丝绳绞盘固定连接，另一端绕过滑轮一14与位于钻井8内的水泵4连接，水管收卷装置包括安装在安装基板1上用于收卷水管3、水泵电缆5和水位计电缆11的水管绞盘17，提升和下放水泵 4时，水管3、水泵电缆5和水位计电缆11的一端均与水管绞盘17连接，为了实现安装架12与安装基板1之间的稳定安装，安装架12包括对称设置的支架 12.1，连接轴13的两端固定安装在支架12.1之间。

具体的，滑轮一14与滑轮二15位于通孔7的正方上，滑轮一14与滑轮二 15在转动的过程中可沿着连接轴13滑动，能够让钢丝绳绞盘16回卷钢丝绳2 以及水管绞盘17回转水管3时更加规整，安装基板1为长方形钢板，为了更合理的处理安装空间，连接轴13的轴线与安装基板1的宽度方向一致。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化限定。

为了方便对水泵电缆5、水位计电缆11和水管3的同步升降操作，水泵电缆5、水位计电缆11均通过绑扎的方式固定在水管3的外部。

实施例4：

本实施例是在上述实施例3的基础上进行优化限定。

目前做抽水实验时控制流量的方法主要有：

1.三通回水(被动调节)：抽出去的水通过三通，回流一部分水到井内，起到调节出流量的目的，但通过三通回水时，回流的水沿井壁流到井内时存在两个不足之处，一是回流的水体沿井壁流动时会将井壁风化碎屑颗粒带入水体中，并往井内沉淀，经过水泵4处时，容易被水泵4汲水口吸引，堵塞水泵4筛网25，影响水泵4出流量和稳定性；同时调节返回的水体沿井壁流到井内水位面时需要较长的时间，不利于控制系统通过水位变化来及时调节出流量。

2.调节水泵4功率(主动调节)：通过主动调查水泵4的功率，降低/提高水泵4转速来控制出流量，该方法由于长期使水泵4处于非额定功率工作状态，长期使用时，水泵4寿命降显著降低，同时当井内来水流量很小时，为达到水位和流量稳定状态时，需要将水泵4功率调到很低，此时水泵4转速极低，电流很大，极易出现烧泵的现象。

3.直接在水管3上安装调节阀门进行调节，该类方式容易导致水泵4产生憋压，同样影响水泵4的正常使用，易产生烧泵的不良后果。

位于钻井8内的水管3上设有泄压阀19，具体的，水泵4的出水口设有三通管，水管3的进水口、泄压阀19均与三通管连接，泄压阀19的泄水方向垂直向上，以减少泄水对井壁产生冲击的不利影响。

在井外水管3上设置一流量调节阀18，流量调节阀18的控制端与控制器连接，根据实时水位变化情况自动调节阀门开闭，控制出流量，当调小流量时，由于流量变小后，水管3内水压会增高，此时泄压阀19便会启动，通过释流的方式降低水管3内的水压，以平衡水泵4内压力，当井外流量再继续调小时，由于泄压阀19的开度与水压成正比，泄压阀19的开度会随压强的增大继续增大，以泄流更多水体，在达到调节流量目的同时不会导致水泵4产生憋压。

该方法还解决了三通回水容易携带风化碎屑物堵塞水泵4的不足，同时泄流的水体不会沿井壁流淌，泄流出的水直接混入井内水体中，引起地下水位发生变化，有利于控制系统及时快速根据水位变化情况调节出流量，同时当井内来水流量很小时，由于泄压阀19能主动调节流量进行泄压，故流量再小时也不会产生水泵4憋压的情况，使水泵4长期处于额定工作状态，有效的解决了现有各类流量调节的不足之处。

实施例5：

本实施例是在上述实施例4的基础上进行优化限定。

为了提高流量计9的测量精度，进水管20为弯管21，流量计9设于弯管21 上靠近拐弯部的进水端的位置，此种弯管21的设计解决了传统的流量计9在水管3的流量较小时，因出水口呈涓流，流量计9无法准确测量的问题，拐弯部两段水管之间的夹角为90°。

实施例6：

本实施例是在上述实施例5的基础上进行优化限定。

还包括能够引导水泵4在提升和下放过程中以及工作过程中均处于钻井8 中间的可调对中组件，可调对中组件安装在水泵4上。

实施例7：

本实施例是在上述实施例6的基础上进行优化限定。

可调对中组件包括沿着水泵4周向均匀设有四个水囊22，水囊22的上端设有进水口，泄压阀19的出水端通过管道23与水囊22的进水口连接，水囊22 的下端设有小孔径的排水口24，排水口24朝向筛网25，排水口24的设计可以帮助水囊22适当泄压而不至于承受过大的压力，同时泄压时排水口24的水流能够对水泵4上的筛网25进行侧向冲刷，从而减少抽水过程中，筛网25堵塞的可能。

具体的各水囊22之间连接通过设于水泵4外周的连通管30实现各水囊22 的连通，则泄压阀19通过管道23只与其中一个水囊22连通即可实现对其他水囊22的充水，本设计采用一个水囊22通过管道23与泄压阀19的出水端连接，各水囊22之间通过连通管30相互连通，实现充水的目的。

此外，可调对中组件还可采用弹性片，即沿着水泵4周向均匀设有四个弹性片，弹性片的两端与水泵4的外壁固定连接，弹性片的中部朝向钻井8井壁拱起。

通过水囊22或弹性片对水泵4的支撑，防止水泵4工作时因吸力过大，偏向井壁某一侧，堵塞筛网25，影响出流量和水泵4正常工作状态；同时也达到了引导水泵4顺利下放和提升，防止水泵4卡在井壁上，使水泵4位于钻井8 中间的目的。

实施例8：

本实施例是在上述实施例7的基础上进行优化限定。

为了方便操作和安装，钢丝绳收卷装置和水管收卷装置分别设于连接轴13 的两侧，滑轮一14与滑轮二15的转动方向相反。

实施例9：

本实施例是在上述实施例1-8中任一项实施例的基础上进行优化限定。

为了实现对钢丝绳2、水管3、水泵电缆5和水位计电缆11的自动收放同时保证二者收放的同步效果，驱动装置包括电机一26和电机二27，电机一26驱动钢丝绳绞盘16转动，电机二27驱动水管绞盘17转动，电机一26与电机二 27均与控制箱6内的控制器连接。

具体的，电机一26与电机二27均为减速电机，电机一26与电机二27保持同样的线速度，通过控制系统控制水泵4的自动提升和下放且能够实现钢丝绳2、水管3、水泵电缆5和水位计电缆11的自动同步升降，避免了人力操作的麻烦，降低了人力成本。

实施例10：

本实施例是在上述实施例9的基础上进行优化限定。

为了方便对电机一26、电机二27、钢丝绳绞盘16和水管绞盘17的安装，钢丝绳收卷装置还包括固定座一28，电机一26、钢丝绳绞盘16均安装在固定座一28上，水管收卷装置还包括固定座二29，水管绞盘17、电机二27均安装在固定座二29上。

上述实施例中，长方形钢板厚度大于2cm，钢板的宽度尺寸较圆形孔的直径大30cm，长度尺寸较圆形孔的直接大80cm，支架12.1的高度为20cm。

本系统还包括智能控制系统的设置，主要功能是自动化控制电机一26和电机二27的转速，使得钢丝绳绞盘16和水管绞盘17的切线速度随时保持相同，同时在抽水实验开始或结束时，接受主控制系统信号，自动执行提升和下放命令，实现自动化开启和结束抽水实验的功能。

控制器连接有存储器和显示屏，水位计10和流量计9采集的水位数据和流量数据传输给控制器并存储在存储器中，能够实现将采集到的地下水水位和流量数据的实时存储，后期可进行数据的导入和USB导出；显示屏采用触控屏，同时也设有手动案件操作实现控制指令的输入，用户可根据需要选择控制操作模式。

系统内嵌控制软件，打开控制软件显示屏上显示各类设置信息，用于采集抽水实验中井深、孔径、地下水初始水位埋深等信息以及实验过程中需要做多少个降深，除此外还可实时显示流量和水位的关系曲线图，用以现场查看实验结果是否科学合理，避免了传统人工操作时，无法现场核实数据的合理性和是否有故障情况产生，到室内处理数据时才发现数据错了，又得重新做实验，产生不必要的人力、物力和财力支出。

控制器还连接有GPRS无线传输模块，在采集、存储和显示数据后，可将采集到的数据通过GPRS无线通讯发送到指定手机上，通过打开手机上的专用抽水实验 app，可实时查看多个钻井8抽水实验成果数据，并能选择绘制Q-s曲线图、q-s 曲线图等各类实验成果曲线，选择不同的渗透系数公式计算渗透系数，并能导出word版实验报告和excel版的实验成果数据图表。

还可通过手机上的专用抽水实验app进行现场设备的远程操控，包括水泵 4的下放/提升，水泵4的开启/关闭。同时通过预设控制模式实现自动控制流量的大小，自动寻找出流量和水位两者均达到平衡的状态，并能按规范要求稳定一定的时间，同时在后台设置当次抽水实验需要做的降深次数后，在获得了一个降深成果数据情况下，设备能自动转入到下一个降深继续进行实验，不断重复上述实验过程，直到做完了预先设定的降深次数后，自动停止水泵4工作，启动电机一26和电机二27将水泵4从井内提出至井外，并向后台以信息推送的方式发出一条讯息，提示技术人员设备已完成了预设降深次数的抽水实验。以往均采用的是人工进行抽水实验，现场人工采集流量和水位的数据，由于每做一个降深，均需要稳定6～8个小时甚至更长的时间，经常遇到需要通宵达旦采集数据的情况，非常麻烦，所以目前规范规定只需要做三个降即可，这主要是根据实际情况进行了相关规定，但是采用了自动化抽水实验系统后，由于免去了人力劳动，可以进行大于等于3个降深的抽水实验，获得更加丰富和准确的数据成果，不仅对工程项目建设还是科学研究均有积极作用。

本系统中是利用投入式液位移进行地下水位采集，投入式液位移的工作原理是通过测量水体内某一点处的压强值P，然后通过公式

(ρ液为井水密度，默认取1000kg/m³，g为重力加速度取9.8m/s²)计算液柱高度h，但是由于每个地下地下水的成分、温度等参量可能都不一样，这样会导致每个地方的地下水密度有所差异，若采用默认的密度值会产生一定的误差(误差一般在±0～3cm)，本抽水实验设备中为了提高实验精度，设计有钻井8水体密度自动修正的功能，修正方法为在前述滑轮一14或滑轮二15上设计有计数器(精度 0.1mm)，能精确测量水泵4投放距离△h，水位计10固定在水泵4之上1m 处的水管3上，水泵4下放距离即为液位仪下放距离，通过实际下放距离△h 与液位仪数据采集结果△h'，按下列公式进行液位密度修正：ρ_真＝ξρ_液，

其中ξ为密度修正系数，实际做法为水泵4下放过程中，在控制系统获取到了水位数据后，分别在5m、10m和20m处滑轮开始计数，分别记录下不同深度处，液位仪下放1m时所对应水位计10数据差△h'₁、△h'₂、△h'₃，分别通过公式计算出密度修正系数ξ₁、ξ₂、ξ₃，然后取平均值，得到密度修正系数ξ，并覆盖存储在控制系统内，实时修正采集到的液位读数，提高试验测量精度。

为了实时掌握抽水实验成果数据的合理性，系统设计了自动分析处理数据的功能，主要是通过时时绘制出Q-S曲线图，通过Q-s曲线图的斜率判断数据的正确性，若曲线斜率越来越趋于平缓，则实验数据结果不合理，需重做，若曲线斜率保持不变或继续增大时，实验数据可信。

工作过程中，出现以下情况进行故障提示：

(1)当水泵4尚未下到井底时，井口端滑轮一14或滑轮二15在转动，但水位计10读数不变时，或提升水泵4过程中滑轮一14或滑轮二15上的计数器读数在1s内未发生变化时，停止下放/提升，并向手机专用抽水实验app推送“水泵4卡孔”故障提示。

(2)当水泵4突然停止工作时(中途断电)，立即并开启内置电源，启动数据保存，并向手机专用抽水实验app推送“设备断电”故障提示。

(3)当数据成果自动识别分析出实验成果不合理时，向手机专用抽水实验 app推送“实验数据异常”故障提示。

(4)若工作中，内置本地存储无法存储数据或存储中断时，向手机app推送“实验数据存储异常”故障提示。

操作步骤：

(1)开展抽水实验前先测量钻井8的直径、地下水稳定水位、钻井8深度和地层岩性等参数，将获取的这些参数输入到系统中，作为计算参数。

(2)现场将各类管线穿过长方形钢板中间的圆形孔，将水管3与水泵4连接，钢丝绳2与水泵4连接，电缆和水泵4连接好后，预先将水泵4投入到井内 (泄压阀19预装在了水管3端头)，用简易工具预先固定，后铺装钢板，安装提升/下放电机和水管3的钢丝绳收卷装置和水管收卷装置，后安装安装架12、滑轮一14和滑轮二15，并将钢丝绳2和水管3分别穿套在滑轮一14和滑轮二 15上，然后拆除固定水泵4的简易装置将水泵4自然垂放在井内，此时钢丝绳2 和水管3均处于绷紧状态。

(3)启动设备，在控制系统显示屏上选择“操作模式”，当选择手动操作模式时，则需现场手动输入相关实验参数，手动开水泵4下放与停止、手动开起水泵4并开始采集数据，每个降深做完后手动选择进入下一个降深，周期重复直至完成抽水实验，最后提升水泵4，拆除实验设备。若选择自动模式，则只需在手机专用抽水实验app上建立工程项目，填写实验编号以及相关参数后点击启动按钮，则设备将自动下放水泵4到指定深度，并开启水泵4进行多降深的抽水实验，每完成一个降深后自动进入到下一个降深，直至做完所有设定降深，然后自动提升水泵4至井口位置，并向手机推送一条实验完毕的讯息，提示技术人员去现场撤离实验设备。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.一种智能抽水实验系统，其特征在于：包括安装基板、钢丝绳、水管、水泵、液位仪、水泵电缆、液位仪电缆和控制箱，所述安装基板上设有通孔，所述通孔正对钻井井口，所述安装基板上设有能够控制所述钢丝绳、所述水管、所述水泵电缆和所述液位仪电缆同步升降的提升机构；所述钢丝绳、所述水管和所述水泵电缆穿过所述通孔伸入钻井内的一端均与位于钻井内的水泵连接，所述液位仪电缆穿过所述通孔伸入钻井内的一端与所述位于钻井内的所述液位仪连接，所述钢丝绳的另一端与所述提升机构固定连接，所述水管、所述水泵电缆和所述液位仪电缆的另一端均与所述提升机构可拆卸式连接，所述控制箱内设有与所述水管的出水端连接的进水管和设于所述进水管上的流量计，所述提升机构包括驱动装置，所述驱动装置、所述水泵电缆和所述液位仪电缆均与所述控制箱内的控制器连接，还包括能够引导水泵在提升和下放过程中以及工作过程中均处于钻井中间的可调对中组件，所述可调对中组件安装在所述水泵上。

2.根据权利要求1所述的智能抽水实验系统，其特征在于：所述提升机构包括安装架、钢丝绳收卷装置和水管收卷装置，所述安装架上设有连接轴，所述连接轴上转动连接有滑轮一和滑轮二，所述滑轮一与所述滑轮二均位于所述通孔的上方，所述钢丝绳收卷装置包括设于所述安装基板上用于收卷钢丝绳的钢丝绳绞盘，所述钢丝绳的一端与所述钢丝绳绞盘固定连接，另一端绕过所述滑轮一与位于钻井内的水泵连接，所述水管收卷装置包括安装在所述安装基板上用于收卷水管、水泵电缆和液位仪电缆的水管绞盘，提升和下放水泵时，所述水管、所述水泵电缆和所述液位仪电缆的一端均与所述水管绞盘连接。

3.根据权利要求2所述的智能抽水实验系统，其特征在于：所述水泵电缆、液位仪电缆均通过绑扎的方式固定在所述水管的外部。

4.根据权利要求3所述的智能抽水实验系统，其特征在于：位于钻井内的所述水管上设有泄压阀。

5.根据权利要求4所述的智能抽水实验系统，其特征在于：所述进水管为弯管，所述流量计设于所述弯管上靠近拐弯部的进水端的位置。

6.根据权利要求５所述的智能抽水实验系统，其特征在于：所述可调对中组件包括沿着所述水泵周向均匀设有至少三个水囊，所述水囊的上端设有进水口，所述泄压阀的出水端通过管道与所述水囊的进水口连接，所述水囊的下端设有小孔径的排水口。

7.根据权利要求６所述的一种智能抽水实验系统，其特征在于：所述钢丝绳收卷装置和所述水管收卷装置分别设于所述连接轴的两侧，所述滑轮一与所述滑轮二的转动方向相反。

8.根据权利要求1-７中任一项所述的智能抽水实验系统，其特征在于：所述驱动装置包括电机一和电机二，所述电机一驱动所述钢丝绳绞盘转动，所述电机二驱动所述水管绞盘转动，所述电机一与所述电机二均与所述控制箱内的控制器连接。

9.根据权利要求８中任一项所述的智能抽水实验系统，其特征在于：所述钢丝绳收卷装置还包括固定座一，所述电机一、所述钢丝绳绞盘均安装在所述固定座一上，所述水管收卷装置还包括固定座二，所述水管绞盘、所述电机二均安装在所述固定座二上。

Images