CN113309507B - 一种地下水钻探监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下水钻探监测系统，包括中央处理系统，中央处理系统的内部设置有地下水样检测系统和地下水压预测系统；地下水压预测系统的内部包括GPS定位模块、温度检测模块、土壤湿度检测模块、钻井速度监测模块和深度学习模块，GPS定位模块与深度学习模块之间为通信连接，GPS定位模块对钻杆钻探的深度进行实时定位，并将钻探的深度数据传输到深度学习模块中，通过建立的“数据‑水压”三维模型会与云端存储模块中以往的模型数据进行对比，进而对地下水压进行估算，避免直接钻探到的地下水随着钻探通道喷涌而上，对周围的工作人员进行伤害，同时对水质的实时监控可以避免水质出现问题影响整体钻探效率。

Description

一种地下水钻探监测系统
技术领域
本发明涉及地下水监测技术领域，尤其涉及一种地下水钻探监测系统。
背景技术
地下水的质量及其在空间和时间上的变化，对人类社会和环境所产生的作用或效应。地下水可开发利用，作为居民生活用水、工业用水和农田灌溉用水的水源。而且地下水具有给水量稳定、污染少的优点。还可用作医疗、热源、饮料和提取有用元素的原料。
地下水一般通过钻井进行发掘，然而在钻井过程中无法对地下水的压力进行预估，当地下水压过高时，地下水会沿着钻探通道喷涌而上，进而对周围的工作人员进行伤害，同时也会降低钻探效率，并且钻探时工作人员无法无法实时对钻探到的水流量、水质以及水位进行监测，因此需要一种地下水钻探监测系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的无法在钻井过程中对地下水的压力进行预估以及无法实时对钻探到的水流量、水质以及水位进行监测问题，而提出的一种地下水钻探监测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种地下水钻探监测系统，包括中央处理系统，所述中央处理系统的内部设置有地下水样检测系统和地下水压预测系统；
所述地下水压预测系统的内部包括GPS定位模块、温度检测模块、土壤湿度检测模块、钻井速度监测模块和深度学习模块，所述GPS定位模块与所述深度学习模块之间为通信连接，所述GPS定位模块对钻杆钻探的深度进行实时定位，并将钻探的深度数据传输到所述深度学习模块中，所述温度检测模块与所述深度学习模块之间为通信连接，所述温度检测模块可以对外部的地表温度进行实时检测，所述温度检测模块会将检测到的数据传输到所述深度学习模块中，所述土壤湿度检测模块与所述深度学习模块之间通信连接，所述土壤湿度检测模块在钻探过程中对周围土壤的湿度进行检测，所述土壤湿度检测模块将检测后的结果传输到所述深度学习模块中，所述钻井速度监测模块与所述深度学习模块之间通信连接，所述钻井速度监测模块对钻井过程中的钻井速度进行检测，所述钻井速度监测模块将钻井的实时速度传输到所述深度学习模块中。
优选地，所述中央处理系统的内部还包括警报模块，所述警报模块与所述深度学习模块之间通信连接，所述中央处理系统的外部设置有云端存储模块。
优选地，所述地下水样检测系统的内部包括水流取样模块、水质检测模块、水压检测模块、水位检测模块、流量检测模块，所述水流取样模块与所述水质检测模块之间通信连接，所述水流取样模块在钻井过程对周围的水流进行取样，所述水流取样模块会将取到的水质样品输送到所述水质检测模块中，所述水质检测模块对水质样品进行检测，同时所述水质检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述水质检测模块会将检测到的数据实时同步到所述云端存储模块中，所述水压检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述水压检测模块在钻井过程中对钻探时渗出的水压进行检测，同时所述水压检测模块也会对钻探到的地下水压进行检测，所述水压检测模块会将检测到的数据实时同步到所述云端存储模块中，所述水位检测模块与所述GPS定位模块之间通信连接，所述水位检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述水位检测模块会对钻井过程中的水流进行检测，所述水位检测模块检测到水流时会通过所述GPS定位模块识别出水流的位置，并且所述水位检测模块会将水位数据实时传输到所述云端存储模块中，所述流量检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述流量检测模块对钻探到的地下水流的流量进行检测，所述流量检测模块将检测到的水流流量同步到所述云端存储模块中。
优选地，所述深度学习模块在接收到温度检测模块和土壤湿度检测模块的数据后会进行深度学习，通过深度学习模块会将所述温度检测模块检测到的外界温度转换成蒸发量，然后通过土壤湿度检测模块中的数据，确定钻探下方是否存在地下水。
优选地，所述深度学习模块在接收到GPS定位模块和钻井速度监测模块的数据后得到隔水层的钻探的深度。
优选地，所述深度学习模块通过对蒸发量、土壤湿度以及隔水层深度的分析后会进行深度学习并建立“数据-水压”三维模型，所述深度学习模块建立的“数据-水压”三维模型会与所述云端存储模块中以往的模型数据进行对比，对下方的地下水压进行估算。
优选地，所述深度学习模块会将对比得出的数据传输到所述警报模块中，所述警报模块对地下水压力进行判断，当地下水压力小于阈值时则继续钻探；当地下水压力大于阈值时会发出警报，并紧急停止钻探同时对周围的工作人员进行疏散。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明通过深度学习模块可以温度检测模块将检测到的外界温度转换成蒸发量，然后通过土壤湿度检测模块中的数据，确定钻探下方是否存在地下水，再通过GPS定位模块和钻井速度监测模块对隔水层的钻探的深度进行检测，通过深度学习模块对蒸发量、土壤湿度以及隔水层深度的分析后会进行深度学习并建立“数据-水压”三维模型，建立的“数据-水压”三维模型会与云端存储模块中以往的模型数据进行对比，进而对地下水压进行估算，避免直接钻探到的地下水随着钻探通道喷涌而上，对周围的工作人员进行伤害。
2、本发明通过水质检测模块、水压检测模块、水位检测模块和流量检测模块的配合使用可以对实时钻探到的水质、水压、水位以及流量进行检测，并且检测的数据实时同步到云端存储模块中，便于工作人员进行实时查看，避免水质出现问题影响整体钻探效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种地下水钻探监测系统的系统框图；
图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种地下水钻探监测系统，包括中央处理系统，中央处理系统的内部设置有地下水样检测系统和地下水压预测系统；
地下水压预测系统的内部包括GPS定位模块、温度检测模块、土壤湿度检测模块、钻井速度监测模块和深度学习模块，GPS定位模块与深度学习模块之间为通信连接，GPS定位模块对钻杆钻探的深度进行实时定位，并将钻探的深度数据传输到深度学习模块中，温度检测模块与深度学习模块之间为通信连接，温度检测模块可以对外部的地表温度进行实时检测，温度检测模块会将检测到的数据传输到深度学习模块中，土壤湿度检测模块与深度学习模块之间通信连接，土壤湿度检测模块在钻探过程中对周围土壤的湿度进行检测，土壤湿度检测模块将检测后的结果传输到深度学习模块中，钻井速度监测模块与深度学习模块之间通信连接，钻井速度监测模块对钻井过程中的钻井速度进行检测，钻井速度监测模块将钻井的实时速度传输到深度学习模块中，中央处理系统的内部还包括警报模块，警报模块与深度学习模块之间通信连接，中央处理系统的外部设置有云端存储模块，云端存储模块可以对接收到的数据进行实时更新存储，同时便于对周围的工作人员进行；
地下水样检测系统的内部包括水流取样模块、水质检测模块、水压检测模块、水位检测模块、流量检测模块，水流取样模块与水质检测模块之间通信连接，水流取样模块在钻井过程对周围的水流进行取样，水流取样模块会将取到的水质样品输送到水质检测模块中，水质检测模块对水质样品进行检测，同时水质检测模块与云端存储模块之间通信连接，水质检测模块会将检测到的数据实时同步到云端存储模块中，水压检测模块与云端存储模块之间通信连接，水压检测模块在钻井过程中对钻探时渗出的水压进行检测，同时水压检测模块也会对钻探到的地下水压进行检测，水压检测模块会将检测到的数据实时同步到云端存储模块中，水位检测模块与GPS定位模块之间通信连接，水位检测模块与云端存储模块之间通信连接，水位检测模块会对钻井过程中的水流进行检测，水位检测模块检测到水流时会通过GPS定位模块识别出水流的位置，并且水位检测模块会将水位数据实时传输到云端存储模块中，流量检测模块与云端存储模块之间通信连接，流量检测模块对钻探到的地下水流的流量进行检测，流量检测模块将检测到的水流流量同步到云端存储模块中，通过水质检测模块、水压检测模块、水位检测模块和流量检测模块的配合使用可以对实时钻探到的水质、水压、水位以及流量进行检测，并且检测的数据实时同步到云端存储模块中，便于工作人员进行实时查看；
深度学习模块在接收到温度检测模块和土壤湿度检测模块的数据后会进行深度学习，通过深度学习模块会将温度检测模块检测到的外界温度转换成蒸发量，然后通过土壤湿度检测模块中的数据，确定钻探下方是否存在地下水，深度学习模块在接收到GPS定位模块和钻井速度监测模块的数据后得到隔水层的钻探的深度；
深度学习模块通过对蒸发量、土壤湿度以及隔水层深度的分析后会进行深度学习并建立“数据-水压”三维模型，深度学习模块建立的“数据-水压”三维模型会与云端存储模块中以往的模型数据进行对比，对下方的地下水压进行估算，深度学习模块会将对比得出的数据传输到警报模块中，警报模块对地下水压力进行判断，当地下水压力小于阈值时则继续钻探；当地下水压力大于阈值时会发出警报，并紧急停止钻探同时对周围的工作人员进行疏散。
具体的，先通过温度检测模块对外界的温度进行检测，温度检测模块将检测到的温度传输到深度学习模块中，深度学习模块通过自身的内部数据将温度检测模块检测到的温度换算成蒸发量，然后再开始钻井，钻杆在对土地进行钻井的过程中通过土壤湿度检测模块可以对钻杆周围土壤的湿度进行检测，地下水在外界蒸发量过大时会使水流向上倒流会土壤中，当温度检测模块检测到土壤中的湿度较大时就可以判断下方存在地下水；
同时在土壤与地下水之间会存在花岗岩等硬度较大的隔水层，当地下水压力过大时，地下水会渗出隔水层并进入到土壤中，由于隔水层的压力过大，从而使得钻探速度下降，此时通过钻井速度监测模块可以对钻探速度进行实时监测，当检测到钻探速度开始下降时，通过GPS定位模块将此时钻杆的深度传输到深度学习模块中，深度学习模块对隔水层的深度、蒸发量以及土壤湿度进行深度学习并建立“数据-水压”三维模型，此时“数据-水压”三维模型中的数据只有隔水层深度为变量，隔水层深度与地下水压之间呈正比，隔水层深度越深越说明地下水的压力越大，再将建立的“数据-水压”三维模型会与云端存储模块中以往的模型数据进行对比，进而对下方即将钻探到的地下水压进行估算，此时深度学习模块会将估算到的数据传输到警报模块中，警报模块对深度学习模块中得出的地下水压估值进行判断，当地下水压估值小于水压阈值时，则继续钻探；当地下水压估值大于水压阈值时，警报模块会发出警报，并紧急停止钻探同时对周围的工作人员进行疏散，避免地下水通过钻探通道喷涌而上，对周围的工作人员进行伤害；
同时在钻井的过程中通过水流取样模块可以将水样输送到水质检测模块中，然后通过水质检测模块对水质样品进行检测，水压检测模块在钻井过程中对钻探渗出的水压进行检测，同时也会对钻探到的地水压进行检测，水位检测模块和GPS定位模块配合使用可以对钻探时地下水流的位置进行识别；流量检测模块对钻探到的地下水流的流量进行检测，并且水质检测模块、水压检测模块、水位检测模块和流量检测模块的会将检测的数据实时同步到云端存储模块中，便于工作人员进行实时查看。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种地下水钻探监测系统，包括中央处理系统，其特征在于，所述中央处理系统的内部设置有地下水样检测系统和地下水压预测系统；
所述地下水压预测系统的内部包括GPS定位模块、温度检测模块、土壤湿度检测模块、钻井速度监测模块和深度学习模块，所述GPS定位模块与所述深度学习模块之间为通信连接，所述GPS定位模块对钻杆钻探的深度进行实时定位，并将钻探的深度数据传输到所述深度学习模块中，所述温度检测模块与所述深度学习模块之间为通信连接，所述温度检测模块对外部的地表温度进行实时检测，所述温度检测模块会将检测到的数据传输到所述深度学习模块中，所述土壤湿度检测模块与所述深度学习模块之间通信连接，所述土壤湿度检测模块在钻探过程中对周围土壤的湿度进行检测，所述土壤湿度检测模块将检测后的结果传输到所述深度学习模块中，所述钻井速度监测模块与所述深度学习模块之间通信连接，所述钻井速度监测模块对钻井过程中的钻井速度进行检测，所述钻井速度监测模块将钻井的实时速度传输到所述深度学习模块中；
所述深度学习模块在接收到温度检测模块和土壤湿度检测模块的数据后会进行深度学习，通过深度学习模块会将所述温度检测模块检测到的外界温度转换成蒸发量，然后通过土壤湿度检测模块中的数据，确定钻探下方是否存在地下水；
所述中央处理系统的内部还包括警报模块，所述警报模块与所述深度学习模块之间通信连接，所述中央处理系统的外部设置有云端存储模块；
所述深度学习模块在接收到GPS定位模块和钻井速度监测模块的数据后得到隔水层的钻探的深度，所述深度学习模块通过对蒸发量、土壤湿度以及隔水层深度的分析后会进行深度学习并建立“数据-水压”三维模型，所述深度学习模块建立的“数据-水压”三维模型会与所述云端存储模块中以往的模型数据进行对比，对下方的地下水压进行估算。
2.根据权利要求1所述的一种地下水钻探监测系统，其特征在于，所述地下水样检测系统的内部包括水流取样模块、水质检测模块水压检测模块、水位检测模块、流量检测模块，所述水流取样模块与所述水质检测模块之间通信连接，所述水流取样模块在钻井过程对周围的水流进行取样，所述水流取样模块会将取到的水质样品输送到所述水质检测模块中，所述水质检测模块对水质样品进行检测，同时所述水质检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述水质检测模块会将检测到的数据实时同步到所述云端存储模块中，所述水压检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述水压检测模块在钻井过程中对钻探时渗出的水压进行检测，同时所述水压检测模块也会对钻探到的地下水压进行检测，所述水压检测模块会将检测到的数据实时同步到所述云端存储模块中，所述水位检测模块与所述GPS定位模块之间通信连接，所述水位检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述水位检测模块会对钻井过程中的水流进行检测，所述水位检测模块检测到水流时会通过所述GPS定位模块识别出水流的位置，并且所述水位检测模块会将水位数据实时传输到所述云端存储模块中，所述流量检测模块与所述云端存储模块之间通信连接，所述流量检测模块对钻探到的地下水流的流量进行检测，所述流量检测模块将检测到的水流流量同步到所述云端存储模块中。
3.根据权利要求2所述的一种地下水钻探监测系统，其特征在于，所述深度学习模块会将对比得出的数据传输到所述警报模块中，所述警报模块对地下水压力进行判断，当地下水压力小于阈值时则继续钻探；当地下水压力大于阈值时会发出警报，并紧急停止钻探同时对周围的工作人员进行疏散。
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