CN115961937A - 一种井水位与井深测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种井水位与井深测量装置及其测量方法，涉及井内数据测量设备领域，包括：测量探头以及检测器，检测器一端与测量探头电连接，另一端与金属井壁或井旁土地连接，测量探头包括密封外壳、倾斜开关以及探针，倾斜开关设置在密封外壳内，且倾斜开关顶端通过电缆与检测器电连接，底端连接探针，探针穿过密封外壳并向外延伸；本发明中探针接触水面时，倾斜开关处于接通状态，依靠水的导电性形成与检测器接通的回路，检测器检测当前处于电路接通状态并给出提示，此时井内电缆长度即为井水位埋深，在密封外壳触底时，会发生自然倾倒，倾倒后倾斜开关处于断开状态，检测器检测当前处于电路断开状态并给出提示，此时井内电缆长度即为井深。

Description

一种井水位与井深测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及井内数据测量设备领域，特别是涉及一种井水位与井深测量装置及其测量方法。

背景技术

目前，水位测量方法可以分为测线测量和感应测量两种类型，其中测线测量方法包括测钟法、电流法、浮筒法和压力传感法四种类型；感应测量包括超声波法、雷达法和激光法三种。其中测线测量方法中的电流法原理基本都是利用电流法，靠水的导电性，形成电通路后提示探头入水，电流法采用测线测量方式，精度较高，结果直观可信，是传统的水位测量方式，也是目前水井测量的普遍方式。感应测量方式虽省时省力，便捷高效，但是存在测量误差大，成本高，不适合水井等较深的垂向测量的缺陷。

井深的测量较为困难，因为井深在水位之下，大多在几百米甚至上千米。目前井深测量主要采用人工感觉探头重量变化或者靠井底反作用力触发的机械触底开关探头，前者人工手感测量主要适用于100米以内的浅井，对于100米以下的深井，人工手感测量的精确度大大降低。

目前测量水位与测量井深的主要方式有分开放线测量方式以及一次放线测量方式，分开放线测量方式主要为分开的两套仪器，两套仪器分别测量水位以及井深，例如中国专利CN206091973U所公开的“一种井深测量装置”，利用水位探头的接线端子与绝缘导线的一端连接，绝缘导线的另一端连接信号指示盒的接线端子连接，通过电流法安全精确地用于深水井动、静水位的测量，方便携带，安全可靠，提高了测量的精确度，但只能测量水位不能测量井深数据；中国专利CN205898230U所公开的“一种便携式井深测量仪”，通过测线和传感器的连接，可以实现对井深的测量，但该装置不能测量水位数据，分开放线测量方式存在步骤繁琐，测量效率低下的问题。

一次放线测量方式就是在单次向井内放线的过程中，完成对水位以及井深的测量，例如中国专利CN207556618U“新型便携式不卡井的水位井深测量装置”，不仅可以测量井的水位，还可以准确测量井深，但对井深的测量需要人工的感觉，精确度低；中国专利CN107990941A“一种多功能水井测量装置”，利用测绳联合测绳计数器记录水位和井深数据，对井深的测量需要人工的感觉，精确度低。

而相较于上述人工手感测量井深的方式，机械触底开关探头测量井深具有较好的精确度，中国专利CN202229811U“水位井深一体探测仪”，主要利用模式转换开关和双模探头相连接，电源线和刻度线进行一体化布置，实现了对井深和水位的人工测量；中国专利CN201811417254“一种便携式地下水水位井深自动测量仪及测量方法”提出采用触碰井底形成一定电信号的探头测量井深，结合传统电流法测量水位，以上两种水位测量的原理均为探头入水后形成通路的方式，井深测量的原理均为探头触井底后，形成另一种电信号的通路，能够解决部分水井水位与井深的测量需求，但是实际应用中，由于水井井底为沉沙，且处于水中质地松软，探头前端的的撞杆开关有时在水底触底时沉入沙中回弹力不够不易被触发，所以导致测量不准确甚至测不到井深的问题，同时，以上电缆都是双芯电缆，制作成本较高。

因此人们亟需一种在一次放线完成水位及井深测量的基础上，提高测量精度的井水位与井深测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种井水位与井深测量装置及其测量方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过在长条形密封外壳内设置倾斜开关，在接触水面时，倾斜开关处于接通状态，此时依靠水的导电性形成接通的回路，实现对井水位埋深的测量，密封外壳触底时，自然倾倒，倾斜开关处于断开状态，电回路断开，实现对井深的测量，实现了在一次放线过程中完成水位及井深测量，而且利用倾斜开关倾倒断开的原理，消除了现有技术中撞杆开关沉入沙中的问题，提高了测量精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种井水位与井深测量装置，包括测量探头以及用于检测电路是否接通并具有提示功能的检测器，所述检测器一端与所述测量探头电连接，另一端与金属井壁或井旁土地连接，所述测量探头包括提供密封环境的密封外壳、倾斜状态下断开连接的倾斜开关以及探针，所述密封外壳呈竖向长条形，所述倾斜开关设置在所述密封外壳内，且所述倾斜开关顶端通过电缆与所述检测器电连接，底端连接所述探针，所述探针穿过所述密封外壳并向外延伸。

优选的，所述密封外壳的底部设置有若干个串联的第一配重块。

优选的，所述第一配重块呈球形，且所述第一配重块通过柔性绳与所述密封外壳的底部相连接。

优选的，所述电缆靠近所述密封外壳的部分穿设有若干个第二配重块。

优选的，所述第二配重块呈球形，所述密封外壳的顶部为弧形结构或锥形结构。

优选的，所述密封外壳底部设置有用于保护所述探针的保护壳，所述保护壳底端低于所述探针的底端，且所述保护壳上开设有连通内外的镂空透水孔。

优选的，所述密封外壳内填充有绝缘防水密封胶。

优选的，所述电缆上等间隔设置有若干个用于显示深度信息的深度标签。

优选的，所述井水位与井深测量装置还包括放线结构，所述放线结构包括均具有导电功能的支架、转动筒以及横轴，所述支架与地面接触的端部套设有绝缘套，所述电缆缠绕设置在所述转动筒上，且所述电缆远离所述密封外壳的一端与所述转动筒固定连接，所述转动筒转动设置在所述横轴上，所述横轴与所述支架连接，所述支架通过测线连接线与所述检测器连接，所述倾斜开关依次通过所述电缆、所述转动筒、所述横轴、所述支架以及所述测线连接线与所述检测器电连接。

本发明还提供一种井水位与井深测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：转动转动筒，逐渐利用电缆将测量探头放入井中；

S2：在探针接触到水面时，电缆、倾斜开关、探针、井水、金属井壁或井旁土地以及检测器形成回路，检测器检测当前回路通电，此时对应井口处电缆上的深度标签代表井水位埋深；

S3：继续下放电缆，当保护壳接触水底沉沙时，保护壳与密封外壳自然倾倒，倾倒过程中，倾斜开关断开，检测器所在电路断开，此时对应井口处电缆上的深度标签代表井深。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中通过电缆将测量探头下放到井中主要分为三个阶段，第一阶段为水面上方下行阶段，第二阶段为接触水面阶段，第三阶段为水中下行直至触底阶段，本装置通过在长条形密封外壳内设置倾斜开关，在第二阶段密封外壳底部伸出的探针接触水面时，此时测量探头受到重力影响，密封外壳内的倾斜开关处于垂直状态，即倾斜开关处于接通状态，依靠水的导电性形成与检测器接通的回路，检测器检测当前处于电路接通状态，通过计量当前放入电缆的长度，实现对井水位埋深的测量，在第三阶段密封外壳触底时，会发生自然倾倒，倾倒后倾斜开关处于断开状态，电回路断开，检测器检测当前处于电路断开状态，通过计量当前放入电缆的长度，实现对井深的测量，实现了在一次放线过程中完成水位及井深测量，而且利用倾斜开关倾倒断开的原理，消除了现有技术中撞杆开关沉入沙中的问题，提高了测量精度，而且只需单股电缆即可，节省成本。

2、本发明中在最底部的第一配重块触底后，若干个第一配重块会发生弯曲直至全部触底，第一配重弯曲至全部触底过程中带动密封外壳在第二配重块重力下发生倾斜，进一步提高测量的准确性。

3、本发明中将第二配重块设置为球形，而且密封外壳的顶部设置为弧形结构或锥形结构，可以有效避免在上提过程中与井内井内取水设施产生位置干涉而卡住的情况发生，保证上提的顺畅性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明井水位与井深测量装置的结构示意图；

图2为本发明测量探头的结构示意图；

其中，1、测量探头；2、检测器；3、水井；4、电缆；5、密封外壳；6、倾斜开关；7、探针；8、第二配重块；9、第一配重块；10、保护壳；11、镂空透水孔；12、深度标签；13、支架；14、转动筒；15、横轴；16、测线连接线；17、阻挡环；18、圆筒；19、转盘；20、绝缘套。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种井水位与井深测量装置及其测量方法，以解决现有技术存在的问题，通过在长条形密封外壳内设置倾斜开关，在接触水面时，倾斜开关处于接通状态，此时依靠水的导电性形成接通的回路，实现对井水位埋深的测量，密封外壳触底时，自然倾倒，倾斜开关处于断开状态，电回路断开，实现对井深的测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1所示，提供一种井水位与井深测量装置，包括测量探头1以及检测器2，检测器2用于检测电路是否接通并具有提示功能(数字提示、亮度提示或指针提示)，检测器2可选用提示表，提示表内安装源蜂鸣器、指示灯或者毫安电流表，提示表连接有9v干电池，用于提供电，当电路接通时，提示表蜂鸣声响起、指示灯亮起或者毫安电流表指针摆动，当电路断开时，提示表蜂鸣声停止、指示灯关闭或者毫安电流表指针归零且不再摆动，也可以直接采用万用表作为检测器2，当电路接通时，万用表产生数值提示，当电路断开时，万用表数值归零，检测器2一端与测量探头1电连接，另一端与金属井壁或井旁土地连接，测量探头1包括密封外壳5、倾斜开关6以及探针7，密封外壳5用于提供密封环境，通过密封胶封堵密封外壳5的周圈缝隙即可实现，密封外壳5采用圆筒结构，倾斜开关6选用在倾斜状态下断开连接的种类，密封外壳5呈竖向长条形，使其在触底时更容易发生倾倒，倾斜开关6垂直设置在密封外壳5内，且倾斜开关6顶端通过电缆4与检测器2电连接，底端连接探针7，探针7穿过密封外壳5并向外延伸，密封外壳5对应电缆4穿出以及探针7穿出的位置均利用密封胶进行密封处理，通过电缆4将测量探头1下放到水井3中主要分为三个阶段，第一阶段为水面上方下行阶段，第二阶段为接触水面阶段，第三阶段为水中下行直至触底阶段，本装置通过在长条形密封外壳5内设置倾斜开关6，在第二阶段密封外壳5底部伸出的探针7接触水面时，此时测量探头1受到重力影响，密封外壳5内的倾斜开关6处于垂直状态，即倾斜开关6处于接通状态，依靠水的导电性形成与检测器2接通的回路，检测器2检测当前处于电路接通状态，通过计量当前放入电缆4的长度，实现对井水位埋深的测量，在第三阶段密封外壳5触底时，会发生自然倾倒，倾倒后倾斜开关6处于断开状态，电回路断开，检测器2检测当前处于电路断开状态，通过计量当前放入电缆4的长度，实现对井深的测量，本装置实现了在一次放线过程中完成水位及井深测量，而且利用倾斜开关6倾倒断开的原理，消除了现有技术中撞杆开关沉入沙中不被触发的问题，提高了测量精度，而且只需单股电缆即可，节省成本。

密封外壳5的底部设置有若干个串联的第一配重块9，确保整体测量探头1与电缆4下放过程中的垂直度。

为了提高下放时的顺畅性，因此设置第一配重块9呈球形，且第一配重块9通过柔性绳与密封外壳5的底部相连接，第一配重块9具体的设置方式为：第一配重块9的中部开设有通孔，柔性绳(例如尼龙绳等)的端部通过自身绑定形成限位团，限位团的尺寸大于通孔尺寸不能穿过通孔，柔性绳远离限位团的一端依次穿过若干个第一配重块9的通孔与密封外壳5的底部胶接，或者在密封外壳5的底部设置环形连接扣，柔性绳远离限位团的一端与环形连接扣绑定连接，另外若干个第一配重块9触底时会产生弯曲，带动密封外壳5倾斜。

电缆4靠近密封外壳5的部分穿设有若干个第二配重块8，穿设的方式为：第二配重块8上开设有通孔，电缆4穿过通孔以及密封外壳5与内部的倾斜开关6连接，第二配重块8的设置不仅可以提高电缆4下放时的垂直度，而且在最底部的第一配重块9触底后，若干个第一配重块9会发生弯曲直至全部触底，若干个第一配重块9弯曲至全部触底过程中带动密封外壳5在第二配重块8重力下发生倾斜，进一步提高测量的准确性。

可以将第二配重块8设置为偏心穿孔结构，即第二配重块8的通孔偏离其中心设置，这样在第一配重块9触底时，能够更好的下压使密封外壳5倾斜。

由于水井3内自身存在井内取水设施例如管路以及电线等，因此设置第二配重块8呈球形，密封外壳5的顶部为弧形结构或锥形结构，也可以设置为弧形与锥形相结合的形状，即顶部设为弧形结构，弧形结构的外圈再设置锥形面，弧形结构或锥形结构提供导向功能，可以有效避免在上提过程中与井内取水设施产生位置干涉而卡住的情况发生，保证上提的顺畅性。

第一配重块9设置有若干个，第二配重块8与第一配重块9均可选用同等规格的穿孔铁珠。

密封外壳5底部设置有保护壳10，用于保护探针7，避免下放过程中探针7受到撞击而损伤，保护壳10底端低于探针7的底端，且保护壳10上开设有连通内外的镂空透水孔11，开设位置为保护壳10的周壁上，保护壳10的底部也可以选择设置镂空透水孔11，但是当底部没有镂空透水孔11时，需要设置周壁上的镂空透水孔11的底端低于探针7的底端，具体的，保护壳10通过螺栓与密封外壳5连接，或者保护壳10可由密封外壳5的周壁向下延伸形成，即保护壳10与密封外壳5一体设置。

在设置保护壳10的情况下，可将第一配重块9通过柔性绳与保护壳10的底部相连接。

为了提高测量的准确性，因此在密封外壳5内填充有绝缘防水密封胶，避免出现渗水进入密封外壳5内，导致密封外壳5倾倒时电路仍处于接通状态的情况出现。

为了便于观测电缆4的下放长度，在电缆4上等间隔设置有若干个用于显示深度信息的深度标签12。

为了提高下放电缆4时的便捷性，设置井水位与井深测量装置还包括放线结构，放线结构包括均具有导电功能的支架13、转动筒14以及横轴15，支架13由导电金属制成，且设计为三角形结构，提高支撑稳定性，三角形结构的底部以及顶部朝向一侧弯折形成U型结构，顶部可作为提手，提手处设置绝缘套，底部弯折处作为支脚，支架13与地面接触的端部即支架13的支脚套设有绝缘套20，电缆4缠绕设置在转动筒14上，且电缆4远离密封外壳5的一端与转动筒14利用卡箍固定连接，固定连接的同时电缆4内的导电线与转动筒14接触，转动筒14转动设置在横轴15上，横轴15与支架13连接，支架13通过测线连接线16与检测器2连接，倾斜开关6依次通过电缆4、转动筒14、横轴15、支架13以及测线连接线16与检测器2电连接。

横轴15远离与支架13连接的端部设置有阻挡环17，阻挡环17的外径大于转动筒14的内径，用于防止转动筒14的脱出。

阻挡环17通过螺栓可拆卸设置在横轴15上，便于在装置不使用时拆下转动筒14便捷转运。

也可以将转动筒14以及横轴15设置为类似辘轳的结构，即转动筒14与横轴15固定连接，横轴15的一端部通过导电轴承与支架13转动连接，且该端部穿出轴承与塑料摇把进行连接。

转动筒14包括中部的圆筒18以及两侧的转盘19，圆筒18以及靠近放线端的转盘19的材质为塑料，远离放线端的转盘19的材质为导电金属，以节省成本并减轻重量，圆筒18以及靠近放线端的转盘19为一体设置，圆筒18与远离放线端的转盘19胶连或螺栓连接，使用时通过转动靠近放线端的转盘19即可实现圆筒18的转动，进而实现放线和收线。

本发明还提供一种井水位与井深测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：将支架13架设在待测水井3的一旁并使转动筒14对应井口，转动转动筒14，逐渐利用电缆4将测量探头1放入井中；

S2：在探针7接触到水面时，电缆4、倾斜开关6、探针7、井水、金属井壁或井旁土地以及检测器2形成回路，检测器2检测当前回路通电，此时对应井口处的电缆4上的深度标签12代表井水位埋深，工作人员对其进行记录(由于在水中继续下放电路会持续通电，因此需要工作人员时刻注意检测器2的提示，提示瞬间为探针7接触到水面时)；

S3：继续下放电缆4，当保护壳10接触水底沉沙时，保护壳10与密封外壳5自然倾倒，倾倒过程中，倾斜开关6断开，检测器2所在电路断开，此时对应井口处电缆4上的深度标签12代表井深，工作人员对其进行记录(检测器2的提示消失瞬间为倾斜开关6断开时)。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种井水位与井深测量装置，其特征在于，包括测量探头以及用于检测电路是否接通并具有提示功能的检测器，所述检测器一端与所述测量探头电连接，另一端与金属井壁或井旁土地连接，所述测量探头包括提供密封环境的密封外壳、倾斜状态下断开连接的倾斜开关以及探针，所述密封外壳呈竖向长条形，所述倾斜开关设置在所述密封外壳内，且所述倾斜开关顶端通过电缆与所述检测器电连接，底端连接所述探针，所述探针穿过所述密封外壳并向外延伸。

2.根据权利要求1所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述密封外壳的底部设置有若干个串联的第一配重块。

3.根据权利要求2所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述第一配重块呈球形，且所述第一配重块通过柔性绳与所述密封外壳的底部相连接。

4.根据权利要求3所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述电缆靠近所述密封外壳的部分穿设有若干个第二配重块。

5.根据权利要求4所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述第二配重块呈球形，所述密封外壳的顶部为弧形结构或锥形结构。

6.根据权利要求1所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述密封外壳底部设置有用于保护所述探针的保护壳，所述保护壳底端低于所述探针的底端，且所述保护壳上开设有连通内外的镂空透水孔。

7.根据权利要求6所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述密封外壳内填充有绝缘防水密封胶。

8.根据权利要求1所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述电缆上等间隔设置有若干个用于显示深度信息的深度标签。

9.根据权利要求1所述的井水位与井深测量装置，其特征在于，所述井水位与井深测量装置还包括放线结构，所述放线结构包括均具有导电功能的支架、转动筒以及横轴，所述支架与地面接触的端部套设有绝缘套，所述电缆缠绕设置在所述转动筒上，且所述电缆远离所述密封外壳的一端与所述转动筒固定连接，所述转动筒转动设置在所述横轴上，所述横轴与所述支架连接，所述支架通过测线连接线与所述检测器连接，所述倾斜开关依次通过所述电缆、所述转动筒、所述横轴、所述支架以及所述测线连接线与所述检测器电连接。

10.一种井水位与井深测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：转动转动筒，逐渐利用电缆将测量探头放入井中；

S2：在探针接触到水面时，电缆、倾斜开关、探针、井水、金属井壁或井旁土地以及检测器形成回路，检测器检测当前回路通电，此时对应井口处电缆上的深度标签代表井水位埋深；

S3：继续下放电缆，当保护壳接触水底时，保护壳与密封外壳自然倾倒，倾倒过程中，倾斜开关断开，检测器所在电路断开，此时对应井口处电缆上的深度标签代表井深。

Images