CN115077597A - 一种地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置，涉及一种地勘及地下工程施工中观测孔自动化、多维度、长期化监测地下水、自动化检测、阈值报警的智能装置，其结构包括：数据储存及控制模块、数据传输及连接模块、测量单元模块。本发明操作使用便利，可实现长期对地下水进行实时监测，有效解决了在地勘及施工中对观测孔取样难、观测不及时、施工中地下水突变预警不及时等问题。
Description
技术领域
本发明涉及地勘以及地下工程施工中地下水监测领域，具体涉及一种地下水自动监测、预警的智能装置。
背景技术
无论是房建，还是公路、铁路，桥梁隧道等工程修建前，地勘工作都是必不可少的，也是各项工程前期环评、可行性、设计的基本依据。尤其是在地下工程中(包括地铁、隧道等) 的修建过程中，对于该区域的地下水的基本信息要求更高。目前，地质勘察中的长期观测孔则是有效了解地下水的有效途径，也是最为常用的方法，在城市中由于交通便利等观测起来较为方便，但是在野外由于交通、地表复杂环境等对于观测孔的长期观测则显得困难，有时候还会由于标记不明等原因导致观测孔不能够及时找到，造成观测不及时、数据不可靠等诸多问题。此外，在地下工程(如地铁车站开挖以及区间隧道掘进、穿山隧道等)施工过程中，周边地下水的影响十分大，水质、地下水位的变化等往往与工程的安全密切相关，通过对施工场地周边的地下水的观测，可为安全施工提供可靠的指导，也可为城市地下建筑的修建中有效预防工地周边建筑物因为施工地下水的抽排造成周边建筑物不均匀沉降提供第一手资料。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，使得在地勘中对于地下水的监测及取样更加快速准确，做到高效、规范操作，监测数据质量有保证。同时，对于地下水位、水质、流向、水温的变化及时监测预警，为保证施工安全提供一手资料。本发明提出了一种结构设计简单、合理，操作使用便利，能够解决地勘及施工中对于观测孔的监测、多次取样困难、效率低等问题，能极大的提高观测的效率、保证取样样品可靠、施工中地下水预警及时，同时大量节省人力，有效降低了监测成本，且具有重要的运用前景和实际意义的地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
上述的地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其结构包括：数据储存及控制模块、数据传输及连接模块、测量单元模块。数据储存及控制模块对数据进行储存、分析、判断，及时将异常情况报警，同时为整个测量系统提供电能；测量单元模块对观测孔中的水温、 TDS、PH值、流速、流向等进行测量；数据传输及连接模块起到连接和数据传输的作用。
所述地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据储的防水太阳能面板(101)和伸缩太阳能板(102)将太阳能转换为电能储存在蓄电池(104)中，保障整个系统的长期工作。其中，伸缩太阳能板(102)可调节高度和方向，可在灌木茂密的地方同样提供充足的电能；测量数据经过数据传输及连接带(201)首先传输到数据接收存储单元(108)，经处理分类后传输到数据分析单元(107)，然后将分析结果反馈给报警单元(106)，并根据设置的参数作出是否报警的判断，当水位报警器(202)断路时，则向报警单元(106)发出水位报警指令，当地下水的流速、流向、温度以及电导率、TDS、盐度超出设定的阀值，分别向报警单元(106)发出流速、流向、温度以及水质报警指令；控制界面(105)可对各项参数进行设置和数据拷贝接口，并在显示屏(103)显示。
所述地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据传输及连接模块(B)由数据传输及连接带(201)和水位报警器(202)组成，数据传输及连接带(201)由保护层(2011)、数据信号线(2012)组成，根据监测的需要在数据传输及连接带(201)一定的位置装有水位报警器(202)。测量单元模块(C)的测量信息通过数据传输及连接带(201)传输到数据接收存储单元(108)，当水位低于水位报警器(202)时，浮子(3011)随水位下降，带动活动导子(3013)下降，与固定导子(3014)脱离，导致该电路断路进而触发最低液位报警。数据传输及连接带(201)间隔一定的距离设置水位报警装置接口(2014),用于根据实际需要安装水位报警器(202)，水位报警装置接口(2014)内部有电极触条(2012)与水位报警器 (202)的导线相连将水位信息传输到地表数据接收存储单元(108)。水位报警装置接口(2014) 未使用时，在弹簧(20142)处于轻微压缩状态，使得两卡子(20140)紧密闭合，高弹性橡胶密封圈(20141)起到与两接触面之间的密切接触，增强防水性；当需要接入水位报警器(202) 时，拉动限位栓(20145)，尼龙线(20143)通过滑轮(20144)压缩弹簧(20142)使得卡子 (20140)上移，将水位报警器(202)固定端(3016)插入，同时将固定卡环(3015)与数据传输及连接带(201)绑扎牢固，以固定水位报警器(202)。
所述地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的测量单元模块(C)的保护层(302) 起到了保护内部零件的作用；流速及流向计(303)的转轴(3037)由双榫连接，接触点布满钢球(3035)减小接触面的摩阻力，使得流速及流向计(303)在微小的力作用下即可变换方向，带动流向计(3036)随水流方向而发生改变，转轴底部的活动电极接头(30371)通过导线(30364)与流向计(3036)的活动电极接头(30363)相连，流向计(3036)算转轴(3037)的转动而转动；流向计(3036)在永磁体(30361)的磁力吸引下，接触导体(30362)互接触而构成回路，实时显示所处的位置，根据位置的变化即可得出实时的水流方向的改变。流速计(3031)的涡轮(30311)随水流而转动，当水流速度大时，涡轮(30311)的转速也相应的增大，导致固定撞钉(303121)与活动电极撞钉(303122)之间的撞击时间减小，故通过记录一定时间内两撞钉之间的撞击次数即可得出流速。当固定撞钉(303121)与活动电极撞钉(303122)相撞时，导体弹簧(303125)压缩带动锥形耐磨触头(303126)上移而与电极板(303127)接触，构成回路产生电信号，放大器(3034)将该信号放大传输到数据接收存储单元(108)。温度计(304)实时测量地下水的温度并将相应的数值传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用；PH计(305)测量的地下水的PH值传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用；水质测量计(306) 则将地下水的电导率、TDS、盐都等数据传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置结构设计简单、合理，操作使用便利，能够解决地质勘察中在野外由于交通、地表复杂环境等对于观测孔的长期观测困难，有时候还会由于标记不明等原因导致观测孔不能够及时找到，造成观测不及时、数据不可靠等诸多问题。可运用于城市以及野外作业使得地勘工作中的地下水监测的效率得到极大提高，第一时间快速获得现场监测的第一手资料，成本相对较低，寿命周期长，可重复长效化使用，操作简便，具有重要的运用前景和实际意义，适宜推广使用。
附图说明
图1为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的总体布置图；
图2为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据传输及连接带大样图；
图3为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的测量模块大样图；
图4为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的流速、流向测量单元大样图；
图5为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的流速计构造示意图；
图6为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的流速计大样图1；
图7为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的流速计大样图2；
图8为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的流速、流向测量单元之转轴构造示意图；
图9为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的流速、流向测量单元之测向计构造示意图；
图10为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的水位计与数据传输及连接带连接构造示意图；
图11为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的水位计构造示意图；
图12为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的水位计限位卡槽构造示意图；
图13为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据传输及连接带之限位卡槽构造示意图；
图14为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据传输与连接带之限位卡槽原理示意图；
图15为本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据传输与连接带之限位卡槽之限位栓的大样图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。
如图1～图15所示，本发明地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置，包括数据储存及控制模块、数据传输及连接模块、测量单元模块。
该地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置分为地上和地下两部分，地上部分为数据储存及控制模块，地下部分为数据传输及连接模块、测量单元模块。数据储存及控制模块 (A)位于地上，对数据进行储存、分析、判断，及时将异常情况报警，同时为整个测量系统提供电能；测量单元模块(C)位于最下层，对观测孔中的水温、TDS、PH值、流速、流向等进行测量；数据传输及连接模块(B)位于数据储存及控制模块(A)和测量单元模块(C) 之间，起到连接和数据传输的作用。
该地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据储存及控制模块(A)，由防水太阳能面板(101)、伸缩太阳能板(102)、显示屏(103)、蓄电池(104)、控制界面(105)、报警单元(106)、数据分析单元(107)、数据接收存储单元(108)、固定架(109)以及数据传输及连接带储存箱(110)组成。
该地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据传输及连接模块(B)由数据传输及连接带(201)和水位报警器(202)组成，数据传输及连接带(201)由保护层(2011)、数据信号线(2012)、信号线末端绝缘体(2013)、水位报警装置接口(2014)、电极触条(2015)组成。水位报警器(202)由浮子(3011)、轻质绝缘体(3012)、活动导子(3013)、固定导子(3014)、固定卡环(3015)、插头(3016)组成。水位报警装置接口(2014)由弹簧(20142)、卡子(20140)、高弹性橡胶密封圈(20141)、拉动限位栓(20145)、尼龙线(20143)、滑轮(20144)组成。
该地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的测量单元模块(C)由保护层(302)、流速及流向计(303)、温度计(304)、PH计(305)、水质测量计(306)组成；流速及流向计(303)由流速计(3031)信号线(3032)保护层(3033)、放大器(3034)、钢球(3035)、流向计(3036)、转轴(3037)、接触电极(3038)组成；流速计(3031)由涡轮(30311)、固定撞钉(303121)、活动电极撞钉(303122)组成；活动电极撞钉(303122)由导体弹簧 (303125)、锥形耐磨触头(303126)和电极板(303127)组成；转轴(3037)由钢球(3035)、活动电极接头(30371)和导线(30364)组成；流向计(3036)由钢球(3035)、永磁体(30361)、接触导体(30362)、活动电极接头(30363)和导线(30364)组成；。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，包括：数据储存及控制模块、数据传输及连接模块、测量单元模块；
所述地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据储的防水太阳能面板(101)和伸缩太阳能板(102)将太阳能转换为电能储存在蓄电池(104)中，保障整个系统的长期工作；其中，伸缩太阳能板(102)可调节高度和方向，可在灌木茂密的地方同样提供充足的电能；
测量数据经过数据传输及连接带(201)首先传输到数据接收存储单元(108)，经处理分类后传输到数据分析单元(107)，然后将分析结果反馈给报警单元(106)，并根据设置的参数作出是否报警的判断，当水位报警器(202)断路时，则向报警单元(106)发出水位报警指令，当地下水的流速、流向、温度以及电导率、TDS、盐度超出设定的阀值，分别向报警单元(106)发出流速、流向、温度以及水质报警指令；控制界面(105)可对各项参数进行设置和数据拷贝接口，并在显示屏(103)显示；
所述地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的数据传输及连接模块(B)由数据传输及连接带(201)和水位报警器(202)组成，数据传输及连接带(201)由保护层(2011)、数据信号线(2012)组成，根据监测的需要在数据传输及连接带(201)一定的位置装有水位报警器(202)；测量单元模块(C)的测量信息通过数据传输及连接带(201)传输到数据接收存储单元(108)，当水位低于水位报警器(202)时，浮子(3011)随水位下降，带动活动导子(3013)下降，与固定导子(3014)脱离，导致该电路断路进而触发最低液位报警；数据传输及连接带(201)间隔一定的距离设置水位报警装置接口(2014),用于根据实际需要安装水位报警器(202)，水位报警装置接口(2014)内部有电极触条(2012)与水位报警器(202)的导线相连将水位信息传输到地表数据接收存储单元(108)；水位报警装置接口(2014)未使用时，在弹簧(20142)处于轻微压缩状态，使得两卡子(20140)紧密闭合，高弹性橡胶密封圈(20141)起到与两接触面之间的密切接触，增强防水性；当需要接入水位报警器(202)时，拉动限位栓(20145)，尼龙线(20143)通过滑轮(20144)压缩弹簧(20142)使得卡子(20140)上移，将水位报警器(202)固定端(3016)插入，同时将固定卡环(3015)与数据传输及连接带(201)绑扎牢固，以固定水位报警器(202)；
所述地下水自动监测、检测、预警的智能监测装置的测量单元模块(C)的保护层(302)起到了保护内部零件的作用；流速及流向计(303)的转轴(3037)由双榫连接，接触点布满钢球(3035)减小接触面的摩阻力，使得流速及流向计(303)在微小的力作用下即可变换方向，带动流向计(3036)随水流方向而发生改变，转轴底部的活动电极接头(30371)通过导线(30364)与流向计(3036)的活动电极接头(30363)相连，流向计(3036)算转轴(3037)的转动而转动；流向计(3036)在永磁体(30361)的磁力吸引下，接触导体(30362)互接触而构成回路，实时显示所处的位置，根据位置的变化即可得出实时的水流方向的改变；流速计(3031)的涡轮(30311)随水流而转动，当水流速度大时，涡轮(30311)的转速也相应的增大，导致固定撞钉(303121)与活动电极撞钉(303122)之间的撞击时间减小，故通过记录一定时间内两撞钉之间的撞击次数即可得出流速；当固定撞钉(303121)与活动电极撞钉(303122)相撞时，导体弹簧(303125)压缩带动锥形耐磨触头(303126)上移而与电极板(303127)接触，构成回路产生电信号，放大器(3034)将该信号放大传输到数据接收存储单元(108)；温度计(304)实时测量地下水的温度并将相应的数值传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用；PH计(305)测量的地下水的PH值传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用；水质测量计(306)则将地下水的电导率、TDS、盐都等数据传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用。
2.根据权利要求1所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述防水太阳能面板(101)和伸缩太阳能板(102)将太阳能转换为电能储存在蓄电池(104)中，伸缩太阳能板(102)可调节高度和方向，可在灌木茂密的地方同样提供充足的电能。
3.根据权利要求1所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，测量数据经过处理分类后传输到数据分析单元(107)，并将分析结果反馈给报警单元(106)，当水位报警器(202)断路时，则向报警单元(106)发出水位报警指令，当地下水的流速、流向、温度以及电导率、TDS、盐度超出设定的阀值，分别向报警单元(106)发出流速、流向、温度以及水质报警指令。
4.根据权利要求3所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述测量单元模块(C)的水位低于水位报警器(202)时，浮子(3011)随水位下降，带动活动导子(3013)下降，与固定导子(3014)脱离，导致该电路断路进而触发最低液位报警。
5.根据权利要求4所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，数据传输及连接带(201)间隔一定的距离设置水位报警装置接口(2014),用于根据实际需要安装水位报警器(202)，水位报警装置接口(2014)内部有电极触条(2012)与水位报警器(202)的导线相连将水位信息传输到地表数据接收存储单元(108)。
6.根据权利要求5所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，水位报警装置接口(2014)未使用时，在弹簧(20142)处于轻微压缩状态，使得两卡子(20140)紧密闭合，高弹性橡胶密封圈(20141)起到与两接触面之间的密切接触，增强防水性；当需要接入水位报警器(202)时，拉动限位栓(20145)，尼龙线(20143)通过滑轮(20144)压缩弹簧(20142)使得卡子(20140)上移，将水位报警器(202)固定端(3016)插入，同时将固定卡环(3015)与数据传输及连接带(201)绑扎牢固，以固定水位报警器(202)。
7.根据权利要求1所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述流速及流向计(303)的转轴(3037)由双榫连接，接触点布满钢球(3035)减小接触面的摩阻力，使得流速及流向计(303)在微小的力作用下即可变换方向，带动流向计(3036)随水流方向而发生改变，转轴底部的活动电极接头(30371)通过导线(30364)与流向计(3036)的活动电极接头(30363)相连，流向计(3036)算转轴(3037)的转动而转动。
8.根据权利要求6所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述流向计(3036)在永磁体(30361)的磁力吸引下，接触导体(30362)互接触而构成回路，实时显示所处的位置，根据位置的变化即可得出实时的水流方向的改变。
9.根据权利要求6所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述流速计(3031)的涡轮(30311)随水流而转动，当水流速度大时，涡轮(30311)的转速也相应的增大，导致固定撞钉(303121)与活动电极撞钉(303122)之间的撞击时间减小，故通过记录一定时间内两撞钉之间的撞击次数即可得出流速。
10.根据权利要求8所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述固定撞钉(303121)与活动电极撞钉(303122)相撞时，导体弹簧(303125)压缩带动锥形耐磨触头(303126)上移而与电极板(303127)接触，构成回路产生电信号，放大器(3034)将该信号放大传输到数据接收存储单元(108)。
11.根据权利要求6所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述温度计(304)实时测量地下水的温度并将相应的数值传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用。
12.根据权利要求6所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述PH计(305)测量的地下水的PH值传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用。
13.根据权利要求6所述的一种地下水自动监测、取样、预警的智能监测装置，其特征在于，所述水质测量计(306)则将地下水的电导率、TDS、盐都等数据传输到数据接收存储单元(108)中进行存储和供数据分析单元(107)调用。
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