CN113819978A - 一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，具体涉及地下水监测取样技术领域，包括：监测取样一体化装置，所述监测取样一体化装置悬于地下水监测井内；金属铸管，所述金属铸管固定在地下水监测井内壁；井上控制系统以及固定在金属铸管顶部用于封口的井盖和固定安装在金属铸管内壁的用于监测水位的水位监测装置。本发明所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，将监测取样一体化装置设于金属铸管内腔，将水体的监测和取样一体化设计，能够有效提高水体监测和取样的工作效率，同时该设计可以有效降使用成本和人工成本，同时可对三个不同深度的水体进行取样，并且能够保证取样的精确程度，避免了其他水层的水进行干扰。

Description

一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统

技术领域

本发明涉及地下水监测取样技术领域，特别涉及一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统。

背景技术

地下水是农业灌溉和居民用水的重要水源之一，其过度开采和污染在一定条件下可能会引起沼泽化、盐渍化、滑坡和地面下沉等，导致生态环境的破坏。由于断层基岩结构松散，孔隙率高是地下水运动的通道，也是地下水储存的场所，目前根据国土资源部调查，地下水的污染已经十分严重，甚至地表水都受到了不同程度的污染，对地下水进行全面的长期监控有助于有针对地对不同地方的地下水的采取不同的保护措施。

人类活动的日益频繁，使地下水污染加剧，地下水质量恶化。我国水资源短缺，资源型与水质型缺水同时制约着国民经济的发展和人民生活水平的提高，尤其是北方广大地区降水少，地表水稀缺，主要以地下水作为生活和生产水源。近年，污染造成的水质型缺水问题更日渐突显。因此，为防治地下水污染，开展地下水污染监测就尤为重要。

在进行地下水环境监测时，经常需要用到取样装置对地下水进行取样，现有的地下水取样方法大都是利用取样器放入地下井内部进行取样，而现有技术中，大多是将地下水的监测和取样分开进行，其需要用到不同的仪器，故此，在实际操作过程中，给工作人员带来了较为繁重的工作内容，其工作强度大，其现有的取样装置，不能针对低下水的不同深度进行同时取样，降低了取样的工作效率，有鉴于此，本发明人提出了一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，包括：

监测取样一体化装置，所述监测取样一体化装置悬于地下水监测井内，其包括顶板和依次固定安装在顶板下端的三个取样管以及固定安装在位于最下方的取样管下端的底板，所述顶板的上端中部固定安装有密封式井下控制箱和拉环，所述取样管的下部均开设有一贯通式流通腔，且该流通腔的顶壁均固定安装有温度传感器和水流速传感器，所述取样管内腔均设置有取样控制组件，所述密封式井下控制箱内设置有第二蓄电池和无线信息收发模块；

金属铸管，所述金属铸管固定在地下水监测井内壁，以对井壁进行保护避免其发生坍塌，且金属铸管的下部水平开设有三个内外贯通的竖直槽；

井上控制系统，所述井上控制系统包括安装箱，所述安装箱的外部固定安装有显示屏、电控开关和控制盒，所述控制盒内设置有主控制板和第一蓄电池，所述安装箱的下端面四角均固定安装有用于支撑整个井上控制系统的支撑脚，所述井上控制系统上端固定安装有箱盖，所述井上控制系统内设置有用于提升监测取样一体化装置的收卷组件；以及

固定在金属铸管顶部用于封口的井盖和固定安装在金属铸管内壁的用于监测水位的水位监测装置。

优选的，所述取样控制组件包括电动伸缩杆和固定板，所述固定板固定安装在取样管的一侧内腔上部，所述电动伸缩杆固定安装在固定板上端，且电动伸缩杆的输出端贯穿固定板延伸至其下方并固定安装有活动板，所述流通腔的一侧壁下部均固定安装有进水管，所述取样管内腔靠近进水管的一侧关于进水管对称固定安装有两个限位条，且两个限位条之间共同滑动安装有封板，所述封板固定安装在固定板下端。

优选的，所述进水管与取样管内腔相互连通，所述封板与两个限位条和取样管内壁的接触面均设置有密封垫圈。

优选的，所述金属铸管的内壁上部开设有一放置槽，所述金属铸管的内壁开设有两个竖直槽。

优选的，所述顶板的外表面两侧均固定安装有第一限位块，所述顶板和三个取样管的外表面均开设有竖直方向的滑槽，所述水位监测装置滑动连接在滑槽内，所述井盖的外表面位于滑槽正上方的位置开设有缺口，且缺口与滑槽的形状和尺寸均相同。

优选的，所述井盖的外表面对称固定安装有两个第二限位块，所述井盖的上端中部开设有通孔。

优选的，所述收卷组件包括收卷电机，所述收卷电机固定安装在安装箱的一侧壁，且收卷电机的输出端延伸至安装箱内并固定安装有轴辊，所述轴辊与安装箱转动连接在一起，且轴辊的外表面缠绕固定有钢丝绳，所述钢丝绳远离轴辊的一端穿过通孔与拉环固定在一起。

优选的，所述水位监测装置包括金属套管和标杆，所述金属套管内腔滑动安装有安装板，所述标杆固定安装在安装板上端中部，且标杆上端贯穿金属套管延伸至其上方，所述安装板下端固定安装有浮板，所述浮板和浮板中部共同开设有若干个上下穿通的排气口。

优选的，所述标杆的外表面刻有刻度线。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过设置有金属铸管和监测取样一体化装置，将监测取样一体化装置设于金属铸管内腔，实现水体的监测和取样的一体化设计，能够有效提高水体监测和取样的工作效率，同时该设计可以有效降地下水监测取样设备的使用成本和人工成本，实现监测和取样两用。

2、本发明中，通过设置有三个取样管，且取样管内设置有取样控制组件，可对三个不同深度的水体进行取样，并且能够保证取样的精确程度，避免了其他水层的水进行干扰，能够有助于工作人员获得更加准确的监测数据；利用水位监测装置，只需通过观察标杆暴露在地面以上的部分的长度，即可得出地下水位的实际高度，并且随着水位的改变，标杆暴露在地面以上的部分长度也随之改变，达到对水位进行实时监测的目的。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的井上控制系统的结构示意图；

图3为本发明的金属铸管的结构示意图；

图4为本发明的监测取样一体化装置的整体结构示意图；

图5为本发明的取样控制组件的安装位置示意图；

图6为本发明的井盖的整体结构示意图；

图7为本发明的水温监测装置的剖切示意图；

图8为本发明的工作原理模块图。

图中：1、井上控制系统；11、安装箱；12、显示屏；13、电控开关；14、控制盒；15、收卷组件；151、收卷电机；152、轴辊；153、钢丝绳；16、箱盖；17、支撑脚；2、金属铸管；21、放置槽；22、竖直槽；23、流通槽；3、监测取样一体化装置；30、第一限位块；31、顶板；32、取样管；33、密封式井下控制箱；34、拉环；35、底板；36、温度传感器；37、水流速传感器；38、滑槽；39、流通腔；4、水位监测装置；41、金属套管；42、标杆；43、安装板；44、浮板；45、排气口；5、井盖；51、通孔；52、缺口；53、第二限位块；6、取样控制组件；61、电动伸缩杆；62、活动板；63、进水管；64、限位条；65、封板；66、固定板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图4和图5所示，一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，包括：监测取样一体化装置3，监测取样一体化装置3悬于地下水监测井内，其包括顶板31和依次固定安装在顶板31下端的三个取样管32以及固定安装在位于最下方的取样管32下端的底板35，顶板31的上端中部固定安装有密封式井下控制箱33和拉环34，取样管32的下部均开设有一贯通式流通腔39，且该流通腔39的顶壁均固定安装有温度传感器36和水流速传感器37，取样管32内腔均设置有取样控制组件6；

本发明中温度传感器36采用品牌为：品高电子，型号为：PG-NB/310的无线温度传感器，用于监测地下水的温度，水流速传感器37采用品牌为：宏达尔、型号为：LS10-1A的沉入式地下水动态参数测量仪。

其中，取样控制组件6包括电动伸缩杆61和固定板66，固定板66固定安装在取样管32的一侧内腔上部，电动伸缩杆61固定安装在固定板66上端，且电动伸缩杆61的输出端贯穿固定板66延伸至其下方并固定安装有活动板62，流通腔39的一侧壁下部均固定安装有进水管63，取样管32内腔靠近进水管63的一侧关于进水管63对称固定安装有两个限位条64，且两个限位条64之间共同滑动安装有封板65，封板65固定安装在固定板66下端。

需要说明的是，本发明中，进水管63与取样管32内腔相互连通，封板65与两个限位条64和取样管32内壁的接触面均设置有密封垫圈，其能够有效保证取样管32与进水管63的连接处的密封性，在监测取样一体化装置3下降的过程中，能够有效避免地下水进入到取样管32内腔，另外，密封式井下控制箱33内设置有第二蓄电池和无线信息收发模块，三个取样管32中的电动伸缩杆61分别通过无线信号收发模块由控制盒14内的主控制板进行控制工作，其启动后，能够带动封板65实现对进水管63与取样管32之间的连接处的密封和开启，利用地下水自身的压强使其通过进水管63进入到取样管32内腔，进而控制进行取样。

在实践中，三个取样管32能够分别针对于不同深度地下水进行取样，并且能够保证取样的精确程度，避免了其他水层的水进行干扰，能够有助于工作人员获得更加准确的监测数据；而为了保证取样顺利，在实现可先对取样管32内腔进行抽气，略微降低其内部大气压强。

如图3所示，金属铸管2固定在地下水监测井内壁，以对井壁进行保护避免其发生坍塌，且金属铸管2的下部水平开设有三个内外贯通的竖直槽22；

需要说明的是，在本发明中，在对放置槽21进行安装时，需要对其外壁与监测井内壁之间进行灌浆，此为现有技术，此处不再作赘述，应当详细说明的是，在对放置槽21进行固定时，流通槽23的开口方向应当与地下水的流速方一致，以保证将其固定后不对地下水的流速产生影响而导致对水流速的监测效果不够准确。

如图2所示，井上控制系统1包括安装箱11，安装箱11的外部固定安装有显示屏12、电控开关13和控制盒14，控制盒14内设置有主控制板和第一蓄电池，安装箱11的下端面四角均固定安装有用于支撑整个井上控制系统1的支撑脚17，井上控制系统1上端固定安装有箱盖16，井上控制系统1内设置有用于提升监测取样一体化装置3的收卷组件15；

其中，收卷组件15包括收卷电机151，收卷电机151固定安装在安装箱11的一侧壁，且收卷电机151的输出端延伸至安装箱11内并固定安装有轴辊152，轴辊152与安装箱11转动连接在一起，且轴辊152的外表面缠绕固定有钢丝绳153，钢丝绳153远离轴辊152的一端穿过通孔51与拉环34固定在一起，能够看出的是，通过启动收卷电机151，其能够带动轴辊152转动，进而实现钢丝绳153的收卷和施放，而本发明中采用的收卷电机151为自带锁止机构的慢速电机，其在停止工作后，能够保持监测取样一体化装置3在金属铸管2内的高度不变。

如图3、图4和图6所示，顶板31的外表面两侧均固定安装有第一限位块30，顶板31和三个取样管32的外表面均开设有竖直方向的滑槽38，水位监测装置4滑动连接在滑槽38内，井盖5的外表面位于滑槽38正上方的位置开设有缺口52，且缺口52与滑槽38的形状和尺寸均相同；井盖5的外表面对称固定安装有两个第二限位块53，井盖5的上端中部开设有通孔51；

能够看出的是，通过第一限位块30、滑槽38和缺口52配合，能够使得整个监测取样一体化装置3在金属铸管2内壁进行滑动，并且保证监测取样一体化装置3的上下移动的过程中其自身不发生转动，从而能够使得流通腔39与流通槽23始终相对。

如图7所示，水位监测装置4包括金属套管41和标杆42，金属套管41内腔滑动安装有安装板43，标杆42固定安装在安装板43上端中部，且标杆42上端贯穿金属套管41延伸至其上方，安装板43下端固定安装有浮板44，浮板44和浮板44中部共同开设有若干个上下穿通的排气口45。

应当说明的是，标杆42的外表面刻有刻度线，而通过设置有浮板44，能够使得浮板44和安装板43始终漂浮在水面上，利用排气口45能够保持金属套管41内腔位于安装板43和浮板44上下两部分的压强相等，而本发明中标杆42的长度是已知的，在实践时，只需通过观察标杆42暴露在地面以上的部分的长度，即可得出地下水位的实际高度，并且随着水位的改变，标杆42暴露在地面以上的部分长度也随之改变，达到对水位进行实时监测的目的。

应当注意的是，本发明在实际安装时，首先进行钻井，对井上控制系统1进行安装时，需要保证井上控制系统1始终位于地下水监测井正上方，同时，金属铸管2固定在监测井内壁，并且在对金属铸管2进行安装时，保证流通槽23的方向始终与水流方向相同，而监测取样一体化装置3在进入到金属铸管2内以后，三个流通腔39完全与三个流通槽23保持重合，流通腔39的位置可具体通过收卷电机151进行控制，由于流通槽23的深度是已知的，侧通过控制施放钢丝绳153的长度即可控制监测取样一体化装置3在金属铸管2内腔的实际高度。

综上，本发明的工作原理为：

本发明在对地下水进行监测时：

如图8所示，利用第一蓄电池为井上控制系统1进行供电，通过第二蓄电池为监测取样一体化装置3以及取样控制组件6进行供电，温度传感器36和水流速传感器37工作，获取地下水的温度和流速信息，将其测得的数据利用无线信号收发模块传递至主控制板，然后再由主控制板将该信息利用显示屏12进行显示，以便于工作人员实时观察获取监测数据；

本发明在进行取样时：

利用电控开关13发出控制信号，控制主板将该控制信号利用无线信号收发模块分别传递至三个电动伸缩杆61，然后通过电动伸缩杆61提起封板65，使得封板65从进水管63与取样管32的连接处脱离，此时由于地下水自身的压强大于原本取样管32内腔的压强，地下水即可经过进水管63进入到取样管32内腔进行储存，实现水体的取样，三个不同高度的取样管32可对三个不同深度的水体进行取样，其工作效率更高。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于，包括：

监测取样一体化装置（3），所述监测取样一体化装置（3）悬于地下水监测井内，其包括顶板（31）和依次固定安装在顶板（31）下端的三个取样管（32）以及固定安装在位于最下方的取样管（32）下端的底板（35），所述顶板（31）的上端中部固定安装有密封式井下控制箱（33）和拉环（34），所述取样管（32）的下部均开设有一贯通式流通腔（39），且该流通腔（39）的顶壁均固定安装有温度传感器（36）和水流速传感器（37），所述取样管（32）内腔均设置有取样控制组件（6），所述密封式井下控制箱（33）内设置有第二蓄电池和无线信息收发模块；

金属铸管（2），所述金属铸管（2）固定在地下水监测井内壁，以对井壁进行保护避免其发生坍塌，且金属铸管（2）的下部水平开设有三个内外贯通的竖直槽（22）；

井上控制系统（1），所述井上控制系统（1）包括安装箱（11），所述安装箱（11）的外部固定安装有显示屏（12）、电控开关（13）和控制盒（14），所述控制盒（14）内设置有主控制板和第一蓄电池，所述安装箱（11）的下端面四角均固定安装有用于支撑整个井上控制系统（1）的支撑脚（17），所述井上控制系统（1）上端固定安装有箱盖（16），所述井上控制系统（1）内设置有用于提升监测取样一体化装置（3）的收卷组件（15）；以及

固定在金属铸管（2）顶部用于封口的井盖（5）和固定安装在金属铸管（2）内壁的用于监测水位的水位监测装置（4）。

2.根据权利要求1所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述取样控制组件（6）包括电动伸缩杆（61）和固定板（66），所述固定板（66）固定安装在取样管（32）的一侧内腔上部，所述电动伸缩杆（61）固定安装在固定板（66）上端，且电动伸缩杆（61）的输出端贯穿固定板（66）延伸至其下方并固定安装有活动板（62），所述流通腔（39）的一侧壁下部均固定安装有进水管（63），所述取样管（32）内腔靠近进水管（63）的一侧关于进水管（63）对称固定安装有两个限位条（64），且两个限位条（64）之间共同滑动安装有封板（65），所述封板（65）固定安装在固定板（66）下端。

3.根据权利要求2所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述进水管（63）与取样管（32）内腔相互连通，所述封板（65）与两个限位条（64）和取样管（32）内壁的接触面均设置有密封垫圈。

4.根据权利要求1所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述金属铸管（2）的内壁上部开设有一放置槽（21），所述金属铸管（2）的内壁开设有两个竖直槽（22）。

5.根据权利要求1所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述顶板（31）的外表面两侧均固定安装有第一限位块（30），所述顶板（31）和三个取样管（32）的外表面均开设有竖直方向的滑槽（38），所述水位监测装置（4）滑动连接在滑槽（38）内，所述井盖（5）的外表面位于滑槽（38）正上方的位置开设有缺口（52），且缺口（52）与滑槽（38）的形状和尺寸均相同。

6.根据权利要求1所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述井盖（5）的外表面对称固定安装有两个第二限位块（53），所述井盖（5）的上端中部开设有通孔（51）。

7.根据权利要求6所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述收卷组件（15）包括收卷电机（151），所述收卷电机（151）固定安装在安装箱（11）的一侧壁，且收卷电机（151）的输出端延伸至安装箱（11）内并固定安装有轴辊（152），所述轴辊（152）与安装箱（11）转动连接在一起，且轴辊（152）的外表面缠绕固定有钢丝绳（153），所述钢丝绳（153）远离轴辊（152）的一端穿过通孔（51）与拉环（34）固定在一起。

8.根据权利要求1所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述水位监测装置（4）包括金属套管（41）和标杆（42），所述金属套管（41）内腔滑动安装有安装板（43），所述标杆（42）固定安装在安装板（43）上端中部，且标杆（42）上端贯穿金属套管（41）延伸至其上方，所述安装板（43）下端固定安装有浮板（44），所述浮板（44）和浮板（44）中部共同开设有若干个上下穿通的排气口（45）。

9.根据权利要求8所述的一种生态环境监测用地下水取样监测一体化系统，其特征在于：所述标杆（42）的外表面刻有刻度线。

Images