CN118274920A - 一种地下水位监测系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地下水监测设备领域，具体涉及一种地下水位监测系统及测量方法，包括水位传感装置及放线机构，所述水位传感装置借助放线机构放入地下水监测井内，所述的放线机构包括机架、设置在机架上的电机以及借助电机驱动旋转的线轴，所述线轴上设置有计量机构，所述的水位传感装置包括拉力传感器、浮仓，所述的浮仓下端设置有倒扣呈杯状的汲水腔，所述的浮仓借助拉力传感器悬吊在机架下侧。本发明采用电机转动释放或者收卷吊绳的方式将地下水位监测系统放入监测井内，并且通过水位传感装置的数据调整电机正反转，使得水位监测更加及时、准确，提高检测效率。
Description
技术领域
本发明属于地下水监测设备领域，具体涉及一种地下水位监测系统及测量方法。
背景技术
目前地下水位监测的做法，通常为在选定的监测点位打井，在需要进行地下水位的测量是，通过轮盘放线式检测设备进行测定，即通过人工方式将连接在吊缆端部的水位传感器放入监测井中，当水位传感器入水后发出信号通过吊缆回传至指示器，指示器通过声光报警的形式提示操作员此时水位传感器已经入水，操作员再根据放出吊缆的长度得到当前地下水的水位信息。
这种方式通过人力操作，并且由于水位传感器入水即发出信号，如果吊缆释放速度过快，可能水位传感器已经伸入到水体一定深度，导致测量不准确，因此规范要求重复测量三次取其平均值，从而导致单次测定时间较长，并且在地下水位监测需要持续测量时，就需要操作员频繁操作，劳动量大且效率低下。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种地下水位监测系统及测量方法，结构简单、成本低廉，可实现自动水位监测，提高测量效率。
本发明采用的具体技术方案是：
一种地下水位监测系统，包括水位传感装置及放线机构，所述水位传感装置借助放线机构放入地下水监测井内，所述的放线机构包括机架、设置在机架上的电机以及借助电机驱动旋转的线轴，所述线轴上设置有计量机构，所述的水位传感装置包括拉力传感器、浮仓，所述的浮仓下端设置有倒扣呈杯状的汲水腔，所述的浮仓借助拉力传感器悬吊在机架下侧。
所述的计量机构包括转动轮盘及设置在转动轮盘一侧的霍尔传感器，所述的转动轮盘侧壁设置有与霍尔传感器感应端配合的磁片。
所述线轴上引出的吊绳在转动轮盘上盘绕一圈后引向地下水监测井的井口，并固定在井口处。
所述机架上设置蓄电池。
所述浮仓还包括密封的漂浮腔，漂浮腔的排水重量大于浮仓的重量，所述的汲水腔的底部为开放端，所述的汲水腔的侧壁设置有贯穿浮仓侧壁的通孔，所述的通孔的外侧铰接有橡胶片，借助橡胶片的设置使得汲水腔形成由内向外的单向导通结构。
所述的测量方法，包括如下步骤：
S1.将线轴上引出的吊绳固定在井口处，将水位传感装置及放线机构投入到井内；
S2. 放线机构在电机转动下降水位传感装置下放到井下；
S3.当水位传感装置初次触水后，进行触水确认程序；
S4.待触水确认程序完成后，电机通过转动调节吊绳长度，使拉力传感器读数达到预设值，通过计量机构回传的数据获取当前地下水水位数据完成监测。
其中，步骤S3中触水确认程序包括如下步骤：
S31.在吊绳匀速下放过程中，拉力传感器读数从拉力过零转变为压力，并且压力保持不变后，认为此时已经将水位传感装置及放线机构完全浸没在水中，停止电机转动；
S32.随后，电机反向转动，将水位传感装置及放线机构重新提起；
S33.在拉力传感器读数重新转变为拉力后，继续提起，待倒扣呈杯状的汲水腔脱离水面，汲水腔由于底部脱离水面而排空内部的水，使得拉力传感器读数由f1突变为f2，并且f1-f2=M汲，其中M汲为汲水腔的排水重量，f2为预设的浮仓重量，此时认为水位传感装置触水成功，反之则未触水，需由人员辅助排除井内影响触水杂物。
其中，步骤S4中拉力传感器预设值为0，此时计量机构的转动轮盘供给转过有效圈数为n，转动轮盘缠绕的吊绳线圈直径为r，此时地下水深度h=2πr*n+l预，其中l预为预设的拉力传感器读数为0时，计量机构的转动轮盘的旋转轴距离水面的距离。
本发明的有益效果是：
本发明采用电机转动释放或者收卷吊绳的方式将地下水位监测系统放入监测井内，并且通过水位传感装置的数据调整电机正反转，使得水位监测更加及时、准确，提高检测效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图中，1、机架，2、电机，3、线轴，4、拉力传感器，5、浮仓，6、汲水腔，7、转动轮盘，8、霍尔传感器，9、吊绳，10、蓄电池，11、漂浮腔，12、橡胶片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：
具体实施例如图1所示，本发明为一种地下水位监测系统，包括水位传感装置及放线机构，所述水位传感装置借助放线机构放入地下水监测井内，所述的放线机构包括机架1、设置在机架1上的电机2以及借助电机2驱动旋转的线轴3，所述线轴3上设置有计量机构，所述的水位传感装置包括拉力传感器4、浮仓5，所述的浮仓5下端设置有倒扣呈杯状的汲水腔6，所述的浮仓5借助拉力传感器4悬吊在机架1下侧。
本发明在使用时通过将吊绳固定在井口处，将水位监测系统放入井内，当控制器给电机上电开始放线时，控制器同时开始读取拉力传感器回传的数据从而获知浮仓是否入水，以及进行水位信息读取时机的判断。
进一步的，如图1所示，所述的计量机构包括转动轮盘7及设置在转动轮盘7一侧的霍尔传感器8，所述的转动轮盘7侧壁设置有与霍尔传感器8感应端配合的磁片。
当吊绳进行释放或者收卷时，由于转动轮盘被吊绳缠绕，使得转动轮盘随着吊绳的移动而转动，从而能够被霍尔传感器获取到磁片经过的次数，从而获得转动的圈数，控制器在判断时，当下放地下水位监测系统时，若电机为正转，则当电机正转时霍尔传感器获取的圈数信息以正数存入控制器并形成圈数记录变量，当电机反转时以负数将相应圈数存入控制器，通过正负圈数的加减，获得当前的有效圈数，从而便于获取吊绳的释放长度，进而获得地下水的水位信息。
进一步的，所述线轴3上引出的吊绳9在转动轮盘7上盘绕一圈后引向地下水监测井的井口，并固定在井口处。
进一步的，所述机架1上设置蓄电池10。所述的蓄电池及机架，以及电机形成将浮仓压入水下的配重。
进一步的，所述浮仓5还包括密封的漂浮腔11，漂浮腔11的排水重量大于浮仓5的重量，所述的汲水腔6的底部为开放端，所述的汲水腔6的侧壁设置有贯穿浮仓5侧壁的通孔，所述的通孔的外侧铰接有橡胶片12，借助橡胶片12的设置使得汲水腔6形成由内向外的单向导通结构。
借助单向导通结构，当汲水腔接触水面时，汲水腔内封闭的空气从通孔处顶开橡胶片排出，使得汲水腔内灌满水，当汲水腔随着浮仓向上提起时，由于单向导通结构的存在，使得汲水腔的底面开口在拔出水面之前，内部始终被水填满，从而改变了浮仓的重量，为拉力传感器及控制器的触水确认提供了参数支持。解决了地下水位测量时，由于井内狭窄、深邃，无法确定是否与水面真实接触的问题。
本发明还公开了一种地下水位监测系统的测量方法，包括如下步骤：
S1.将线轴3上引出的吊绳9固定在井口处，将水位传感装置及放线机构投入到井内；
S2. 放线机构在电机2转动下降水位传感装置下放到井下；
S3.当水位传感装置初次触水后，进行触水确认程序；
S4.待触水确认程序完成后，电机2通过转动调节吊绳9长度，使拉力传感器4读数达到预设值，通过计量机构回传的数据获取当前地下水水位数据完成监测。
其中，步骤S3中触水确认程序包括如下步骤：
S31.在吊绳9匀速下放过程中，拉力传感器4读数从拉力过零转变为压力，并且压力保持不变后，认为此时已经将水位传感装置及放线机构完全浸没在水中，停止电机2转动；
S32.随后，电机2反向转动，将水位传感装置及放线机构重新提起；
S33.在拉力传感器4读数重新转变为拉力后，继续提起，待倒扣呈杯状的汲水腔6脱离水面，汲水腔6由于底部脱离水面而排空内部的水，使得拉力传感器4读数由f1突变为f2，并且f1-f2=M汲，其中M汲为汲水腔6的排水重量，f2为预设的浮仓5重量，此时认为水位传感装置触水成功，反之则未触水，需由人员辅助排除井内影响触水杂物。
其中，步骤S4中拉力传感器4预设值为0，此时计量机构的转动轮盘7供给转过有效圈数为n，转动轮盘7缠绕的吊绳9线圈直径为r，此时地下水深度h=2πr*n+l预，其中l预为预设的拉力传感器4读数为0时，计量机构的转动轮盘7的旋转轴距离水面的距离。
Claims (8)
1.一种地下水位监测系统，包括水位传感装置及放线机构，所述水位传感装置借助放线机构放入地下水监测井内，其特征在于：所述的放线机构包括机架（1）、设置在机架（1）上的电机（2）以及借助电机（2）驱动旋转的线轴（3），所述线轴（3）上设置有计量机构，所述的水位传感装置包括拉力传感器（4）、浮仓（5），所述的浮仓（5）下端设置有倒扣呈杯状的汲水腔（6），所述的浮仓（5）借助拉力传感器（4）悬吊在机架（1）下侧。
2.根据权利要求1所述的地下水位监测系统，其特征在于：所述的计量机构包括转动轮盘（7）及设置在转动轮盘（7）一侧的霍尔传感器（8），所述的转动轮盘（7）侧壁设置有与霍尔传感器（8）感应端配合的磁片。
3.根据权利要求2所述的地下水位监测系统，其特征在于：所述线轴（3）上引出的吊绳（9）在转动轮盘（7）上盘绕一圈后引向地下水监测井的井口，并固定在井口处。
4.根据权利要求1所述的地下水位监测系统，其特征在于：所述机架（1）上设置蓄电池（10）。
5.根据权利要求1所述的地下水位监测系统，其特征在于：所述浮仓（5）还包括密封的漂浮腔（11），漂浮腔（11）的排水重量大于浮仓（5）的重量，所述的汲水腔（6）的底部为开放端，所述的汲水腔（6）的侧壁设置有贯穿浮仓（5）侧壁的通孔，所述的通孔的外侧铰接有橡胶片（12），借助橡胶片（12）的设置使得汲水腔（6）形成由内向外的单向导通结构。
6.一种采用如权利要求1所述地下水位监测系统的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.将线轴（3）上引出的吊绳（9）固定在井口处，将水位传感装置及放线机构投入到井内；
S2. 放线机构在电机（2）转动下降水位传感装置下放到井下；
S3.当水位传感装置初次触水后，进行触水确认程序；
S4.待触水确认程序完成后，电机（2）通过转动调节吊绳（9）长度，使拉力传感器（4）读数达到预设值，通过计量机构回传的数据获取当前地下水水位数据完成监测。
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：其中，步骤S3中触水确认程序包括如下步骤：
S31.在吊绳（9）匀速下放过程中，拉力传感器（4）读数从拉力过零转变为压力，并且压力保持不变后，认为此时已经将水位传感装置及放线机构完全浸没在水中，停止电机（2）转动；
S32.随后，电机（2）反向转动，将水位传感装置及放线机构重新提起；
S33.在拉力传感器（4）读数重新转变为拉力后，继续提起，待倒扣呈杯状的汲水腔（6）脱离水面，汲水腔（6）由于底部脱离水面而排空内部的水，使得拉力传感器（4）读数由f1突变为f2，并且f1-f2=M汲，其中M汲为汲水腔（6）的排水重量，f2为预设的浮仓（5）重量，此时认为水位传感装置触水成功，反之则未触水，需由人员辅助排除井内影响触水杂物。
8.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：其中，步骤S4中拉力传感器（4）预设值为0，此时计量机构的转动轮盘（7）供给转过有效圈数为n，转动轮盘（7）缠绕的吊绳（9）线圈直径为r，此时地下水深度h=2πr*n+l预，其中l预为预设的拉力传感器（4）读数为0时，计量机构的转动轮盘（7）的旋转轴距离水面的距离。
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