CN207423248U - 一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，属于农业环境技术领域；所述的农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统包括在线监测取样模块和远程在线传输模块；本实用新型满足了农田大区域、多样点对浅层地下水位、水质的自动监测及取样的要求，克服现有的单点单一地下水位或取样监测的弊端，实现地下水位、水质等易获得参数的在线网络化监测和水样的自动采集，该系统不仅能实现多样点网络化的浅层地下水位、易获得的水质参数在线自动监测，还能自动采集水样用于进一步实验室内的氮磷参数分析，自动化程度高，测量精度高，省工省时，能适应于不同水位的监测。

Description

一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统

技术领域

本实用新型涉及一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，属于农业环境技术领域。

背景技术

浅层地下水是可利用水资源的重要组成部分，它是降水、地表水、土壤水、地下水之间转化消长过程的集中反映，因此，监测浅层地下水位是研究区域内地表水和地下水相互之间补排关系的前提。另外，地下水中硝酸盐污染已成为许多国家和地区共同关注的问题，农业面源污染是引起硝酸盐污染的首要原因，特别是农业生产中过量施氮和大水漫灌的集约化高产农业区是硝酸盐污染的主要地区。浅层地下水水位、水温等参数也是影响地下水水质的重要因素。因此，有必要对农田区域浅层地下水位和水质进行联合观测。

虽然也有对浅层地下水水位和水样进行观测和取样的装置，例如现有公开的浅层地下水位简易观测装置（专利号为：CN201120544682.4）、张力计式浅层地下水位动态装置（专利号为：CN200820222276.4）和农田浅层地下水采集装置（专利号为：CN201110032690.5），尽管这些装置也能实现浅层地下水位的监测和自动取样，但上述技术大多是单一进行水位监测或取样，缺少地下水水质易获得参数的在线监测，更重要的是上述技术对单一监测点有效，但难以适应大区域农田、多样点的浅层地下水水位在线监测和自动取样，会极大的增加劳动力等监测成本，而且传统的监测过程缺少智能化和系统化技术。

因此，有必要设计一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，满足现有浅层地下水位、水质的监测和取样需求。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，对浅层地下水位、温度及水质中的pH和Eh等参数进行在线远程监测，同时还能定期自动取地下水样，该系统特别适于大面积、多点位的农田浅层地下水位、水质的监测，而且监测的浅层地下水埋深具有广泛的适应性。

为达到上述目的，本实用新型是按如下技术方案实施的：

一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，包括在线监测取样模块和远程在线传输模块，所述的在线监测取样模块包括监测井、取样系统、监测系统和用于给整个系统供电的供电系统，监测井埋入待监测区地下，井口露出地表，所述的取样系统包括取样控制器、水泵和取样瓶，取样瓶入口与水泵出水口连通，水泵进水口通过管路与监测井内腔底部连通，水泵与取样控制器信号输出端连接，所述的监测系统包括液位变送器、温度传感器、在线pH监测仪、在线Eh监测仪和数据记录仪，温度传感器、液位变送器、在线pH监测仪和在线Eh监测仪的探头均设置于监测井的内腔，液位变送器、温度传感器、在线pH监测仪和在线Eh监测仪均与数据记录仪的信号输入端连接，所述的远程在线传输模块包括记录仪数据采集传输设备、服务器和监测终端，记录仪数据采集传输设备与监测系统的数据记录仪信号输出端连接，监测终端和记录仪数据采集传输设备均通过网络与服务器连接。

进一步，作为优选，所述供电系统包括太阳能板、供电控制器、蓄电池和逆变器，太阳能板与供电控制器输入端连接，蓄电池与供电控制器输出端连接，逆变器与蓄电池输出端连接，系统的各用电单位与逆变器连接。

进一步，作为优选，所述监测井包括内管、外管和井盖，内管置于外管内，内管和外管上均开设有孔，内管和外管的底部密封，顶部设置有井盖，井盖上开设有便于探头和管路穿过的通孔，监测井露出地表10cm。

进一步，作为优选，所述内管和外管之间的夹缝内填充有细沙。

本实用新型的有益效果：

本实用新型满足了农田大区域、多样点对浅层地下水位、水质的自动监测及取样的要求，克服现有的单点单一地下水位或取样监测的弊端，实现地下水位、水质等易获得参数的在线网络化监测和水样的自动采集，该系统不仅能实现多样点网络化的浅层地下水位、易获得的水质参数在线自动监测，还能自动采集水样用于进一步实验室内的氮磷等水质参数分析，自动化程度高，测量精度高，省工省时，能适应于不同水位的监测。此外，设置双层结构的监测井，避免了使用单管时，地表水通过管壁进入地下水中，影响监测数据，而且，内管和外管之间的夹缝内填充细沙，可以较好的对进入内管的地下水进行过滤，确保各类探头测定数值的准确。

附图说明

图1为本实用新型的连接框图；

图2为本实用新型监测井结构示意图；

图3为本实用新型多节点监测时连接框图。

图中，1-取样控制器、2-水泵、3-取样瓶、4-液位变送器、5-温度传感器、6-在线pH监测仪、7-在线Eh监测仪、8-数据记录仪、9-记录仪数据采集传输设备、10-服务器、11-监测终端、12-太阳能板、13-供电控制器、14-蓄电池、15-逆变器、16-内管、17-外管、18-井盖。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1-3所示，一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，包括在线监测取样模块和远程在线传输模块，所述的在线监测取样模块包括监测井、取样系统、监测系统和用于给整个系统供电的供电系统，监测井埋入待监测区地下，井口露出地表，所述的取样系统包括取样控制器1、水泵2和取样瓶3，取样瓶3入口与水泵2出水口连通，水泵2进水口通过管路与监测井内腔底部连通，管路下端置于常年最低水位以下，水泵2与取样控制器1信号输出端连接，监测过程中，取样控制器1每隔预设时间便控制水泵2开启，监测井中的水由水泵2通过管路抽至取样瓶3中收集，工作人员可定期对取样瓶3中水进行分析测试，以便获取浅层地下水水质相关数据。所述的监测系统包括液位变送器4、温度传感器5、在线pH监测仪6、在线Eh监测仪7和数据记录仪8，温度传感器5、液位变送器4、在线pH监测仪6和在线Eh监测仪7的探头均设置于监测井的内腔，通过对应探头可获取地下水的液位值、温度值、pH值和Eh值，液位变送器4、温度传感器5、在线pH监测仪6和在线Eh监测仪7均与数据记录仪8的信号输入端连接，监测到的地下水液位值、温度值、pH值和Eh值由数据记录仪8记录，所述的远程在线传输模块包括记录仪数据采集传输设备9、服务器10和监测终端11，记录仪数据采集传输设备9与监测系统的数据记录仪8信号输出端连接，监测终端11和记录仪数据采集传输设备9均通过网络与服务器10连接，数据记录仪8将监测到的地下水液位值、温度值、pH值和Eh值等数据传递给记录仪数据采集传输设备9，记录仪数据采集传输设备9将数据上传至服务器10中，工作人员通过监测终端11获取服务器10中的相关数据，可对相关数据进行实时监测分析，保证监测更为精准。所述的在线监测取样模块和记录仪数据采集传输设备9至少配套设置有一组，且各组均共用同一服务器10和监测终端11，可实现多节点同时监测，克服现有的单点单一地下水位或取样监测的弊端。

所述供电系统包括太阳能板12、供电控制器13、蓄电池14和逆变器15，太阳能板12与供电控制器13输入端连接，通过太阳能板12将太阳能转换为电能，不仅可有效利用环境资源，而且绿色环保，蓄电池14与供电控制器13输出端连接，太阳能板12对蓄电池14进行充电时，由供电控制器13控制充电线路的充电通断，避免蓄电池14充电过度而影响蓄电池14使用寿命，逆变器15与蓄电池14输出端连接，系统的各用电单位与逆变器15连接，通过逆变器15将蓄电池14提供的直流电转换为交流电，供各用电单位使用。

所述监测井包括内管16、外管17和井盖18，内管16置于外管17内，内管16和外管17上均开设有孔，内管16和外管17的底部密封，顶部设置有井盖18，井盖18上开设有便于探头和管路穿过的通孔。使用时，内管16和外管17侧壁均匀分布2mm的孔，内管16侧壁的孔分布区在的高度距监测井底端30cm的区域，外管17侧壁的孔分布区在距地表30cm以下到监测井底端的区域，监测井深度距常年最低水位深30cm。监测井露出地表10cm，监测井埋入地下后，内管16和外管17中间用细沙填充，填满后内管16和外管17中间顶端区域用井盖18盖好。设置双层结构的监测井，避免了使用单管时，地表水通过管壁进入地下水中，影响监测数据，而且，内管16和外管17之间的夹缝内填充细沙，可以较好的对进入内管16的地下水进行过滤，确保测定各类探头测定数值的准确。

所述的监测系统的监测指标，并不仅限于上述指标，通过在数据记录仪8上增设连接相关监测仪器还可实现地下水溶解氧、电导率等指标的在线监测。

本实用新型满足了农田大区域、多样点对浅层地下水位、水质的自动监测及取样的要求，克服现有的单点单一地下水位或取样监测的弊端，实现地下水位、水质等易获得参数的在线网络化监测和水样的自动采集，该系统不仅能实现多样点网络化的浅层地下水位、易获得的水质参数在线自动监测，还能自动采集水样用于进一步实验室内的氮磷参数分析，自动化程度高，测量精度高，省工省时，能适应于不同水位的监测。

本实用新型的工作过程：

使用时，取样控制器1每隔预设时间便控制水泵2开启，监测井中的水由水泵2通过管路抽至取样瓶3中收集，工作人员可定期对取样瓶3中水进行分析测试，以便获取浅层地下水水质相关数据。

监测过程中，对应的液位变送器4、温度传感器5、在线pH监测仪6和在线Eh监测仪7的探头监测地下水的液位值、温度值、pH值和Eh值，并将传递至数据记录仪8中记录，数据记录仪8将监测到的地下水的液位值、温度值、pH值和Eh值等数据传递给记录仪数据采集传输设备9，记录仪数据采集传输设备9将数据上传至服务器10中，工作人员通过监测终端11获取服务器10中的相关数据，可对相关数据进行实时监测分析。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，其特征在于：所述的农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统包括在线监测取样模块和远程在线传输模块，所述的在线监测取样模块包括监测井、取样系统、监测系统和用于给整个系统供电的供电系统，监测井埋入待监测区地下，井口露出地表，所述的取样系统包括取样控制器、水泵和取样瓶，取样瓶入口与水泵出水口连通，水泵进水口通过管路与监测井内腔底部连通，水泵与取样控制器信号输出端连接，所述的监测系统包括液位变送器、温度传感器、在线pH监测仪、在线Eh监测仪和数据记录仪，温度传感器、液位变送器、在线pH监测仪和在线Eh监测仪的探头均设置于监测井的内腔，液位变送器、温度传感器、在线pH监测仪和在线Eh监测仪均与数据记录仪的信号输入端连接，所述的远程在线传输模块包括记录仪数据采集传输设备、服务器和监测终端，记录仪数据采集传输设备与监测系统的数据记录仪信号输出端连接，监测终端和记录仪数据采集传输设备均通过网络与服务器连接，在线监测取样模块和记录仪数据采集传输设备至少配套设置有一组，且各组均共用同一服务器和监测终端。

2.根据权利要求1所述的一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，其特征在于：所述供电系统包括太阳能板、供电控制器、蓄电池和逆变器，太阳能板与供电控制器输入端连接，蓄电池与供电控制器输出端连接，逆变器与蓄电池输出端连接，系统的各用电单位与逆变器连接。

3.根据权利要求1所述的一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，其特征在于：所述监测井包括内管、外管和井盖，内管置于外管内，内管和外管上均开设有孔，内管和外管的底部密封，顶部设置有井盖，井盖上开设有便于探头和管路穿过的通孔，监测井露出地表10cm。

4.根据权利要求3所述的一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统，其特征在于：所述内管和外管之间的夹缝内填充有细沙。