CN112595381A - 一种地下水智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下水智能监测系统,包括系统平台和硬件防护机构，系统平台由平台终端、数据中转处理站和数据获取终端组成，数据获取终端包括有监测组件，监测组件由引线管、水位监测器、磁性水位滑环、底盘和水质监测传感器组成，硬件防护机构包括有预埋管，预埋管底部为斜面切口，该斜面切口处匹配镶嵌有透水堵头，预埋管顶部为平切口，且引线管通过水质监测传感器一端沿预埋管顶部平切口处活动穿插至内部。本发明通过数据获取终端、数据中转处理站和平台终端能够实现对地下水数据的智能获取，并且数据获取终端使用的监测组件利用硬件防护机构能够提高防护程度，不仅延长了使用寿命，而且还能够方便对监测组件进行日常维护检修。

Description

一种地下水智能监测系统

技术领域

本发明主要涉及地下水监测的技术领域，具体为一种地下水智能监测系统。

背景技术

地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》(GB/T 14157-93)中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。

在我国，环境资源管理方面对于地下水的监测工作一直都在有序的推进，也随之发展出了许多的系统性监测技术。常见的系统性监测技术主要由软件和硬件两部分组成，两者相互配合才能构成一个完整的监测系统。

根据专利公开号为CN110501471A所提供的一种用于远程地下水监测的系统，包括：一个或多个传感器模块，被配置为分布在一个或多个地下水监测井中，每个传感器模块适于从每个地下水监测井获取多参数传感器数据，其中所述多参数传感器数据包括每个地下水监测井中的地下水的电化学属性数据和电属性数据，及耦合到所述一个或多个传感器模块的一个或多个集线器，用于检索所述多参数传感器数据并与在线服务器无线通信以将所述多参数传感器数据上传到所述在线服务器。

上述的监测系统中，主要是在软件监测数据方面进行了创新，但是监测系统需要更多的依赖硬件方面的技术支持，因户外的环境恶劣，尤其是地表下的土壤层中，对于埋入土壤层中的监测设备的防护工作成为了重中之重的事，本身监测设备的成本就很高，如果因防护不足而导致损坏，则会造成较大的经济损失，同时也会导致系统处于瘫痪状态，影响对地下水的监测工作。

发明内容

本发明主要提供了一种地下水智能监测系统，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种地下水智能监测系统,包括系统平台和硬件防护机构，所述系统平台由平台终端、数据中转处理站和数据获取终端组成，所述数据获取终端包括有监测组件，所述监测组件由引线管、水位监测器、磁性水位滑环、底盘和水质监测传感器组成，所述引线管底部与底盘顶部焊接，所述水质监测传感器安装于底盘下端，所述引线管穿插磁性水位滑环并呈活动套接，所述水位监测器下端中心处连接有与磁性水位滑环相配套的感应测量杆，所述引线管顶部焊接有固定盘，所述固定盘上端中心处贯穿设有内丝接头，且所述水位监测器下端与内丝接头呈螺纹连接；

所述硬件防护机构包括有预埋管，所述预埋管底部为斜面切口，该斜面切口处匹配镶嵌有透水堵头，所述预埋管顶部为平切口，该平切口处的切面上环绕圆心等分设有四个螺杆，每个所述螺杆底部与预埋管铸焊连接，所述固定盘环绕圆心等分设有四个通孔，所述引线管通过四个所述通孔逐一与四个螺杆相匹配，且所述引线管通过水质监测传感器一端沿预埋管顶部平切口处活动穿插至内部。

进一步的，所述预埋管内壁两侧对称设有限位槽条，每个所述限位槽条底部闭口且长度不超过所述斜面切口与平切口的最短间隔长度，所述底盘两侧对称设有两个凸块，两个所述凸块分别嵌入对应的限位槽条内并呈滑动连接。

进一步的，所述透水堵头包括有外环盘，所述外环盘上设有凸台，环所述凸台外壁一周设有密封条，且所述凸台和外环盘中心部位贯穿设有滤水网塞，所述水质监测传感器底部与滤水网塞不接触。

进一步的，所述固定盘上位于圆心两侧对称开设有两个弧形口，两个所述弧形口内均镶嵌有海绵条。

进一步的，所述底盘直径小于预埋管内管壁直径，且所述底盘除两个凸块所处的两侧为弧形，其余两侧均为直边形。

进一步的，所述平台终端或为计算机设备，或为无线通讯设备。

进一步的，所述数据中转处理站由控制模组和户外电控箱组成，所述控制模组设置于户外电控箱内部，所述控制模组包括有水质数据接收单元、水位数据接收单元、电源供应单元和数据联网传输单元，所述水质数据接收单元与水质监测传感器通过导线呈电性连接并实施数据交互，所述水位数据接收单元与水位监测器通过导线呈电性连接并实施数据交互，所述数据联网传输单元通过有线或无线连接方式与平台终端实施数据交互。

进一步的，所述水质监测传感器接线端贯穿底盘并延伸至引线管内部，且所述水质数据接收单元与水质监测传感器之间的连接导线贯穿水位监测器壳体并从下端的感应测量杆两侧伸出与水质监测传感器的接线端相连接。

进一步的，所述磁性水位滑环内部为中空结构，且所述磁性水位滑环重量小于5克。

进一步的，所述预埋管外管壁沿斜面切口处至平切口处设有排泥螺旋条，所述预埋管顶部可拆卸连接有破土连接件，所述破土连接件包括有圆盘，环所述圆盘外壁一周等分设有四个连接爪，所述圆盘与四个所述连接爪一体成型，且所述圆盘外边缘依次位于四个连接爪之间的间隔中心设有四个螺母槽，四个所述螺母槽底部开设有四个定位孔，四个所述定位孔逐一与四个螺杆相匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过系统平台中的数据获取终端实时监测并传输地下水的水质数据和水位数据，由数据中转处理站进行预处理并转送至平台终端进行记录，能够实现对地下水数据的智能获取，完成优秀的监测工作，而且在监测组件处于土壤层内时，预埋管将极大程度的为整个监测组件提供优秀的保护性，减少来自土壤的压力，并且在底部透水堵头能够预防大部分在土壤中生活的生物进入到预埋管中的现象，较好的避免监测组件受到不良影响而导致损坏，同时，监测组件与预埋管能够进行快速的拆卸分离，方便后期对监测组件进行定期维护保养。

以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。

附图说明

图1为本发明的系统平台的组成结构树状图；

图2为本发明的平台终端、数据中转处理站和数据获取终端交互示意图；

图3为本发明的监测组件结构示意图；

图4为图3中的A区放大图；

图5为图3中的B区放大图；

图6为本发明的硬件防护机构组成结构示意图；

图7为图6中的C区放大图；

图8为本发明的透水堵头结构示意图；

图9为本发明的破土连接件结构示意图。

附图说明：100、系统平台；110、平台终端；120、数据中转处理站；121、户外电控箱；1201、控制模组；12011、水质数据接收单元；12012、水位数据接收单元；12013、电源供应单元；12014、数据联网传输单元；130、数据获取终端；131、监测组件；1311、引线管；1311a、固定盘；1311b、内丝接头；1311c、弧形口；1312、水位监测器；1312a、感应测量杆；1313、磁性水位滑环；1314、底盘；1314a、凸块；1315、水质监测传感器；200、硬件防护机构；210、预埋管；2101、螺杆；2102、限位槽条；220、破土连接件；2201、圆盘；2201a、螺母槽；2202、连接爪；230、透水堵头；2301、外环盘；2302、凸台；2302a、密封条；2303、滤水网塞。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一，请参照附图1-5所示，一种地下水智能监测系统,包括系统平台100和硬件防护机构200，所述系统平台100由平台终端110、数据中转处理站120和数据获取终端130组成，所述平台终端110或为计算机设备，或为无线通讯设备，常规的计算机和手机均可作为本发明的平台终端110，符合本发明使用需求的软件程序可在平台终端110上运行，并且本发明可适配绝大部分现有的地下水监测系统软件，所述数据获取终端130包括有监测组件131，所述监测组件131由引线管1311、水位监测器1312（型号FRD210）、磁性水位滑环1313、底盘1314和水质监测传感器1315（型号KSP-120DS）组成，所述引线管1311底部与底盘1314顶部焊接，所述水质监测传感器1315安装于底盘1314下端，所述引线管1311穿插磁性水位滑环1313并呈活动套接，所述磁性水位滑环1313内部为中空结构，且所述磁性水位滑环1313重量小于5克，使得磁性水位滑环1313能够较好的起到漂浮的作用，磁性水位滑环1313中可内置磁铁，所述水位监测器1312下端中心处连接有与磁性水位滑环1313相配套的感应测量杆1312a，所述引线管1311顶部焊接有固定盘1311a，所述固定盘1311a上端中心处贯穿设有内丝接头1311b，且所述水位监测器1312下端与内丝接头1311b呈螺纹连接，所述数据中转处理站120由控制模组1201和户外电控箱121组成，所述控制模组1201设置于户外电控箱121内部，所述控制模组1201包括有水质数据接收单元12011、水位数据接收单元12012、电源供应单元12013和数据联网传输单元12014，所述水质数据接收单元12011与水质监测传感器1315通过导线呈电性连接并实施数据交互，所述水位数据接收单元12012与水位监测器1312通过导线呈电性连接并实施数据交互，所述数据联网传输单元12014通过有线或无线连接方式与平台终端110实施数据交互，所述水质监测传感器1315接线端贯穿底盘1314并延伸至引线管1311内部，且所述水质数据接收单元12011与水质监测传感器1315之间的连接导线贯穿水位监测器1312壳体并从下端的感应测量杆1312a两侧伸出与水质监测传感器1315的接线端相连接，水位监测器1312和水质监测传感器1315将所监测到的水位数据和水质数据分别传输到水位数据接收单元12012和水质数据接收单元12011，然后控制模组1201中配套包含的智能芯片处理器对数据进行预处理，再借助数据联网传输单元12014将两种数据通过互联网传输到平台终端110中进行存储记录和分析，而电源供应单元12013则外接电路为数据中转处理站120和数据获取终端130的正常工作提供稳定的工作电源。

上述实施例中，监测水质工作时，水质监测传感器1315可用于监测地下水中的PH值，以便于获知当前地下水是否会给土壤带来某种程度的危害，能够带来提前预防的作用，而监测水位工作时，磁性水位滑环1313随液位变化而带动磁铁同步起伏，以此来配合感应测量杆1312a给予水位监测器1312一个准确的分压信号，该过程为可知的常规技术，此处不做详细介绍，其中分压信号可经过转换器转变成0/4~20mA或其它不同之标准信号用于测量出具体的水位数据。

实施例二，请参照附图3-9所示，所述硬件防护机构200包括有预埋管210，所述预埋管210底部为斜面切口，该斜面切口处匹配镶嵌有透水堵头230，所述预埋管210顶部为平切口，该平切口处的切面上环绕圆心等分设有四个螺杆2101，每个所述螺杆2101底部与预埋管210铸焊连接，所述固定盘1311a环绕圆心等分设有四个通孔，所述引线管1311通过四个所述通孔逐一与四个螺杆2101相匹配，且所述引线管1311通过水质监测传感器1315一端沿预埋管210顶部平切口处活动穿插至内部，此时可通过相应的螺母拧至螺杆2101上实现固定盘1311a与预埋管210平切口的紧密连接，所述固定盘1311a上位于圆心两侧对称开设有两个弧形口1311c，两个所述弧形口1311c内均镶嵌有海绵条，在地下水升高溢出地表时，预埋管210内的水可从两个弧形口1311c内的海绵条处渗出，防止被巨大的压力将固定盘1311a顶出脱离后造成监测器材的损坏，日常过程中，海绵条则能够较好的防止外物进入预埋管210内。

具体的，请参照附图5和7所示，所述预埋管210内壁两侧对称设有限位槽条2102，每个所述限位槽条2102底部闭口且长度不超过所述斜面切口与平切口的最短间隔长度，所述底盘1314两侧对称设有两个凸块1314a，两个所述凸块1314a分别嵌入对应的限位槽条2102内并呈滑动连接，便于引线管1311插入预埋管210时能够保持指定的位置，直进直出的方式能够减少导线旋绕的现象，所述底盘1314直径小于预埋管210内管壁直径，且所述底盘1314除两个凸块1314a所处的两侧为弧形，其余两侧均为直边形，使得底盘1314靠近预埋管210下端时，能够避免对地下水的升降造成阻挡的影响。

具体的，请参照附图6和8所示，所述透水堵头230包括有外环盘2301，所述外环盘2301上设有凸台2302，环所述凸台2302外壁一周设有密封条2302a，且所述凸台2302和外环盘2301中心部位贯穿设有滤水网塞2303，所述水质监测传感器1315底部与滤水网塞2303不接触，滤水网塞2303使用复合型塑胶材料制成，内部填充过滤材料，较好的阻挡泥垢颗粒进入预埋管210内，同时也可阻止大部分的土壤内活动的生物进入，为监测组件131提供了良好的工作环境，而在安装透水堵头230时，需要将凸台2302指向预埋管210底部的斜面切口然后挤压卡入，密封条2302a则较好的提高了挤压紧固程度以及提高对缝隙的填充密封性。

具体的，请参照附图6和9所示，所述预埋管210外管壁沿斜面切口处至平切口处设有排泥螺旋条，所述预埋管210顶部可拆卸连接有破土连接件220，所述破土连接件220包括有圆盘2201，环所述圆盘2201外壁一周等分设有四个连接爪2202，所述圆盘2201与四个所述连接爪2202一体成型，且所述圆盘2201外边缘依次位于四个连接爪2202之间的间隔中心设有四个螺母槽2201a，四个所述螺母槽2201a底部开设有四个定位孔，四个所述定位孔逐一与四个螺杆2101相匹配，在工作人员发现经过仪器检测到地下水地点时，需要经过钻孔来工作探寻地下水的实际深度，最后选择出合适长度的预埋管210作为最终破土用管，然后使用破土连接件220来连接破土驱动机械，四个连接爪2202与常规的破土驱动机械的驱动连接头能够通过螺栓连接，获得较好的驱动力，而圆盘2201利用四个定位孔与四个螺杆2101实现穿插连接，在四个螺母槽2201a处各自利用相应的螺母将圆盘2201底部与预埋管210顶部平切口进行紧密连接，从而带动预埋管210旋转进行破土，排泥螺旋条则较好的将土壤排开。

上述实施例中，预埋管210和引线管1311均采用不锈钢金属材料制成，具有较好的强度和耐腐蚀性，在预埋管210底部到达地下水层后，应保持预埋管210顶部处于地表上，方便后期的维护工作。

本发明的具体操作流程如下：

首先，根据指定位置安装好预埋管210以及监测组件131，然后在附近安装数据中转处理站120的户外电控箱121，并将控制模组1201根据要求安装在户外电控箱121中，同时完成与各个监测器材的连接，电源供应单元12013则外接电路为数据中转处理站120和数据获取终端130的正常工作提供稳定的工作电源，监测工作开启时，水位监测器1312和水质监测传感器1315将所监测到的水位数据和水质数据分别传输到水位数据接收单元12012和水质数据接收单元12011，然后控制模组1201中配套包含的芯片处理器对数据进行预处理，再借助数据联网传输单元12014将两种数据通过互联网传输到平台终端110中进行存储记录和分析，使得整个监测系统能够获取到地下水的实时数据信息。

上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下水智能监测系统,包括系统平台（100）和硬件防护机构（200），其特征在于,所述系统平台（100）由平台终端（110）、数据中转处理站（120）和数据获取终端（130）组成，所述数据获取终端（130）包括有监测组件（131），所述监测组件（131）由引线管（1311）、水位监测器（1312）、磁性水位滑环（1313）、底盘（1314）和水质监测传感器（1315）组成，所述引线管（1311）底部与底盘（1314）顶部焊接，所述水质监测传感器（1315）安装于底盘（1314）下端，所述引线管（1311）穿插磁性水位滑环（1313）并呈活动套接，所述水位监测器（1312）下端中心处连接有与磁性水位滑环（1313）相配套的感应测量杆（1312a），所述引线管（1311）顶部焊接有固定盘（1311a），所述固定盘（1311a）上端中心处贯穿设有内丝接头（1311b），且所述水位监测器（1312）下端与内丝接头（1311b）呈螺纹连接；

所述硬件防护机构（200）包括有预埋管（210），所述预埋管（210）底部为斜面切口，该斜面切口处匹配镶嵌有透水堵头（230），所述预埋管（210）顶部为平切口，该平切口处的切面上环绕圆心等分设有四个螺杆（2101），每个所述螺杆（2101）底部与预埋管（210）铸焊连接，所述固定盘（1311a）环绕圆心等分设有四个通孔，所述引线管（1311）通过四个所述通孔逐一与四个螺杆（2101）相匹配，且所述引线管（1311）通过水质监测传感器（1315）一端沿预埋管（210）顶部平切口处活动穿插至内部。

2.根据权利要求1所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述预埋管（210）内壁两侧对称设有限位槽条（2102），每个所述限位槽条（2102）底部闭口且长度不超过所述斜面切口与平切口的最短间隔长度，所述底盘（1314）两侧对称设有两个凸块（1314a），两个所述凸块（1314a）分别嵌入对应的限位槽条（2102）内并呈滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述透水堵头（230）包括有外环盘（2301），所述外环盘（2301）上设有凸台（2302），环所述凸台（2302）外壁一周设有密封条（2302a），且所述凸台（2302）和外环盘（2301）中心部位贯穿设有滤水网塞（2303），所述水质监测传感器（1315）底部与滤水网塞（2303）不接触。

4.根据权利要求1所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述固定盘（1311a）上位于圆心两侧对称开设有两个弧形口（1311c），两个所述弧形口（1311c）内均镶嵌有海绵条。

5.根据权利要求2所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述底盘（1314）直径小于预埋管（210）内管壁直径，且所述底盘（1314）除两个凸块（1314a）所处的两侧为弧形，其余两侧均为直边形。

6.根据权利要求1所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述平台终端（110）或为计算机设备，或为无线通讯设备。

7.根据权利要求6所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述数据中转处理站（120）由控制模组（1201）和户外电控箱（121）组成，所述控制模组（1201）设置于户外电控箱（121）内部，所述控制模组（1201）包括有水质数据接收单元（12011）、水位数据接收单元（12012）、电源供应单元（12013）和数据联网传输单元（12014），所述水质数据接收单元（12011）与水质监测传感器（1315）通过导线呈电性连接并实施数据交互，所述水位数据接收单元（12012）与水位监测器（1312）通过导线呈电性连接并实施数据交互，所述数据联网传输单元（12014）通过有线或无线连接方式与平台终端（110）实施数据交互。

8.根据权利要求7所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述水质监测传感器（1315）接线端贯穿底盘（1314）并延伸至引线管（1311）内部，且所述水质数据接收单元（12011）与水质监测传感器（1315）之间的连接导线贯穿水位监测器（1312）壳体并从下端的感应测量杆（1312a）两侧伸出与水质监测传感器（1315）的接线端相连接。

9.根据权利要求1所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述磁性水位滑环（1313）内部为中空结构，且所述磁性水位滑环（1313）重量小于5克。

10.根据权利要求1所述的一种地下水智能监测系统，其特征在于，所述预埋管（210）外管壁沿斜面切口处至平切口处设有排泥螺旋条，所述预埋管（210）顶部可拆卸连接有破土连接件（220），所述破土连接件（220）包括有圆盘（2201），环所述圆盘（2201）外壁一周等分设有四个连接爪（2202），所述圆盘（2201）与四个所述连接爪（2202）一体成型，且所述圆盘（2201）外边缘依次位于四个连接爪（2202）之间的间隔中心设有四个螺母槽（2201a），四个所述螺母槽（2201a）底部开设有四个定位孔，四个所述定位孔逐一与四个螺杆（2101）相匹配。

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