CN111677502A - 一种水位测量装置及抽水试验系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种水位测量装置及抽水试验系统，涉及水文勘测领域，包括第一管体和套设在第一管体外的第二管体，第一管体内设有用于漂浮在水面上能够沿第一管体轴向移动的浮漂，浮漂上设有反射板，第一管体一端设有对应反射板的测量机构，第一管体和第二管体侧壁上均间隔设置有通孔，通过双套管结构约束为反射板和浮漂的移动路径，使浮漂能够跟随液面实时升降的同时，避免了井壁渗漏对浮漂的扰动，提高了水位测量过程中的时效性和精度。

Description

一种水位测量装置及抽水试验系统

技术领域

本公开涉及水文勘测领域，特别涉及一种水位测量装置及抽水试验系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

水文地质工作经常利用抽水试验获取渗透系数等水文地质参数。抽水试验是用水泵从水井中抽水，在抽水的同时，每隔1分钟、3分钟等时间(规范有固定要求)测量水井中的水位降深S及流量Q。将降深S、流量Q代入规范公式，即可得到渗透系数。

发明人发现，目前抽水试验中现有的水位测量工具为测绳，测绳是带刻度的卷尺，两边加上电线，电线的一端连接探针，另一端连接电池及蜂鸣器。当探针接触水面，构成通电回路，蜂鸣器就会发出叫声。传统测绳的缺点如下：(1) 测绳需要人为收放，试验前期水位变化较快，到达时间后，无法及时测量这一刻的水位；(2)井壁渗流接触到探针，会使得蜂鸣器发出叫声，得到错误的数据； (3)测绳收放人员与数据记录人员需要好好配合，对工作人员要求高；(4)数据记录后，需输入电脑中进行分析，当数据较多时，效率较低且容易出错；(5) 现场数据记录有误无法及时识别出来。另外，目前对于抽水试验并没有完整的自动工作系统，仅依靠人为记录存储后，前往实验室进行相应的分析，难以满足对现场数据实时显示并进行及时处理的需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种水位测量装置及抽水试验系统，通过双套管结构约束为反射板和浮漂的移动路径，使浮漂能够跟随液面实时升降的同时，避免了井壁渗漏对浮漂的扰动，提高了水位测量过程中的时效性和精度。

本公开的第一目的是提供一种水位测量装置，采用以下技术方案：

包括第一管体和套设在第一管体外的第二管体，第一管体内设有用于漂浮在水面上能够沿第一管体轴向移动的浮漂，浮漂上设有反射板，第一管体一端设有对应反射板的测量机构，第一管体和第二管体侧壁上均间隔设置有通孔。

进一步地，第一管体外壁与第二管体内壁之间留有间隙，所述通孔呈阵列布置在第一管体和第二管体的侧壁上，第二管体上所布置通孔的直径和孔间距均小于第一管体上所布置通孔的直径和孔间距。

进一步地，所述测量机构包括朝向反射板的发射模块和接收模块，分别用于向反射板发射激光和用于接收经反射板反射的激光，从而获取测量机构与反射板的间距。

进一步地，所述第一管体和第二管体同轴设置，靠近测量机构的一端均与测量机构连接；第二管体远离测量机构的一端设有锥形头，所述第一管体整体位于第二管体内部。

进一步地，还包括水准泡，布置在测量机构和/或第二管体上。

本公开的第二目的是提供一种抽水试验系统，采用以下技术方案：

水位测量装置，被配置为获取待测位置的水位数据，并发送至控制器；

抽水装置，被配置为抽取待测位置处的水体，并获取流量数据发送至控制器；

控制器，获取、存储并处理水位数据及流量数据，将处理后的数据发送至显示模块进行显示。

进一步地，还包括云处理平台和客户端，控制器分别与云处理平台、客户端通信。

进一步地，所述水位测量装置、抽水装置均设置有多个，布置在多个待测位置，用于分别获取不同待测位置的水位数据、流量数据。

进一步地，不同待测位置处配置有相应的控制器，不同控制器之间相互通信。

进一步地，所述控制器还连接有报警模块，控制器对测取水位数据、流量数据与预设值进行比较，并依据比较结果控制报警模块发出报警信号。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)通过获取水位数据和流量数据，配合控制器对数据进行自动记录、存储和实时显示，从而得到抽水试验中需要井中水位、流量、降深等项目，并可以将上述项目数据实时上传至云处理平台或者移动终端，实现试验的实时监控，提高了精度，节省了人工成本；通过控制器与云处理平台、移动终端的通信，实现试验数据的远程查看，还可以根据试验结果控制抽水过程，实现试验过程的稳定运行；

(2)通过测量机构配合反射板、浮漂，实时全自动测量井中水位，与传统的测绳相比具有精确、实时、可操作性强、效率高、节省人工的优点；

(3)通过设置第一管体和套设在第一管体外的第二管体，能够隔离井壁渗水对浮漂的扰动，使得浮漂能够随液面水位实时变化，提高获取水位的精度；第一管体和第二管体上的通孔能够使得井内水体从管体侧面进入管内，能够提高管体内外水体的流动效率，使管内水面始终保持与管外水面持平，避免传统结构仅从底部连通导致的管内水面延迟变化的问题，即使在抽水试验初期，井内液面水位快速降低时，管体侧面的通孔能够使得管内水体与管外水体同步升降；

(4)第一管体位于内部，其管壁上布置的孔径较大，能够使得第一管体与第二管体间隙内的水体更加流畅、快速的进入第一管体内，从而保证浮漂与水位液面的一致性；第二管体位于外部，采用小径通孔，更好的隔离井壁涌水，减少井壁涌水进入管内的量，从而减少对浮漂的扰动；综合第一管体和第二管体的结构，在隔离外部涌水影响的同时，降低浮漂动作的延迟，保证浮漂与井内水面升降的同步性，满足液面在快速变化时的监测精度需求；

(5)控制器可以根据接收到的水位数据进行处理、检查，并通过显示模块进行实时绘图与显示，方便工作人员查看，节省了数据处理时间；并能够配置限定值，当接收到的数据到达某一限值后，发出报警信息，及时进行水位预警。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中水位测量装置的整体结构示意图。

图中：1-测量机构，2-底座，3-地面，4-内管，5-反射板，6-浮漂，7-井壁， 8-外管，9-锥形头，10-水表，11-抽水管体，12-井壁，13-水位。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中水位测量装置容易受到井壁渗漏的影响，难以精确监测水位，并且现有的抽水试验系统并不能实现自动存储记录，难以满足现有需求；针对上述问题，本公开提出了一种水位测量装置及抽水试验系统。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出了一种水位测量装置。

主要包括管体、浮漂和测量机构1，浮漂6布置在管体内，浮漂设有反射板 5，测量机构位于管体的一端，测量区域朝向反射板，向反射板发射激光，并获取经过反射板反射的激光，实现测距，获取测量机构与浮漂的间距；

当水位测量装置正常工作时，将管体竖直布置在井内，一端浸入水中，另一端连接测量机构，可以将测量机构调整至与地面3平齐，井内的水进入管体内，带动浮漂漂起，使浮漂上的反射板与水位13持平，获取测量机构与浮漂的间距即为水位与地面的间距；依此达到实时的水位测取；

在进行管体的布置时，为了保证管体的竖直布置，可以配置水准泡，将水准泡设置在测量机构和/或管体上；可以同时对测量机构和管体进行校准。

具体的，结合附图1，对本实施例的方案进行详细描述；

对于管体，包括第一管体和套设在第一管体外的第二管体，形成内管4和外管8结构，内管内设有用于漂浮在水面上能够沿内管轴向移动的浮漂；

通过设置第一管体和套设在第一管体外的第二管体，能够隔离井壁7渗水对浮漂的扰动，使得浮漂能够随液面水位实时变化，提高获取水位的精度。

管体靠近测量机构的一端均与测量机构连接；第二管体远离测量机构的一端设有锥形头9，所述第一管体整体位于第二管体内部；第一管体和第二管体侧壁上均间隔设置有通孔；

采用锥形头结构对第二管体的末端进行保护，在管体下放过程中，通过锥形头能够将异物推至管体一侧，避免管体末端碰撞异物影响下放进度；

锥形头还能够实现对第二管体末端的封堵，与管体通过螺纹连接，限制浮漂及反射板脱离管体内部。

第一管体和第二管体上的通孔能够使得井内水体从管体侧面进入管内，能够提高管体内外水体的流动效率，使管内水面始终保持与管外水面持平。

需要特别指出的是，在进行抽水试验的初期或其他水位快速降低时，由于传统结构管体仅从底部连通外界水体，即使在抽水试验初期，井内液面水位快速降低时，管体内部水位会出现延迟变化的问题，利用管体侧面的通孔能够使得管体内外保持多处连通，从而实现管内水体与管外水体同步升降。

内管和外管同轴套设，且二者之间留有间隙，所述通孔呈阵列布置在两个管体的侧壁上，外管上所布置通孔的直径和孔间距均小于内管上所布置通孔的直径和孔间距；

通过孔径、孔间距的配置，内管位于内部，其管壁上布置的孔径较大，能够使得两根管体间隙内的水体更加流畅、快速的进入内管内，从而保证浮漂与水位液面的一致性；

外管位于外部，采用小径通孔，更好的隔离井壁12涌水，减少井壁涌水进入管内的量，从而减少对浮漂的扰动，克服了传统测量结构容易受到井壁渗漏影响的问题；

另外，外管的小径孔结构，还能够隔离外部异物进入管体内部，起到阻隔作用，避免异物对浮漂动作的影响。

综合外管和内管上通孔的配置，在隔离外部涌水影响的同时，降低浮漂动作的延迟，保证浮漂与井内水面升降的同步性，满足液面在快速变化时的监测精度需求。

在本实施例中，所述的内管和外管均可以采用PVC材质，其长度根据待测位置的井深进行合理选择即可；

当然，也可以选择多节管体依次对接的结构，相邻节段之间通过螺纹连接；也可以配置不同的直径，根据不同井体的直径而进行选择。

对于测量机构，在本实施例中，所述的测量机构选用激光测量设备，能够实时测取并存储数据，可以通过通信模块与外部通信，发送或接受数据；

测量机构对应的激光发射接收装置位于底座2上，底座与带孔PVC内管及带孔PVC外管通过法兰连接；激光发射接收装置底座上有水准泡，用于保持底座处于水平状态；

浮漂采用泡沫材料，可始终保持在水面之上。

另外，激光发射接收装置可根据反射回的激光强度辨别是否为反射板的反射激光，用于辅助水准泡校正PVC管的垂直度；

可以理解的是，测量机构可通过人工输入方式，自动控制激光发射的时间间隔，如1min、5min、10min……，也可以根据实际的需求进行更为精确的调整。

对于水位测量装置的供能部分，若待测点为偏远地区，可以采用电池供能，若靠近输电线路，还可以按照取电规范从输电线路取电。

通过测量机构配合反射板、浮漂，实时全自动测量井中水位，与传统的测绳相比具有精确、实时、可操作性强、效率高、节省人工的优点。

实施例2

本公开的另一典型实施例中，如图1所示，提供一种抽水试验系统。

水位测量装置，被配置为获取待测位置的水位数据，并发送至控制器；

抽水装置，被配置为抽取待测位置处的水体，并获取流量数据发送至控制器；

控制器，获取、存储并处理水位数据及流量数据，将处理后的数据发送至显示模块进行显示；

云处理平台和客户端，云处理平台、客户端分别与控制器通信；

报警模块，获取控制器对测取水位数据、流量数据与预设值进行比较后输出的结果，并依据比较结果输出报警信号。

具体的，在本实施例中：

对于控制器，其内部设有处理器、存储模块和通信模块，还可以配置相应的接口，比如USB接口、Type-C接口等，在存储水位数据、流量数据的同时，能够将数据通过接口直接传输到外部U盘或硬盘中，也可以通过通信模块进行数据的传输；

处理器对接收到的数据进行处理、检查，配置外界的显示模块，将数据或处理得到的图表进行显示；

显示模块可显示流量Q-时间T曲线、降深S-时间T曲线、流量Q-降深S曲线。

处理器与报警模块通信，报警模块可以选用蜂鸣器，对水位数据、流量数据预设一阈值，当接收到的对应数据触发阈值时，发送控制信号至报警模块，报警模块输出报警信息，对应蜂鸣器可以输出鸣叫，提醒技术人员进行及时处理。

所述的通信模块可以选用GPRS无线传输模块，与云处理平台、客户端实现通信连接，进行数据的交互，当然，也可以采用有线连接、wifi连接等其他连接形式，根据实际场景，合理选择所需的数据传输交互方式即可；

处理器通过通信模块将数据实时传输到云处理平台，并根据云处理器平台的指令进行控制；也可以将监测数据实时传输到客户端，并根据客户端的指令进行控制。

对于抽水装置，在本实施例中，包括潜水泵、抽水管道11、水表10，潜水泵与水表通过抽水管道连接，水表测取实时的流量，并发送至处理器。

可以理解的是，抽水装置的水表与处理器为无线连接；水表获取的流量数据和水位测量装置获取的水位数据均发送至处理器，处理器对数据进行存储、处理后，发送至外部。

进一步地，所述水位测量装置、抽水装置均设置有多个，布置在多个待测位置，用于分别获取不同待测位置的水位数据、流量数据；不同待测位置处配置有相应的控制器，不同控制器之间相互通信；

多个水井的抽水试验装置之间互相通信，可实现数据实时传递、共享；还可以将某一水井上的装置设为主机，可通过无线通信控制其附近的其他水井的装置，实时显示数据、绘制等水位线。

通过获取水位数据和流量数据，配合控制器对数据进行自动记录、存储和实时显示，从而得到抽水试验中需要井中水位、流量、降深等项目，并可以将上述项目数据实时上传至云处理平台或者移动终端，实现试验的实时监控，提高了精度，节省了人工成本；通过控制器与云处理平台、移动终端的通信，实现试验数据的远程查看，还可以根据试验结果控制抽水过程，实现试验过程的稳定运行。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水位测量装置，其特征在于，包括第一管体和套设在第一管体外的第二管体，第一管体内设有用于漂浮在水面上能够沿第一管体轴向移动的浮漂，浮漂上设有反射板，第一管体一端设有对应反射板的测量机构，第一管体和第二管体侧壁上均间隔设置有通孔。

2.如权利要求1所述的水位测量装置，其特征在于，第一管体外壁与第二管体内壁之间留有间隙，所述通孔呈阵列布置在第一管体和第二管体的侧壁上，第二管体上所布置通孔的直径和孔间距均小于第一管体上所布置通孔的直径和孔间距。

3.如权利要求1所述的水位测量装置，其特征在于，所述测量机构包括朝向反射板的发射模块和接收模块，分别用于向反射板发射激光和用于接收经反射板反射的激光，从而获取测量机构与反射板的间距。

4.如权利要求1所述的水位测量装置，其特征在于，所述第一管体和第二管体同轴设置，靠近测量机构的一端均与测量机构连接；第二管体远离测量机构的一端设有锥形头，所述第一管体整体位于第二管体内部。

5.如权利要求1-4任一项所述的水位测量装置，其特征在于，还包括水准泡，布置在测量机构和/或第二管体上。

6.一种抽水试验系统，其特征在于，包括：

水位测量装置，被配置为获取待测位置的水位数据，并发送至控制器；

抽水装置，被配置为抽取待测位置处的水体，并获取流量数据发送至控制器；

控制器，获取、存储并处理水位数据及流量数据，将处理后的数据发送至显示模块进行显示。

7.如权利要求6所述的抽水试验系统，其特征在于，还包括云处理平台和客户端，控制器分别与云处理平台、客户端通信。

8.如权利要求6所述的抽水试验系统，其特征在于，所述水位测量装置、抽水装置均设置有多个，布置在多个待测位置，用于分别获取不同待测位置的水位数据、流量数据。

9.如权利要求8所述的抽水试验系统，其特征在于，不同待测位置处配置有相应的控制器，不同控制器之间相互通信。

10.如权利要求6所述的抽水试验系统，其特征在于，所述控制器还连接有报警模块，控制器对测取水位数据、流量数据与预设值进行比较，并依据比较结果控制报警模块发出报警信号。

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