CN116163714B - 一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水位测量技术领域，尤其涉及一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，包括：探测模块，用以对地热井井下的水位进行测量；供电模块，包括与所述环形发射器通过充电线路相连的以对环形发射器供电的电池以及与所述电池通过导线相连的且与设置于若干环形发射器圆心位置的电缆互相配合以形成感应电流的感应线圈；气囊模块，用以使环形发射器漂浮在水面上；中控模块，其分别与所述探测模块和所述供电模块相连，用以根据设置于井口上方的视觉检测器检测到的所述电缆的总长度对电缆在环形发射器周围的电压损耗进行预估并根据电压损耗预估量将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长。本发明实现了水位测量稳定性和准确性的提高。

Description

一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪
技术领域
本发明涉及水位测量技术领域，尤其涉及一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪。
背景技术
现有技术中对水位测量的系统或装置的测量的精准性和稳定性有待提高，尤其对于封闭条件下的水位监测难以做到智能化和准确。
中国专利公开号：CN109139116A公开了一种井下应急水位监测系统，包括置于井场的监视器、控制面板、缠绕着电缆的绞车，以及置于井下的测量探头；还包括鱼漂测深装置，测量探头通过电缆连接控制面板，监视器连接控制面板，鱼漂测深装置置于测量探头镜头前，并连接在测量探头上，并提供一种采用该系统的方法。本发明的有益效果：通过本系统实现实时检测水位高度，并绘制水位随时间变化趋势图，对矿井突水量的定性和定量评价，提前预判矿井突水情况和抢险堵水效果，为提前安排煤矿各项工作提供帮助，提高了工作效率和监测的连续性。由此可见，所述井下应急水位监测系统存在由于电缆入井的长度不同反映出的电压损耗不同对供电稳定性的影响，以及气囊模块的倾斜浮动导致的电磁感应磁通量不稳定对水位测量稳定性造成影响的问题。
发明内容
为此，本发明提供一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，用以克服现有技术中的由于电缆入井的长度不同反映出的电压损耗不同对供电稳定性的影响，以及气囊模块的倾斜浮动导致的电磁感应磁通量不稳定对水位测量稳定性造成影响的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，包括：探测模块，用以对地热井井下的水位进行测量，包括用以发射对应频率的电磁波信号的若干环形发射器、设置于所述环形发射器上方的以对环形发射器发送的信号进行接收的信号接收探头；供电模块，其与所述探测模块相连，包括与所述环形发射器通过充电线路相连的以对环形发射器供电的电池以及与所述电池通过导线相连的且与设置于若干环形发射器圆心位置的电缆互相配合以形成感应电流的感应线圈；气囊模块，其径向设置于所述环形发射器外侧，用以使环形发射器漂浮在水面上；中控模块，其分别与所述探测模块和所述供电模块相连，用以根据设置于井口上方的视觉检测器检测到的所述电缆的总长度对电缆在环形发射器周围的电压损耗进行预估并根据电压损耗预估量将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，以及，根据若干环形发射器的信号传输时长的方差将水位检测值调节至对应水位检测值，以及，在气囊模块发生浮动时根据感应线圈的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内。
进一步地，所述中控模块根据信号接收探头的信号接收延迟时长确定当前段电缆的电压损耗是否在允许范围内的三类判定方式，其中，
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一延迟时长条件判定当前段电缆的电压损耗在允许范围内并控制信号接收探头继续对信号进行接收；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二延迟时长条件判定当前段电缆的电压损耗超出允许范围，控制设置于井口上方的视觉检测器对电缆的总长度进行检测并根据检测结果对电缆在若干环形发射器周围的电压损耗进行预估；
第三类判定方式为，所述中控模块在预设第三延迟时长条件初步判定若干环形发射器存在信号阻挡，调用单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量以对环形发射器是否出现信号阻挡进行二次判定；
其中，所述预设第一延迟时长条件为T≤T1；所述预设第二延迟时长条件为T1＜T≤T2；所述预设第三延迟时长条件为T＞T2；其中，T2为预设第二信号延迟时长，T1＜T2。
进一步地，所述中控模块在预设第二延迟时长条件根据所述视觉检测器检测到的所述电缆的总长度对电缆在环形发射器周围的电压损耗进行预估并判定是否对水位检测时刻的补偿时长进行调节，其中，
电压损耗预估量的计算公式为：
其中，Ux为电压损耗预估量，La为电缆总长度，Lb为环形发射器与潜水泵的距离，U0为单位长度的电压损耗；
若Ux≤Ux0，所述中控模块判定电压损耗预估量在允许范围内并不对水位检测时刻补偿时长进行调节；
若Ux＞Ux0，所述中控模块判定电压损耗预估量超出允许范围，通过计算电压损耗预估量Ux与预设电压损耗允许量Ux0的差值△Ux将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，设定△Ux=Ux-Ux0。
进一步地，所述中控模块根据电压损耗预估量Ux与预设电压损耗允许量Ux0的差值确定针对水位检测时刻的补偿时长的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一电压损耗差值条件判定不对所述水位检测时刻进行补偿计算；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二电压损耗差值条件判定使用预设第一补偿时长调节系数将所述水位检测时刻补偿时长调高至第一补偿时长；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三电压损耗差值条件判定使用预设第二补偿时长调节系数将所述水位检测时刻补偿时长调高至第二补偿时长；
其中，所述预设第一电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值小于等于预设第一电压损耗差值；所述预设第二电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值大于预设第一电压损耗差值且小于等于预设第二电压损耗差值；所述预设第三电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值大于预设第二电压损耗差值；
其中，预设第一电压损耗差值小于预设第二电压损耗差值，预设第一补偿时长调节系数小于预设第二补偿时长调节系数。
进一步地，所述中控模块在预设第三延迟时长条件根据单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量确定环形发射器是否出现信号阻挡的三类二次判定方式，其中，
第一类二次判定方式为，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件初步判定气囊模块的浮动对信号接收产生了影响，调用若干环形发射器的信号传输时长对信号传输时长的方差进行计算并根据计算结果对气囊模块的浮动对信号接收是否产生了影响进行二次判定；
第二类二次判定方式为，所述中控模块在预设第二信号种类数量条件二次判定所述环形发射器出现信号阻挡，并发出针对井下异物的排查通知；
第三类二次判定方式为，所述中控模块在预设第三信号种类数量条件二次判定环形发射器未出现信号阻挡；
其中，所述预设第一信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量小于等于预设第一信号种类数量；所述预设第二信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量大于预设第一信号种类数量且小于等于预设第二信号种类数量；所述预设第三信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量大于预设第二信号种类数量；
其中，预设第一信号种类数量小于预设第二信号种类数量。
进一步地，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器的信号传输时长的方差确定气囊模块的浮动对信号接收的影响是否在允许范围的两类二次判定方式，其中，
第一类影响二次判定方式为，所述中控模块在预设第一方差条件判定气囊模块的浮动对信号接收的影响在允许范围内；
第二类影响二次判定方式为，所述中控模块在预设第二方差条件判定气囊模块的浮动对信号接收的影响超出允许范围，通过计算若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值将水位检测值调节至对应水位检测值；
其中，所述预设第一方差条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差小于等于预设传输时长方差；所述预设第二方差条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差大于预设传输时长方差。
进一步地，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，其中，
第一类水位调节方式为，所述中控模块在预设第一传输时长方差差值条件判定不对所述水位检测值进行调节；
第二类水位调节方式为，所述中控模块在预设第二传输时长方差差值条件判定使用预设第二水位检测值调节系数将所述水位检测值调降至第一水位检测值；
第三类水位调节方式为，所述中控模块在预设第三传输时长方差差值条件判定使用预设第一水位检测值调节系数将所述水位检测值调降至第二水位检测值；
其中，预设第一水位检测值调节系数小于预设第二水位检测值调节系数。
进一步地，所述预设第一传输时长方差差值条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值小于等于预设第一传输时长方差差值；
所述预设第二传输时长方差差值条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值大于预设第一传输时长方差差值且小于等于预设第二传输时长方差差值；
所述预设第三传输时长方差差值条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值大于预设第二传输时长方差差值；
其中，预设第一传输时长方差差值小于预设第二传输时长方差差值。
进一步地，所述中控模块在气囊模块发生浮动时对单位周期内的感应线圈的感生电压的损耗量进行预估并根据预估的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内，其中，所述浮动电压预估损耗量的计算公式为：
其中，Uc为浮动电压预估损耗量，tn为第n个环形发射器的信号传输时长，Tn为第n个环形发射器的信号传输时长的持续时长，k为单位磁通面积电压转换系数，Um0为单位时间内的单位磁通感生电压；
若Uc≤Uc0，所述中控模块判定供电模块的稳定性在允许范围内并控制探测模块继续进行水位探测；
若Uc＞Uc0，所述中控模块判定供电模块的稳定性低于允许范围并发出针对供电模块和气囊模块的检查检修通知；
其中，Uc0为预设浮动电压预估损耗量。
进一步地，所述气囊模块的下方设置有底托，且，气囊模块的环形中心的直径大于泵管和电缆直径之和且小于潜水泵外径，以及，气囊模块的外直径小于井筒直径。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述测量仪通过设置的探测模块、供电模块、气囊模块以及中控模块，通过根据设置于井口上方的视觉检测器检测到的所述电缆的总长度对电缆在环形发射器周围的电压损耗进行预估并根据电压损耗预估量将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，降低了由于电缆入井的长度不同反映出的电压损耗不同对供电稳定性的影响，以及气囊模块的倾斜浮动导致的电磁感应磁通量不稳定对水位测量稳定性造成的影响；通过根据若干环形发射器的信号传输时长的方差将水位检测值调节至对应水位检测值，信号传输时长方差反映出了环形发射器在水面上的浮动程度，降低了由于对环形发射器在水面上浮动程度的检测不精准导致的水位检测准确性下降的影响；通过在气囊模块发生浮动时根据感应线圈的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内，降低了由于在气囊模块发生浮动时对感应线圈与电缆之间的磁通量产生的影响进而对供电稳定性的影响，实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
本发明所述测量仪通过设置的预设第一信号延迟时长和预设第二信号延迟时长，通过根据信号接收探头的信号接收延迟时长确定当前段电缆的电压损耗是否在允许范围内的三类判定方式，降低了由于对信号接收延迟时长反映出的电缆电压损耗的情况的不精准识别导致的水位检测稳定性降低的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述测量仪通过根据所述视觉检测器检测到的所述电缆的总长度对电缆在环形发射器周围的电压损耗进行预估并判定是否对水位检测时刻的补偿时长进行调节，降低了由于对电压损耗的识别不精准导致的水位检测稳定性降低的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置预设第一电压损耗差值和预设第二电压损耗差值以及预设第一补偿时长调节系数和预设第二补偿时长调节系数，通过根据电压损耗预估量与预设电压损耗允许量的差值确定针对水位检测时刻的补偿时长的三类调节方式，降低了由于对水位检测时刻的补偿时长的调节的不精准对于水位检测精准性的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设第一信号种类数量和预设第二信号种类数量，通过根据单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量确定环形发射器是否出现信号阻挡的三类二次判定方式，降低了由于对环形发射器是否受到信号阻挡的不精准判定对水位检测的精准性的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设传输时长方差，以及通过根据若干环形发射器的信号传输时长的方差确定气囊模块的浮动对信号接收的影响是否在允许范围的两类二次判定方式，降低了由于气囊模块的浮动对信号接收的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设第一水位检测值调节系数和预设第二水位检测值调节系数，通过根据若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，降低了由于若干环形发射器的不同浮动范围导致的水位测量精准性下降的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设第一传输时长方差差值和预设第二传输时长方差差值，通过对传输时长方差差值的特异性设置，提高了对水位检测值的精准调节能力，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述装置通过设置的预设浮动电压预估损耗量和针对浮动电压预估损耗量的计算公式，通过在气囊模块发生浮动时对单位周期内的感应线圈的感生电压的损耗量进行预估并根据预估的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内，降低了由于对供电模块的稳定性的判定不精准导致的水位检测稳定性降低的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的环形直径设计为大于泵管和电缆直径之和，以保证能够水位下降时环形随之下降不受被泵管及电缆的阻挡；同时环形直径设计为小于最下部的潜水泵外径，保证起出井内潜水设备时气囊模块随潜水泵起出外直径略小于井筒直径，气囊内径下部设计底托保证环形发射器不从其中空部分掉落，同时，气囊部分外径小于井筒直径能够充分保证置于其内部的环形发射器始终保持居中，不与泵管或电缆产生摩擦。
附图说明
图1为本发明实施例地热井井口封闭条件下无线水位测量仪的整体结构示意图；
图2为本发明实施例地热井井口封闭条件下无线水位测量仪的气囊模块与供电模块以及部分探测模块的立体图；
图3为本发明实施例地热井井口封闭条件下无线水位测量仪的整体结构框图；
图4为本发明实施例地热井井口封闭条件下无线水位测量仪的探测模块与中控模块连接的连接框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2、图3及图4所示，其分别为本发明实施例地热井井口封闭条件下无线水位测量仪的整体结构示意图、气囊模块(7)与供电模块以及部分探测模块的立体图、整体结构框图以及探测模块与中控模块连接的连接框图。本发明实施例一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，包括：
探测模块，用以对地热井井下的水位进行测量，包括用以发射对应频率的电磁波信号的若干环形发射器(3)、设置于所述环形发射器(3)上方的以对环形发射器(3)发送的信号进行接收的信号接收探头(1)；
供电模块，其与所述探测模块相连，包括与所述环形发射器(3)通过充电线路(10)相连的以对环形发射器(3)供电的电池(8)以及与所述电池(8)通过导线相连的且与设置于若干环形发射器(3)圆心位置的电缆(4)互相配合以形成感应电流的感应线圈(9)；
气囊模块(7)，其径向设置于所述环形发射器(3)外侧，用以使环形发射器(3)漂浮在水面上；
中控模块，其分别与所述探测模块和所述供电模块相连，用以根据设置于井口上方的视觉检测器检测到的所述电缆(4)的总长度对电缆(4)在环形发射器(3)周围的电压损耗进行预估并根据电压损耗预估量将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，以及，根据若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差将水位检测值调节至对应水位检测值，以及，在气囊模块(7)发生浮动时根据感应线圈(9)的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内。
具体而言，所述气囊模块(7)下方设置有潜水泵(5)，所述潜水泵(5)上方设置有泵管和电缆(4)；所述信号接收探头上方还设置有显示组件(6)，用以对水位进行显示；所述信号接收探头下方的井内侧壁上设置有套管(2)，用以提供稳定井式结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述测量仪通过设置的探测模块、供电模块、气囊模块(7)以及中控模块，通过根据设置于井口上方的视觉检测器检测到的所述电缆(4)的总长度对电缆(4)在环形发射器(3)周围的电压损耗进行预估并根据电压损耗预估量将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，降低了由于电缆(4)入井的长度不同反映出的电压损耗不同对供电稳定性的影响，以及气囊模块(7)的倾斜浮动导致的电磁感应磁通量不稳定对水位测量稳定性造成的影响；通过根据若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差将水位检测值调节至对应水位检测值，信号传输时长方差反映出了环形发射器(3)在水面上的浮动程度，降低了由于对环形发射器(3)在水面上浮动程度的检测不精准导致的水位检测准确性下降的影响；通过在气囊模块(7)发生浮动时根据感应线圈(9)的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内，降低了由于在气囊模块(7)发生浮动时对感应线圈(9)与电缆(4)之间的磁通量产生的影响进而对供电稳定性的影响，实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请参阅图1和图2所示，所述中控模块根据信号接收探头(1)的信号接收延迟时长确定当前段电缆(4)的电压损耗是否在允许范围内的三类判定方式，其中，
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一延迟时长条件判定当前段电缆(4)的电压损耗在允许范围内并控制信号接收探头(1)继续对信号进行接收；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二延迟时长条件判定当前段电缆(4)的电压损耗超出允许范围，控制设置于井口上方的视觉检测器对电缆(4)的总长度进行检测并根据检测结果对电缆(4)在若干环形发射器周围的电压损耗进行预估；
第三类判定方式为，所述中控模块在预设第三延迟时长条件初步判定若干环形发射器(3)存在信号阻挡，调用单位周期内信号接收探头(1)接收到的信号种类数量以对环形发射器(3)是否出现信号阻挡进行二次判定；
其中，所述预设第一延迟时长条件为T≤T1；所述预设第二延迟时长条件为T1＜T≤T2；所述预设第三延迟时长条件为T＞T2；其中，T2为预设第二信号延迟时长，T1＜T2。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设第一信号延迟时长和预设第二信号延迟时长，通过根据信号接收探头(1)的信号接收延迟时长确定当前段电缆(4)的电压损耗是否在允许范围内的三类判定方式，降低了由于对信号接收延迟时长反映出的电缆(4)电压损耗的情况的不精准识别导致的水位检测稳定性降低的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请参阅图1和图2所示，所述中控模块在预设第二延迟时长条件根据所述视觉检测器检测到的所述电缆(4)的总长度对电缆(4)在环形发射器(3)周围的电压损耗进行预估并判定是否对水位检测时刻的补偿时长进行调节，其中，
电压损耗预估量的计算公式为：
其中，Ux为电压损耗预估量，La为电缆(4)总长度，Lb为环形发射器(3)与潜水泵的距离，U0为单位长度的电压损耗；
若Ux≤Ux0，所述中控模块判定电压损耗预估量在允许范围内并不对水位检测时刻补偿时长进行调节；
若Ux＞Ux0，所述中控模块判定电压损耗预估量超出允许范围，通过计算电压损耗预估量Ux与预设电压损耗允许量Ux0的差值△Ux将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，设定△Ux=Ux-Ux0。
具体而言，环形发射器与潜水泵的距离通过视觉检测器检测到电缆(4)的入井总长度减去环形发射器与井口的距离求得；水位的具体测量方式为，计算环形发射器发射的信号的传输时长与信号传输速率相乘并根据相乘结果加上气囊模块的厚度即为水位测量值。
进一步地，本发明所述测量仪通过根据所述视觉检测器检测到的所述电缆(4)的总长度对电缆(4)在环形发射器(3)周围的电压损耗进行预估并判定是否对水位检测时刻的补偿时长进行调节，降低了由于对电压损耗的识别不精准导致的水位检测稳定性降低的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请参阅图1和图2以及图3所示，所述中控模块根据电压损耗预估量Ux与预设电压损耗允许量Ux0的差值确定针对水位检测时刻的补偿时长的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一电压损耗差值条件判定不对所述水位检测时刻进行补偿计算；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二电压损耗差值条件判定使用预设第一补偿时长调节系数将所述水位检测时刻补偿时长调高至第一补偿时长；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三电压损耗差值条件判定使用预设第二补偿时长调节系数将所述水位检测时刻补偿时长调高至第二补偿时长；
其中，所述预设第一电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值小于等于预设第一电压损耗差值；所述预设第二电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值大于预设第一电压损耗差值且小于等于预设第二电压损耗差值；所述预设第三电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值大于预设第二电压损耗差值；
其中，预设第一电压损耗差值小于预设第二电压损耗差值，预设第一补偿时长调节系数小于预设第二补偿时长调节系数。
具体而言，预设第一电压损耗差值记为△Ux1，预设第二电压损耗差值记为△Ux2，预设第一补偿时长调节系数记为β1，预设第二补偿时长调节系数记为β2，水位检测时刻补偿时长记为R0，其中，1＜β1＜β2，△Ux1＜△Ux2，调节后的对应补偿时长记为R’，设定R’=R0×βj，其中，βj为预设第j补偿时长调节系数，设定j=1，2。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置预设第一电压损耗差值和预设第二电压损耗差值以及预设第一补偿时长调节系数和预设第二补偿时长调节系数，通过根据电压损耗预估量与预设电压损耗允许量的差值确定针对水位检测时刻的补偿时长的三类调节方式，降低了由于对水位检测时刻的补偿时长的调节的不精准对于水位检测精准性的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请参阅图1和图2所示，所述中控模块在预设第三延迟时长条件根据单位周期内信号接收探头(1)接收到的信号种类数量确定环形发射器(3)是否出现信号阻挡的三类二次判定方式，其中，
第一类二次判定方式为，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件初步判定气囊模块(7)的浮动对信号接收产生了影响，调用若干环形发射器(3)的信号传输时长对信号传输时长的方差进行计算并根据计算结果对气囊模块(7)的浮动对信号接收是否产生了影响进行二次判定；
第二类二次判定方式为，所述中控模块在预设第二信号种类数量条件二次判定所述环形发射器(3)出现信号阻挡，并发出针对井下异物的排查通知；
第三类二次判定方式为，所述中控模块在预设第三信号种类数量条件二次判定环形发射器(3)未出现信号阻挡；
其中，所述预设第一信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头(1)接收到的信号种类数量小于等于预设第一信号种类数量；所述预设第二信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头(1)接收到的信号种类数量大于预设第一信号种类数量且小于等于预设第二信号种类数量；所述预设第三信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头(1)接收到的信号种类数量大于预设第二信号种类数量；
其中，预设第一信号种类数量小于预设第二信号种类数量。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设第一信号种类数量和预设第二信号种类数量，通过根据单位周期内信号接收探头(1)接收到的信号种类数量确定环形发射器(3)是否出现信号阻挡的三类二次判定方式，降低了由于对环形发射器(3)是否受到信号阻挡的不精准判定对水位检测的精准性的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请继续参阅图1和图3所示，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差确定气囊模块(7)的浮动对信号接收的影响是否在允许范围的两类二次判定方式，其中，
第一类影响二次判定方式为，所述中控模块在预设第一方差条件判定气囊模块(7)的浮动对信号接收的影响在允许范围内；
第二类影响二次判定方式为，所述中控模块在预设第二方差条件判定气囊模块(7)的浮动对信号接收的影响超出允许范围，通过计算若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值将水位检测值调节至对应水位检测值；
其中，所述预设第一方差条件为，若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差小于等于预设传输时长方差；所述预设第二方差条件为，若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差大于预设传输时长方差。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设传输时长方差，以及通过根据若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差确定气囊模块(7)的浮动对信号接收的影响是否在允许范围的两类二次判定方式，降低了由于气囊模块(7)的浮动对信号接收的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请继续参阅图1所示，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，其中，
第一类水位调节方式为，所述中控模块在预设第一传输时长方差差值条件判定不对所述水位检测值进行调节；
第二类水位调节方式为，所述中控模块在预设第二传输时长方差差值条件判定使用预设第二水位检测值调节系数将所述水位检测值调降至第一水位检测值；
第三类水位调节方式为，所述中控模块在预设第三传输时长方差差值条件判定使用预设第一水位检测值调节系数将所述水位检测值调降至第二水位检测值；
其中，预设第一水位检测值调节系数小于预设第二水位检测值调节系数。
具体而言，预设传输时长方差记为S0，若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差记为S，预设第一水位检测值调节系数记为γ1，预设第二水位检测值调节系数记为γ2，预设第一传输时长方差差值记为△S1，预设第二传输时长方差差值记为△S2，水位检测值记为H0，其中，0＜γ1＜γ2＜1，△S1＜△S2，调节后的对应水位检测值记为H’，设定H’=H0×（1+γg）/2，其中，γg为预设第g水位检测值调节系数，设定g=1，2。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设第一水位检测值调节系数和预设第二水位检测值调节系数，通过根据若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，降低了由于若干环形发射器(3)的不同浮动范围导致的水位测量精准性下降的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请继续参阅图1和图3所示，所述预设第一传输时长方差差值条件为，若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值小于等于预设第一传输时长方差差值；
所述预设第二传输时长方差差值条件为，若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值大于预设第一传输时长方差差值且小于等于预设第二传输时长方差差值；
所述预设第三传输时长方差差值条件为，若干环形发射器(3)的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值大于预设第二传输时长方差差值；
其中，预设第一传输时长方差差值小于预设第二传输时长方差差值。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的预设第一传输时长方差差值和预设第二传输时长方差差值，通过对传输时长方差差值的特异性设置，提高了对水位检测值的精准调节能力，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请继续参阅图1和图4所示，所述中控模块在气囊模块(7)发生浮动时对单位周期内的感应线圈(9)的感生电压的损耗量进行预估并根据预估的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内，其中，所述浮动电压预估损耗量的计算公式为：
其中，Uc为浮动电压预估损耗量，tn为第n个环形发射器(3)的信号传输时长，Tn为第n个环形发射器(3)的信号传输时长的持续时长，k为单位磁通面积电压转换系数，Um0为单位时间内的单位磁通感生电压；
若Uc≤Uc0，所述中控模块判定供电模块的稳定性在允许范围内并控制探测模块继续进行水位探测；
若Uc＞Uc0，所述中控模块判定供电模块的稳定性低于允许范围并发出针对供电模块和气囊模块(7)的检查检修通知；
其中，Uc0为预设浮动电压预估损耗量。
进一步地，本发明所述装置通过设置的预设浮动电压预估损耗量和针对浮动电压预估损耗量的计算公式，通过在气囊模块(7)发生浮动时对单位周期内的感应线圈(9)的感生电压的损耗量进行预估并根据预估的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内，降低了由于对供电模块的稳定性的判定不精准导致的水位检测稳定性降低的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
请继续参阅图1和图2所示，所述气囊模块(7)的下方设置有底托（图中未画出），且，气囊模块(7)的环形中心的直径大于泵管和电缆(4)直径之和且小于潜水泵外径，以及，气囊模块(7)的外直径小于井筒直径。
进一步地，本发明所述测量仪通过设置的环形直径设计为大于泵管和电缆(4)直径之和，以保证能够水位下降时环形随之下降不受被泵管及电缆(4)的阻挡；同时环形直径设计为小于最下部的潜水泵外径，保证起出井内潜水设备时气囊模块随潜水泵起出外直径略小于井筒直径，气囊内径下部设计底托保证环形发射器(3)不从其中空部分掉落，同时，气囊部分外径小于井筒直径能够充分保证置于其内部的环形发射器(3)始终保持居中，不与泵管或电缆(4)产生摩擦。
实施例1
本实施例1所述无线测量仪中，中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，预设传输时长方差记为S0，若干环形发射器的信号传输时长的方差记为S，预设第一水位检测值调节系数记为γ1，预设第二水位检测值调节系数记为γ2，预设第一传输时长方差差值记为△S1，预设第二传输时长方差差值记为△S2，水位检测值记为H0，其中，γ1=0.92，γ2=0.98，△S1=2，△S2=4，H0=10m，调节后的对应水位检测值记为H’，设定H’=H0×（1+γg）/2，其中，γg为预设第g水位检测值调节系数，设定g=1，2。
本实施例求得△S=3，中控模块判定△S1＜△S≤△S2并使用预设第二水位检测值调节系数γ2将所述水位检测值调节至第一水位检测值，第一水位检测值经计算得H’=10m×（1+0.98）/2=9.9m。
本实施例1所述测量仪通过设置的预设第一水位检测值调节系数和预设第二水位检测值调节系数，通过根据若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，降低了由于若干环形发射器的不同浮动范围对水位测量精准性的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
实施例2
本实施例2所述无线测量仪中，中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，预设传输时长方差记为S0，若干环形发射器的信号传输时长的方差记为S，预设第一水位检测值调节系数记为γ1，预设第二水位检测值调节系数记为γ2，预设第一传输时长方差差值记为△S1，预设第二传输时长方差差值记为△S2，水位检测值记为H0，其中，γ1=0.92，γ2=0.98，△S1=2，△S2=4，H0=10m，
本实施例求得△S=4.2，中控模块判定△S＞△S2并使用预设第一水位检测值调节系数γ1将所述水位检测值调节至第二水位检测值，第二水位检测值经计算得H’=10m×（1+0.92）/2=9.6m。
本实施例2所述测量仪通过设置的预设第一水位检测值调节系数和预设第二水位检测值调节系数，通过根据若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值对水位检测值进行补偿调节，降低了由于若干环形发射器的不同浮动范围导致的水位测量精准性下降的影响，进一步实现了对水位测量稳定性和准确性的提高。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，包括：
探测模块，用以对地热井井下的水位进行测量，包括用以发射对应频率的电磁波信号的若干环形发射器、设置于所述环形发射器上方的以对环形发射器发送的信号进行接收的信号接收探头；
供电模块，其与所述探测模块相连，包括与所述环形发射器通过充电线路相连的以对环形发射器供电的电池以及与所述电池通过导线相连且与设置于若干环形发射器圆心位置的电缆互相配合以形成感应电流的感应线圈；
气囊模块，其径向设置于所述环形发射器外侧，用以使环形发射器漂浮在水面上；
中控模块，其分别与所述探测模块和所述供电模块相连，用以根据设置于井口上方的视觉检测器检测到的所述电缆的总长度对电缆在环形发射器周围的电压损耗进行预估并根据电压损耗预估量将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，以及，根据若干环形发射器的信号传输时长的方差将水位检测值调节至对应水位检测值，以及，在气囊模块发生浮动时根据感应线圈的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内。
2.根据权利要求1所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述中控模块根据信号接收探头的信号接收延迟时长确定当前段电缆的电压损耗是否在允许范围内的三类判定方式，其中，
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一延迟时长条件判定当前段电缆的电压损耗在允许范围内并控制信号接收探头继续对信号进行接收；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二延迟时长条件判定当前段电缆的电压损耗超出允许范围，控制设置于井口上方的视觉检测器对电缆的总长度进行检测并根据检测结果对电缆在若干环形发射器周围的电压损耗进行预估；
第三类判定方式为，所述中控模块在预设第三延迟时长条件初步判定若干环形发射器存在信号阻挡，调用单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量以对环形发射器是否出现信号阻挡进行二次判定；
其中，所述预设第一延迟时长条件为T≤T1；所述预设第二延迟时长条件为T1＜T≤T2；所述预设第三延迟时长条件为T＞T2；其中，T2为预设第二信号延迟时长，T1＜T2。
3.根据权利要求2所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述中控模块在预设第二延迟时长条件根据所述视觉检测器检测到的所述电缆的总长度对电缆在环形发射器周围的电压损耗进行预估并判定是否对水位检测时刻的补偿时长进行调节，其中，
电压损耗预估量的计算公式为：
其中，Ux为电压损耗预估量，La为电缆总长度，Lb为环形发射器与潜水泵的距离，U0为单位长度的电压损耗；
若Ux≤Ux0，所述中控模块判定电压损耗预估量在允许范围内并不对水位检测时刻补偿时长进行调节；
若Ux＞Ux0，所述中控模块判定电压损耗预估量超出允许范围，通过计算电压损耗预估量Ux与预设电压损耗允许量Ux0的差值△Ux将水位检测时刻的补偿时长调节至对应补偿时长，设定△Ux=Ux-Ux0。
4.根据权利要求3所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述中控模块根据电压损耗预估量Ux与预设电压损耗允许量Ux0的差值确定针对水位检测时刻的补偿时长的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一电压损耗差值条件判定不对所述水位检测时刻进行补偿计算；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二电压损耗差值条件判定使用预设第一补偿时长调节系数将所述水位检测时刻补偿时长调高至第一补偿时长；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三电压损耗差值条件判定使用预设第二补偿时长调节系数将所述水位检测时刻补偿时长调高至第二补偿时长；
其中，所述预设第一电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值小于等于预设第一电压损耗差值；所述预设第二电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值大于预设第一电压损耗差值且小于等于预设第二电压损耗差值；所述预设第三电压损耗差值条件为，电压损耗预估量差值大于预设第二电压损耗差值；
其中，预设第一电压损耗差值小于预设第二电压损耗差值，预设第一补偿时长调节系数小于预设第二补偿时长调节系数。
5.根据权利要求4所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述中控模块在预设第三延迟时长条件根据单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量确定环形发射器是否出现信号阻挡的三类二次判定方式，其中，
第一类二次判定方式为，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件初步判定气囊模块的浮动对信号接收产生了影响，调用若干环形发射器的信号传输时长对信号传输时长的方差进行计算并根据计算结果对气囊模块的浮动对信号接收是否产生了影响进行二次判定；
第二类二次判定方式为，所述中控模块在预设第二信号种类数量条件二次判定所述环形发射器出现信号阻挡，并发出针对井下异物的排查通知；
第三类二次判定方式为，所述中控模块在预设第三信号种类数量条件二次判定环形发射器未出现信号阻挡；
其中，所述预设第一信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量小于等于预设第一信号种类数量；所述预设第二信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量大于预设第一信号种类数量且小于等于预设第二信号种类数量；所述预设第三信号种类数量条件为，单位周期内信号接收探头接收到的信号种类数量大于预设第二信号种类数量；
其中，预设第一信号种类数量小于预设第二信号种类数量。
6.根据权利要求5所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器的信号传输时长的方差确定气囊模块的浮动对信号接收的影响是否在允许范围的两类二次判定方式，其中，
第一类影响二次判定方式为，所述中控模块在预设第一方差条件判定气囊模块的浮动对信号接收的影响在允许范围内；
第二类影响二次判定方式为，所述中控模块在预设第二方差条件判定气囊模块的浮动对信号接收的影响超出允许范围，通过计算若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值将水位检测值调节至对应水位检测值；
其中，所述预设第一方差条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差小于等于预设传输时长方差；所述预设第二方差条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差大于预设传输时长方差。
7.根据权利要求5所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述中控模块在预设第一信号种类数量条件根据若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值确定针对水位检测值的三类调节方式，其中，
第一类水位调节方式为，所述中控模块在预设第一传输时长方差差值条件判定不对所述水位检测值进行调节；
第二类水位调节方式为，所述中控模块在预设第二传输时长方差差值条件判定使用预设第二水位检测值调节系数将所述水位检测值调降至第一水位检测值；
第三类水位调节方式为，所述中控模块在预设第三传输时长方差差值条件判定使用预设第一水位检测值调节系数将所述水位检测值调降至第二水位检测值；
其中，预设第一水位检测值调节系数小于预设第二水位检测值调节系数。
8.根据权利要求7所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述预设第一传输时长方差差值条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值小于等于预设第一传输时长方差差值；
所述预设第二传输时长方差差值条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值大于预设第一传输时长方差差值且小于等于预设第二传输时长方差差值；
所述预设第三传输时长方差差值条件为，若干环形发射器的信号传输时长的方差与预设传输时长方差的差值大于预设第二传输时长方差差值；
其中，预设第一传输时长方差差值小于预设第二传输时长方差差值。
9.根据权利要求8所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述中控模块在气囊模块发生浮动时对单位周期内的感应线圈的感生电压的损耗量进行预估并根据预估的浮动电压预估损耗量判定供电模块的稳定性是否在允许范围内，其中，所述浮动电压预估损耗量的计算公式为：
其中，Uc为浮动电压预估损耗量，tn为第n个环形发射器的信号传输时长，Tn为第n个环形发射器的信号传输时长的持续时长，k为单位磁通面积电压转换系数，Um0为单位时间内的单位磁通感生电压；
若Uc≤Uc0，所述中控模块判定供电模块的稳定性在允许范围内并控制探测模块继续进行水位探测；
若Uc＞Uc0，所述中控模块判定供电模块的稳定性低于允许范围并发出针对供电模块和气囊模块的检查检修通知；
其中，Uc0为预设浮动电压预估损耗量。
10.根据权利要求1所述的地热井井口封闭条件下无线水位测量仪，其特征在于，所述气囊模块的下方设置有底托，且，气囊模块的环形中心的直径大于泵管和电缆直径之和且小于潜水泵外径，以及，气囊模块的外直径小于井筒直径。
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地热开采井参数微机监测管理网络的研究;何书森;农业工程学报(第01期);全文 *

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