CN112816024A - 一种地下水位测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工程测量的领域，具体涉及一种地下水位测量系统及方法，包括设置于井口周围的支撑装置、测量装置以及数据收集装置；测量装置包括放线轮以及测绳，测绳内部设置有导体，端部设置有接触探头，测绳上等间隔设置有金属标签；数据收集装置包括触水指示表、计数感应器以及数据收集器，触水指示表上设置有导线接头，导线接头通过导线分别与测绳和接地线连接，计数感应器设置在放线轮下方，并与支撑装置的底端高度相对应，数据收集器包括数据处理模块以及与数据处理模块连接的数据显示模块，计数感应器感应金属标签下落数量，并在数据显示模块上显示。本申请能够将下落的金属标签的数量在数据显示模块上，测量数据更直观。

Description

一种地下水位测量系统及方法

技术领域

本申请涉及工程测量的领域，尤其是涉及一种地下水位测量系统及方法。

背景技术

目前观测地下水位测量的原理有两种，分别是：浮力感应的原理和液体导电的原理。其中，井水位测量绳是利用液体导电原理测量地下水位埋深的测量工具，主要用于人工测量各种地下水位埋深，用于水文地质勘察、基坑降水工程、浸润线监测工程水位测量。设备主要包括标记有深度标签的电缆线测量绳、触水探头、装有电池的触水指示表等。

井水位测量绳在使用时步骤为：接地连接线插头插入入水指示表A插口，另一端夹住金属泵管、井管或夹入土地；测绳末端插头插入入水指示表B插口；另一端（探头端）投入井内；下放探头端测绳，直至入水指示表指针摆动或指示灯量，此时停止下放测绳；下放测绳的长度即为井水位埋深（井水面到井口的距离）。

针对上述中的相关技术，发明人认为操作人员不能够直观地得出地下水位深度，需要对测绳长度进行测量，较为不便。

发明内容

为了方便操作人员更直观地得出井水位深度，降低测量难度，本申请提供一种地下水位测量系统及方法。

第一方面，本申请提供一种地下水位测量系统，采用如下的技术方案：

一种地下水位测量系统，包括设置于井口周围的支撑装置、连接在支撑装置上的测量装置以及连接在支撑装置与测量装置上的数据收集装置；

所述测量装置包括测量机体、转动连接在测量机体上的放线轮以及卷绕在放线轮上的测绳，所述测绳内部设置有导体，端部设置有接触探头，所述测绳上等间隔设置有金属标签；

所述数据收集装置包括触水指示表、计数感应器以及数据收集器，所述触水指示表上设置有导线接头，所述导线接头通过导线分别与测绳和接地线连接，所述计数感应器设置在放线轮下方，并与支撑装置的底端高度相对应，所述数据收集器包括与计数感应器连接的数据处理模块以及与数据处理模块连接的数据显示模块，所述计数感应器感应金属标签下落数量，并在数据显示模块上显示。

通过采用上述技术方案，在进行井水位测量时，通过放线轮转动下放测绳，测绳端部的接触探头接触到水面，使测绳、水、地层、导线和触水指示表形成的电路连通，触水指示表的指针发生转动，测绳从井口下放的高度即为井水位深度；通过在测绳上设置金属标签，计数感应器感应金属标签的下放数量，并传递给数据处理模块，然后直接呈现在数据显示模块上，使测量人员直接获得测绳的下放距离数据，降低测量难度。

可选的，所述放线轮的转动轴一端悬空，另一端穿过测量机体，并连接有驱动装置。

通过采用上述技术方案，放线轮连接在测量机体上，一端位于井口上方并悬空，方便测绳直接下放，减少井壁对测绳下放的干扰，使测绳能够竖直下放，放线轮的转动轴另一端设置驱动装置，方便控制测绳的下放速度。

可选的，所述放线轮的转动轴上固定有转子，所述测量机体上设置有定子金属环，所述转子与定子金属环接触并转动连接，所述测绳远离接触探头的一端通过导线连接在转子上，所述定子金属环通过导线连接在导线接头上。

通过采用上述技术方案，转子和定子金属环作为测绳与触水指示表之间的连接媒介，一是能够使放线轮的固定和转动更稳定，二是由转子和定子金属环取代导线连接，防止放线轮旋转造成导线扭曲损坏的情况发生。

可选的，所述测绳设置接触探头的一端设置有配重块，所述金属标签设置为套设在测绳上的金属环，所述金属标签的长度不大于5cm，相邻的所述金属标签之间的间距不大于1m。

通过采用上述技术方案，测绳上设置配重块，使测绳能够保持竖直，避免因测绳弯曲导致测量不准确的情况发生，金属标签的长度和间距比较小，方便计数，也能够减小测量误差。

可选的，所述支撑装置包括支撑底座、固定在支撑底座上的若干支撑杆以及设置在支撑杆顶部的安装座，所述支撑杆的顶部靠拢，与安装座固定，所述测量机体可拆卸连接在安装座上。

通过采用上述技术方案，支撑装置能够将测量机体架高，方便操作人员操作和测量，同时也能够使整个装置放置的更稳定，提高测量精度。

可选的，所述支撑底座中部设置有折弯部，所述支撑底座的两端部之间的直线距离小于支撑底座的轴向长度，所述支撑杆设置至少三个，分别固定在支撑底座的两端和折弯部。

通过采用上述技术方案，支撑底座设置呈带有折弯部的形状，使支撑底座能够更贴合井口的形状，能够使测量机体更靠近井口中间的位置放置。

可选的，所述支撑底座上横向伸出有支杆，所述支杆的端部位于放线轮的下方，所述计数感应器固定在支杆的端部，感应测绳上下放的金属标签的数量。

通过采用上述技术方案，通过支杆将计数感应器伸到放线轮下放，使计数感应器更贴近测绳，更方便收集测绳的数据。

可选的，所述支杆的端部设置有导向套管，所述测绳从导向套管内孔中穿过，所述计数感应器固定在导向套管侧壁上。

通过采用上述技术方案，通过导向套管对测绳的横向位置进行限定，使测绳只能在导向套管中下放，使计数感应器能够更准确地感应到金属标签，数据收集装置收集的数据更准确。

可选的，所述支杆上连接有标尺，所述标尺设置在支杆靠近导向套管的一端。

通过采用上述技术方案，标尺能够测量计数感应器与上下两个金属标签之间的距离，更精确的得出井水位深度。

第二方面，本申请提供一种井水位测量方法，采用如下的技术方案：

一种地下水位测量方法，包括以下步骤：

平整井口周围地面，将测量设备移动至井口周围并放稳；

接通测绳与触水指示表，同时触水指示表接地；

引导测绳上的接触探头穿过导向套管，转动放线轮，下放测绳，同时预估井水位深度，接触探头距井水位线2m以上时，测绳下放速度不大于1m/s，接触探头距井水位线2m以内时，测绳下放速度不大于0.2m/s；

计数感应器计算导向套管内通过的金属标签数量，并将数据直接显示在数据显示模块上；

下放测绳，至接触探头接触水面、触水指示表上指针发生转动、电路接通，停止下放测绳；

收集数据显示模块上的数据和标尺上的数据，计算得出井水位深度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请利用计数感应器感应测绳上下落到井口下方的金属标签的数量，并且将下落的金属标签的数量在数据显示模块上，利用相邻金属标签之间的标准长度，从而得出井水位深度，测量数据更直观。

2.本申请通过驱动装置驱动放线轮转动，使测绳缓慢的下放，并且在即将接触水面时进行降速，能够在接触探头刚接触水面的同时，能够快速停止放线轮的转动，防止接触探头入水过深而造成较大的误差。

3.本申请在计数感应器测量的基础上增加标尺对测绳进行精准测量，测量出井口位置处两个相邻金属标签进入井口的长度，从而得出更准确的测绳进入深度，使井水位测量的更精准。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例另一视角的结构示意图。

图3是本申请实施例中测量装置和数据收集装置的结构示意图。

图4是本申请实施例中支撑装置的结构示意图。

附图标记说明：1、测量机体；11、定子金属环；2、放线轮；21、驱动装置；22、转子；3、测绳；31、接触探头；32、金属标签；33、配重块；4、触水指示表；5、计数感应器；6、数据收集器；61、数据处理模块；62、数据显示模块；7、支撑底座；71、支杆；72、导向套管；73、标尺；8、支撑杆；9、安装座。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种地下水位测量系统。参照图1和2，本设备包括支撑装置、测量装置和数据收集装置。其中，测量装置用于测量井水位深度，包括测量机体1、放线轮2和测绳3；数据收集装置用于判断测量装置是否触水以及显示触水深度，包括触水指示表4、计数感应器5和数据收集器6；支撑装置用于安装测量装置和数据收集装置，并将测量装置和数据收集装置架高，悬于井口上方，保持测量装置和数据收集装置在测量过程中的稳定，包括支撑底座7、支撑杆8和安装座9。

测量机体1设置为矩形的空箱，放线轮2转动连接在测量机体1上，放线轮2的转动轴垂直于测量机体1的两个相对侧面，并从两个相对的侧面上穿出，转动轴较长的一端安装放线轮2，较短的一端安装驱动装置21，具体的，测量机体1靠近驱动装置21的侧面板上安装有轴承，放线轮2的转动轴穿过轴承中心孔与测量机体1转动连接，本实施例中驱动装置21采用手轮，手轮上安装方便持握的而手柄，使本实施例的放线轮2通过人手驱动转动，更容易控制测绳3的下放速度。

测绳3采用尼龙绳，内部设置有金属的导体，外部包覆有防水绝缘包皮，测绳3的一端为自由端，并且端部连接有导电的接触探头31；测绳3上以接触探头31的端部作为起点，等间隔固定有金属标签32，金属标签32设置为套设在测绳3上的金属环，并且金属标签32的长度不大于5cm，相邻的金属标签32之间的间距不大于1m，为了方便计数和减少测量误差，本实施例中设置金属标签32的长度的长度为2cm，相邻两个金属标签32之间的间距为0.5m，即测绳3拉直的状态下，相邻两个金属标签32同一侧边的间距为0.5m。

为了保持测绳3在向井内下放过程中处于拉直状态，测绳3连接接触探头31的一端固定有配重块33，配重块33采用铅块，重量不超过200克，100克即可。

参照图1，触水指示表4固定在测量机体1安装驱动装置21的侧面上，触水指示表4上连接有正、负极的导线接头，正、负极的导线接头通过导线分别与测绳3连接和接地，触水指示表4上还设置有指示表，一旦电路连通，指示表指针即发生转动，触水指示表4上还连接有供电电源，为电路供电，本实施例中供电电源采用电池。

参照图1和2，计数感应器5设置在放线轮2下方，并与支撑装置的底端高度相对应，使计数感应器5对应井口周围地面的高度，计数感应器5采用磁感应计数器，感应测绳3上的金属标签32的数量；数据收集器6包括与计数感应器5连接的数据处理模块61以及与数据处理模块61连接的数据显示模块62，数据处理模块61采用PLC，固定在测量机体1的一侧，数据显示模块62采用数字显示屏，固定在触水指示表4上方的测量机体1位置。计数感应器5感应金属标签32下落数量，由数据处理模块61收集数据，并在数据显示模块62上显示，方便操作人员直接读取。

参照图2和3，为了将测量电路连通，需将测绳3与触水指示表4的正极或负极导线接头连接，放线轮2的转动轴上固定有转子22，转自采用金属圆盘，测量机体1靠近放线轮2的一侧侧板上固定有定子金属环11，转子22外侧面与定子金属环11内侧面接触并转动连接，测绳3远离接触探头31的一端通过导线连接在转子22上，定子金属环11通过导线连接在触水指示表4导线接头上。

参照图1和4，支撑底座7的两端部之间的直线距离小于支撑底座7的轴向长度，即支撑底座7采用非直线板，本实施例中支撑底座7设置为V字形的金属板，中间位置设置有折弯部，折弯部的弯角大于90度，使支撑底座7能够更贴合井口的边缘，能够使测量机体1更靠近井口中间的位置放置；支撑杆8的数量至少为三个，倾斜焊接在支撑底座7的上表面，本实施例中共设置三个支撑杆8，分别固定在支撑底座7的两端和折弯部，三个支撑杆7上端向支撑底座7的折弯部对应的夹角中心线上方汇聚，顶端距离支撑底座7的垂直高度相同；连接座9设置为矩形板，焊接固定在三个支撑杆8的上端，并保持与支撑底座7平行，连接座9上开设有多个连接孔，测量机体1通过螺栓固定在连接座9上。

支撑底座7上横向伸出有支杆71，支杆71与支撑底座7保持共面，本实施例中共设置两个支杆71，两个支杆71分别焊接固定在支撑底座7的两个边板内侧，两个支杆71的交汇点位于支撑底座7的折弯夹角角中心线上，并位于放线轮2的下方。两个支杆71的交汇点固定有轴向垂直于支撑底座7上表面的导向套管72，导向套管72设置为圆环，其内径大小大于配重块33的外径大小，使接触探头31和配重块33均能穿过导向套管72的中心孔，使测绳3只能在导向套管72中下放。计数感应器5固定在导向套管72的内壁上，使计数感应器5更贴近测绳3，更方便收集测绳3的下放数据，计数感应器5能够更准确地感应到金属标签32，使收集的数据更准确。

同时，支杆71设置为圆杆，支杆71连接导向套管72的一端连接有测量范围为0.5m的直线型标尺73，标尺73端部设置有套管和穿设在套管上的顶丝，利用顶丝顶紧支杆71和远离支杆71，来实现支杆71的固定和活动。标尺73能够测量计数感应器5与其上下两个金属标签32之间的距离，特别是距离计数感应器5最近的、下方的金属标签32的距离，方便更精确的得出井水位深度。

本申请实施例还公开一种地下水位测量方法，包括以下步骤：

S1、平整井口周围地面，去除井口周围的石子等杂物，如果是沙土地面需要夯实再平整，将整个测量设备移动至井口周围，放线轮2的一侧朝向井口中心，驱动装置21一侧面对操作人员，支撑底座7向井口方向平移，距井口应保持10cm以上距离，为了使整个装置更稳定，可在支撑底座7上增加配重物，或者操作人员直接踩在支撑底座7上，以保证整个设备的稳定；

S2、将测绳3远离接触探头31的一端通过导线连接转子22，触水指示表4的负极导线接头连接定子金属环11，同时将触水指示表4的正极导线接头通过导线接地，本实施例中直接连接在支撑底座7上即可，松动标尺73，使标尺73自然下垂，保持竖直；

S3、引导测绳3上的接触探头31穿过导向套管72，通过驱动装置21转动放线轮2，使测绳3逐渐下放，同时操作人员预估井水位深度，根据预估深度调整测绳3的下放速度，当接触探头31距井水位线2m以上时，测绳5下放速度稳定在0.4-0.6m/s，当接触探头31距井水位线不足2m时，测绳下放速度稳定在0.1m/s左右；

S4、下放测绳3的同时，计数感应器5感应并计算导向套管72内通过的金属标签32数量，并将数据直接显示在数据显示模块62上；

S5、继续下放测绳3，至接触探头31接触水面、触水指示表4上指针发生转动、测量电路接通，停止下放测绳3；

S6、收集数据显示模块62上的数据N和标尺73上的数据h（单位米），计算得出井水位深度。

通过本方法得出的地下水位深度H=0.5N+h（单位米）。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下水位测量系统，其特征在于：包括设置于井口周围的支撑装置、连接在支撑装置上的测量装置以及连接在支撑装置与测量装置上的数据收集装置；

所述测量装置包括测量机体（1）、转动连接在测量机体（1）上的放线轮（2）以及卷绕在放线轮（2）上的测绳（3），所述测绳（3）内部设置有导体，端部设置有接触探头（31），所述测绳（3）上等间隔设置有金属标签（32）；

所述数据收集装置包括触水指示表（4）、计数感应器（5）以及数据收集器（6），所述触水指示表（4）上设置有导线接头，导线接头通过导线分别与测绳（3）和接地线连接，所述计数感应器（5）设置在放线轮（2）下方，并与支撑装置的底端高度相对应，所述数据收集器（6）包括与计数感应器（5）连接的数据处理模块（61）以及与数据处理模块（61）连接的数据显示模块（62），所述计数感应器（5）感应金属标签（32）下落数量，并在数据显示模块（62）上显示。

2.根据权利要求1所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述放线轮（2）的转动轴一端悬空，另一端穿过测量机体（1），并连接有驱动装置（21）。

3.根据权利要求1所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述放线轮（2）的转动轴上固定有转子（22），所述测量机体（1）上设置有定子金属环（11），所述转子（22）与定子金属环（11）接触并转动连接，所述测绳（3）远离接触探头（31）的一端通过导线连接在转子（22）上，所述定子金属环（11）通过导线连接在导线接头上。

4.根据权利要求1所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述测绳（3）设置接触探头（31）的一端设置有配重块（33），所述金属标签（32）设置为套设在测绳（3）上的金属环，所述金属标签（32）的长度不大于5cm，相邻的所述金属标签（32）之间的间距不大于1m。

5.根据权利要求1所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述支撑装置包括支撑底座（7）、固定在支撑底座（7）上的若干支撑杆（8）以及设置在支撑杆（8）顶部的安装座（9），所述支撑杆（8）的顶部靠拢，与安装座（9）固定，所述测量机体（1）可拆卸连接在安装座（9）上。

6.根据权利要求5所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述支撑底座（7）中部设置有折弯部，所述支撑底座（7）的两端部之间的直线距离小于支撑底座（7）的轴向长度，所述支撑杆（8）设置至少三个，分别固定在支撑底座（7）的两端和折弯部。

7.根据权利要求5所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述支撑底座（7）上横向伸出有支杆（71），所述支杆（71）的端部位于放线轮（2）的下方，所述计数感应器（5）固定在支杆（71）的端部，感应测绳（3）上下放的金属标签（32）的数量。

8.根据权利要求7所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述支杆（71）的端部设置有导向套管（72），所述测绳（3）从导向套管（72）内孔中穿过，所述计数感应器（5）固定在导向套管（72）侧壁上。

9.根据权利要求7所述的一种地下水位测量系统，其特征在于：所述支杆（71）上连接有标尺（73），所述标尺（73）设置在支杆（71）靠近导向套管（72）的一端。

10.一种地下水位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

平整井口周围地面，将测量设备移动至井口周围并放稳；

接通测绳（3）与触水指示表（4），同时触水指示表（4）接地；

引导测绳（3）上的接触探头（31）穿过导向套管（72），转动放线轮（2），下放测绳（3），同时预估井水位深度，接触探头（31）距井水位线2m以上时，测绳（3）下放速度不大于1m/s，接触探头（31）距井水位线2m以内时，测绳（3）下放速度不大于0.2m/s；

计数感应器（5）计算导向套管（72）内通过的金属标签（32）数量，并将数据直接显示在数据显示模块（62）上；

下放测绳（3），至接触探头（31）接触水面、触水指示表（4）上指针发生转动、电路接通，停止下放测绳（3）；

收集数据显示模块（62）上的数据和标尺（73）上的数据，计算得出井水位深度。

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