DE29608551U1 - Measuring device with a lowerable measuring probe, especially for groundwater measurements - Google Patents
Measuring device with a lowerable measuring probe, especially for groundwater measurementsInfo
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Description
Heßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde, insbesondere für Grundwas s erme s sungenMeasuring device with lowerable measuring probe, especially for groundwater measurements
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung mit absenkbarer
Meßsonde, insbesondere für Grundwassermessungen, gemäß den
Oberbegriffliehen Merkmalen des Anspruches 1.The invention relates to a measuring device with lowerable
Measuring probe, especially for groundwater measurements, according to
Preamble features of claim 1.
Derartige Meßvorrichtungen werden insbesondere zur Überwachung
der Wasserqualität von Grundwasser und Brunnen benutzt. Die
Meßsonde einer solchen Meßvorrichtung wird an einem Kabel von
einer Ausgangsstelle, insbesondere einem Meßrohr oder einem
Brunnenkopf, bis zu einer vorbestimmten Tiefe in das Grundwasser abgesenkt und durch eine Haltevorrichtung an der oberen
Ausgangsstelle befestigt.Such measuring devices are used in particular to monitor the water quality of groundwater and wells.
The measuring probe of such a measuring device is connected to a cable from
an output point, in particular a measuring tube or a
Well head, lowered to a predetermined depth into the groundwater and secured by a holding device at the upper
Starting point fixed.
Eine derartige Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde ist aus der DE-U-94 04 359 bekannt. Hierbei wird die als zylindrischer
Sondenkörper ausgebildete Meßsonde an einem Kabel in ein
Brunnenrohr abgesenkt. Die Meßsonde weist mehrere Öffnungen auf, durch die das zu untersuchende Wasser die Sensoren im Inneren
des Sondenkörpers erreichen kann. Ein derartiger Sensor ist im allgemeinen als Drucksensor aufgebaut, so daß aus dem erfaßten
Meßwert über den hydrostatischen Wasserdruck auf den Wasserstand im Brunnen geschlossen werden kann. Eine hierfür erforderliche
Druckausgleichsleitung ist in einem Strang zusammen mit
Signalleitungen von der Meßsonde ausgehend zum oberen Ende der Meßvorrichtung geführt. Um hierbei jeweils ein Hochziehen und
Öffnen der Meßsonde zu vermeiden, also weitgehend eine
wartungsarme Meßvorrichtung zu schaffen, wird hierbei
vorgeschlagen, daß das obere Ende der Druckausgleichsleitung in einen luftdichten Hohlraum mündet.Such a measuring device with a lowerable measuring probe is known from DE-U-94 04 359. Here, the measuring probe, designed as a cylindrical probe body, is attached to a cable in a
The measuring probe has several openings through which the water to be examined reaches the sensors inside
of the probe body. Such a sensor is generally designed as a pressure sensor, so that the water level in the well can be determined from the measured value via the hydrostatic water pressure. A pressure compensation line required for this is installed in a line together with
Signal lines are routed from the measuring probe to the upper end of the measuring device. In order to avoid pulling up and
To avoid opening the measuring probe, thus largely a
To create a low-maintenance measuring device,
It is proposed that the upper end of the pressure equalization line opens into an airtight cavity.
Weiterhin ist hierbei beschrieben, daß das dieFurthermore, it is described here that the
Druckausgleichsleitung für den Drucksensor aufnehmende Zugkabel auch Signalleitungen zur Übertragung der von der Meßsonde
aufgenommenen Meßdaten, sowie auch Leitungen für diePressure compensation line for the pressure sensor receiving pull cable also signal lines for transmitting the measuring probe
recorded measurement data, as well as lines for the
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Energieversorgung der Sensoren und/oder eines Motors im Sondenkörper aufweist. Das Zugkabel ist dabei über eine Steckverbindung lösbar und zugbelastbar mit der oberen Halterung verbunden, die eine serielle Schnittstelle zur Ankoppelung der Signalleitungen an ein externes Anzeige- und/oder Lesegerät, bevorzugt einen Mikrocomputer, aufweist.Power supply for the sensors and/or a motor in the probe body. The pull cable is connected to the upper bracket via a plug connection in a detachable and tensile manner, which has a serial interface for coupling the signal lines to an external display and/or reading device, preferably a microcomputer.
Obwohl sich diese Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde grundsätzlich bewährt hat, sind die mit dem Drucksensor festgestellten Wasserstände häufig aufgrund wechselnder Umweltbedingungen, wie Luftdruck, Temperatur und dgl., nicht hinreichend genau erfaßbar. Zudem ist der Drucksensor zur Wasserpegelmessung aufgrund der geforderten Genauigkeit relativ aufwendig.Although this measuring device with a lowerable measuring probe has proven itself in principle, the water levels determined with the pressure sensor are often not sufficiently accurate due to changing environmental conditions such as air pressure, temperature, etc. In addition, the pressure sensor for measuring water levels is relatively complex due to the required accuracy.
Darüberhinaus sind zur Überwachung von Füllständen und Pegeln auch Radar-Meßvorrichtungen bekannt, die jedoch (noch) relativ aufwendig sind, insbesondere wegen der erforderlichen Antenne und dem Radar-Sende-/Empfangskopf, mit dem eine Messung des Phasendurchganges erfolgt. Insbesondere bei durchmesserkleinen Meßstellen ist diese an sich sehr genaue, jedoch relativ große Meßvorrichtung häufig nicht einsetzbar.In addition, radar measuring devices are also known for monitoring fill levels and gauges, but these are (still) relatively complex, particularly because of the required antenna and the radar transmitter/receiver head with which the phase transition is measured. This very precise but relatively large measuring device is often not usable, particularly for small-diameter measuring points.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung mit absenkbarer Meßsonde zu schaffen, die einfacher und kostengünstiger aufgebaut ist, sowie genaue Meßresultate für den Wasserstand liefert.Accordingly, the invention is based on the object of creating a measuring device with a lowerable measuring probe, which is simpler and more cost-effective in construction and provides accurate measurement results for the water level.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Meßvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.This object is achieved by a measuring device having the features of claim 1.
Durch die Verwendung eines einfachen Maßbandes mit integrierten Signal-/Versorgungsleitungen, insbes. in Verbindung mit einem einfachen Kontaktschalter als absenkbare Meßsonde, ist der Wasserstand an der Meßstelle exakt ablesbar. Zudem genügt zur Versorgung des Kontaktschalters an der Spitze der Meßsonde eine relativ einfache Stromversorgung, die innerhalb des Maßbandes verläuft. Hierdurch kann der Durchmesser der Meßsonde zudemBy using a simple measuring tape with integrated signal/supply lines, especially in conjunction with a simple contact switch as a lowerable measuring probe, the water level at the measuring point can be read exactly. In addition, a relatively simple power supply that runs inside the measuring tape is sufficient to supply the contact switch at the tip of the measuring probe. This also allows the diameter of the measuring probe to be
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reduziert werden und der Bauaufwand für die Meßsonde erheblich reduziert werden. Zudem können die Versorgungsleitungen für die Meßspitze auch zur Datenübertragung benutzt werden, insbesondere zur signalübertragung und Ein-/Ausschaltung von an der Meßsonde angeordneten Sensoren. Insbesondere kann durch den Verzicht auf den Drucksensor für die Wasserstandsmessung die Meßsonde miniaturisiert werden bzw. bei vorgegebenem Bauraum für andere Sensoren, wie Thermometer, Strömungsmesser, Trübungsmesser oder Probennehmer, verwendet werden. Bei der Verwendung von Lichtwellenleitern als Signalleitung können zudem große Datenmengen von der Meßsonde sehr rasch übertragen werden.reduced and the construction effort for the measuring probe can be significantly reduced. In addition, the supply lines for the measuring tip can also be used for data transmission, in particular for signal transmission and switching on/off of sensors arranged on the measuring probe. In particular, by dispensing with the pressure sensor for water level measurement, the measuring probe can be miniaturized or, if the installation space is given, used for other sensors such as thermometers, flow meters, turbidity meters or samplers. When using fiber optic cables as signal lines, large amounts of data can also be transmitted very quickly from the measuring probe.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the subclaims.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Meßvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Hierin zeigen:Two examples of the measuring device are explained and described in more detail below using the drawing. Shown here:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Meßvorrichtung;Fig. 1 is a schematic representation of the entire measuring device;
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführung des Maßbandes; und Fig. 3 eine abgewandelte Ausführung des Maßbandes.Fig. 2 shows a preferred embodiment of the measuring tape; and Fig. 3 shows a modified embodiment of the measuring tape.
In Fig. 1 ist eine Meßvorrichtung 1 mit einer absenkbaren Meßsonde 2, insbesondere für Grundwassermessungen schematisch dargestellt. Die absenkbare Meßsonde 2 ist mittels eines Maßbandes 3 mit einer an der Erdoberfläche vorgesehenen Anschlußstelle 4 verbunden. An dieser Meß- oder Anschlußstelle ist das Maßband 3 auf einer Haspel 5 aufwickelbar, in der eine Elektronikbox 4a integriert sein kann, hier jedoch zur besseren Übersicht getrennt dargestellt ist. Zudem ist eine Batterie 4b zur Stromversorgung der Meßsonde 2 über das Maßband 3, nämlich mittels integrierter Signal- und Versorgungsleitungen 3a, 3b, vorgesehen. Weiterhin kann an der Elektronikbox 4a wenigstens eine Schnittstelle 4c zu einem Mikrocomputer zur Auswertung der Meßdaten vorgesehen sein.In Fig. 1, a measuring device 1 with a lowerable measuring probe 2, in particular for groundwater measurements, is shown schematically. The lowerable measuring probe 2 is connected to a connection point 4 provided on the earth's surface by means of a measuring tape 3. At this measuring or connection point, the measuring tape 3 can be wound up on a reel 5, in which an electronics box 4a can be integrated, but is shown separately here for better clarity. In addition, a battery 4b is provided for supplying power to the measuring probe 2 via the measuring tape 3, namely by means of integrated signal and supply lines 3a, 3b. Furthermore, at least one interface 4c to a microcomputer for evaluating the measurement data can be provided on the electronics box 4a.
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An der Anschlußstelle 4, &zgr;. B. an dem Gehäuse dieses Meßortes ist bevorzugt eine Codierung 12, insbesondere als Barcode angebracht, die mittels eines Lesestiftes 11 zur Identifizierung der Meßstelle, also z. B. eines von tausenden von Grundwasserrohren abgetastet wird. Diese Adressen-Codierung wird zusammen mit den über die Signalleitung 3a übertragenen Meßdaten der Meßsonde 2 auf einen tragbaren Rechner 10 überspielt, ggf. nach datentechnischer Aufbereitung durch die Elektronikbox 4a. Der Rechner 10 kann dabei an die Schnittstelle 4c angekoppelt werden, oder an eine alternative Schnittstelle 4c' an der Haspel 5 angesteckt werden, wie dies mit dem Bezugszeichen 10' angedeutet ist. Die Datenübertragung bzw. Datenabfrage kann jedoch auch drahtlos erfolgen, z. B. per Funk oder Infrarot, wobei dann die Schnittstelle 4c als entsprechender Sender ausgebildet ist. Hierdurch wird die Archivierung und Auswertung in einer Datenbank erheblich vereinfacht.At the connection point 4, ζ. B. on the housing of this measuring point, a code 12 is preferably attached, in particular as a barcode, which is scanned by means of a reading pen 11 to identify the measuring point, i.e. e.g. one of thousands of groundwater pipes. This address code is transferred together with the measurement data of the measuring probe 2 transmitted via the signal line 3a to a portable computer 10, if necessary after data processing by the electronics box 4a. The computer 10 can be coupled to the interface 4c, or plugged into an alternative interface 4c' on the reel 5, as indicated by the reference number 10'. However, the data transmission or data query can also take place wirelessly, e.g. by radio or infrared, in which case the interface 4c is designed as a corresponding transmitter. This significantly simplifies archiving and evaluation in a database.
In der Meßsonde 2 ist ebenfalls eine Puffer-Batterie 2a vorgesehen, die zur Stromversorgung wenigstens eines Sensors oder Datenaufnehmers 2b und eines Datenspeichers 2c zur Abspeicherung der erfaßten Meßdaten dient. Zudem kann dem Datenspeicher 2c ein Analog-/Digitalwandler und ein Mikroprozessor zugeordnet sein, um die Meßdaten zu digitalisieren und/oder bestimmte Meßroutinen durchzuführen. An den Sensor bzw. Datenaufnehmer 2b sind über eine (oder mehrere) Koppelstelle(-n) 2d weitere Probenaufnehmer, z. B. für den Sauerstoffgehalt, modulartig ankoppelbar bzw. auswechselbar.A buffer battery 2a is also provided in the measuring probe 2, which serves to supply power to at least one sensor or data recorder 2b and a data memory 2c for storing the recorded measurement data. In addition, an analog/digital converter and a microprocessor can be assigned to the data memory 2c in order to digitize the measurement data and/or carry out certain measurement routines. Additional sample sensors, e.g. for the oxygen content, can be coupled to or exchanged in a modular manner to the sensor or data recorder 2b via one (or more) coupling point(s) 2d.
Nach Feststellung des Grundwasserspiegels mit einem Kontaktschalter 6 und Ablesen des Pegelstandes an der oberen Anschlußstelle 4 bzw. Elektronikbox 4a und/oder automatischer Erfassung kann dann die Meßsonde 2 weiter abgesenkt werden, um beispielsweise bei einer Grundwassertiefe von 2 m eine bestimmte Probe zu entnehmen, beispielsweise eine Temperaturmessung durchzuführen oder eine bestimmte Menge an Grundwasser zur weiteren chemischen Untersuchung zu entnehmen. Hierzu ist bevorzugt ein Antriebsmotor 7 an der Meßsonde 2 angeschlossen,After determining the groundwater level with a contact switch 6 and reading the water level at the upper connection point 4 or electronic box 4a and/or automatic detection, the measuring probe 2 can then be lowered further in order to take a specific sample, for example at a groundwater depth of 2 m, for example to carry out a temperature measurement or to take a specific amount of groundwater for further chemical analysis. For this purpose, a drive motor 7 is preferably connected to the measuring probe 2.
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mit der eine genau definierte Grundwassermenge entnommen werden kann. Die Energieversorgung erfolgt dabei über die Versorgungsleitungen 3b, die in dem Maßband 3 integriert sind.with which a precisely defined amount of groundwater can be extracted. The energy supply is provided via the supply lines 3b, which are integrated in the measuring tape 3.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Maßbandes 3 mit den Signal-/Versorgungsleitungen 3a und 3b gezeigt. Wie ersichtlich, sind die beiden Signal-/Versorgungsleitungen 3a, 3b an den Seitenkanten des Maßbandes 3 angeordnet und mit einer transparenten Beschichtung oder Ummantelung 8, vorzugsweise aus elastomerem Material, versehen. Zu der Meßsonde 2 hin, die in einfachster Weise den Kontaktschalter 6 aufweist, ist zudem ein Knickschutz 9 vorgesehen. Die Ummantelung 8 des Maßbandes 3 und der Signal-/Versorgungsleitungen 3a, 3b erfolgt hierbei in vorteilhafter Weise in einem Co-Extrusionsverfahren, so daß die Herstellung besonders kostengünstig ist. Die beiden Signaller sorgungs leitungen 3a, 3b können dabei wechselweise auch zur Stromversorgung der Pufferbatterie 2a dienen und der taktweisen oder periodischen Abfrage von Meßdaten aus dem Datenspeicher 2c. Die digitale Datenübertragung über die Signalleitungen 3a, 3b kann hierbei auch im Multiplexverfahren erfolgen, so daß unterschiedliche Meßdaten im wesentlichen zeitgleich übertragen werden können.Fig. 2 shows an enlarged view of the measuring tape 3 with the signal/supply lines 3a and 3b. As can be seen, the two signal/supply lines 3a, 3b are arranged on the side edges of the measuring tape 3 and are provided with a transparent coating or sheath 8, preferably made of elastomer material. A kink protection 9 is also provided towards the measuring probe 2, which in the simplest way has the contact switch 6. The sheath 8 of the measuring tape 3 and the signal/supply lines 3a, 3b is advantageously made in a co-extrusion process, so that production is particularly cost-effective. The two signal/supply lines 3a, 3b can also be used alternately to supply power to the buffer battery 2a and to query measurement data from the data memory 2c intermittently or periodically. The digital data transmission via the signal lines 3a, 3b can also be carried out using the multiplexing method, so that different measurement data can be transmitted essentially simultaneously.
In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Maßbandes 3 dargestellt, das hier im wesentlichen aus zwei sehr dünnen, flexiblen Stahlbändern 3' aus Federstahl gebildet ist. Die beiden Stahlbänder 3', jeweils in Form einer dünnen, zugfesten Deckfolie, tragen hierbei die Maßeinteilung bzw. Skalenmarkierungen. Zwischen den beiden Stahlbändern 3' sind die Signal-/Versorgungsleitungen 3a, 3b als Flachbandkabel isoliert eingebettet bzw. eingeklebt. Durch diese Konstruktion können beispielsweise drei oder mehr derartiger Signaller sorgungs leitungen 3a, 3b nebeneinander zwischen den beiden Stahlbändern 3' eingebettet sein. Die Herstellung erfolgt hierbei ebenfalls in einem einzigen Arbeitsschritt durch eine Ummantelung 8 mit einem transparenten, thermoplastischen Kunststoff. Die Signalleitungen 3a bzw. 3b können dabei auch alsIn Fig. 3, a modified embodiment of the measuring tape 3 is shown, which here is essentially made of two very thin, flexible steel strips 3' made of spring steel. The two steel strips 3', each in the form of a thin, tensile cover film, bear the measuring division or scale markings. The signal/supply lines 3a, 3b are embedded or glued in as flat ribbon cables between the two steel strips 3'. This construction allows, for example, three or more such signal/supply lines 3a, 3b to be embedded next to one another between the two steel strips 3'. The production also takes place in a single work step by means of a sheath 8 with a transparent, thermoplastic material. The signal lines 3a and 3b can also be used as
SL 26038DE PA Kahler Käck Fiener et col..t2. ^aL 1,396 .··..··.:*SL 26038DE PA Kahler Käck Fiener et col..t2. ^aL 1,396 .··..··.:*
Lichtwellenleiter ausgebildet sein, wobei dann dem Datenspeicher 2c ein elektro-optischer Koppler zugeordnet ist.Optical fibers, in which case an electro-optical coupler is assigned to the data memory 2c.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 mehr als zwei Signaller sorgungs leitungen 3a, 3b an dem Maßband 3 angebracht werden können, beispielsweise auf der jeweiligen Mitte der Flachseite, so daß die Ablesbarkeit des Maßbandes 3 kaum gestört wird. Ebenso können bei nur einseitiger Bedruckung oder Beschriftung des Maßbandes 3, das gemäß der Ausführungsform in Fig. 2 aus einem Gewebeband besteht, an der Rückseite mehrere derartiger Signal-Versorgungsleitungen 3a, 3b angeordnet sein. Hierbei wird die Aufwickelbarkeit des Maßbandes 3 an der Haspel 5 kaum beeinträchtigt.However, it should be noted that even in the embodiment according to Fig. 2, more than two signal supply lines 3a, 3b can be attached to the measuring tape 3, for example in the middle of the flat side, so that the readability of the measuring tape 3 is hardly impaired. Likewise, if only one side of the measuring tape 3 is printed or labeled, which according to the embodiment in Fig. 2 consists of a fabric tape, several such signal supply lines 3a, 3b can be arranged on the back. In this case, the ability of the measuring tape 3 to be wound up on the reel 5 is hardly impaired.
An der Elektronikbox 4a kann auch eine Abtasteinrichtung 4d vorgesehen sein, die die Markierungen bzw. Skala des Maßbandes 3 abtastet, bevorzugt auf optischem oder auch magnetischem Wege. Hierdurch ist eine automatische Messung möglich, z. B. Absenkung der Meßsonde 2 auf 48 m, dann auf 52 m, dann auf 58 m usw. Dabei kann die Haspel 5 mit einem Schrittmotor zur kontrollierten Absenkung der Meßsonde 2 durch Abwickeln des Maßbandes 3 und Längenüberwachung durch die Abtasteinrichtung 4d ausgerüstet sein. Hierdurch kann auch das Hochziehen der Meßsonde 2, insbesondere aus großen Tiefen erleichtert werden, wenn z.B. einer der modulartig aufgebauten Probennehmer 2b mit standardisierter Koppelstelle 2d ausgewechselt werden soll.A scanning device 4d can also be provided on the electronics box 4a, which scans the markings or scale of the measuring tape 3, preferably optically or magnetically. This enables automatic measurement, e.g. lowering the measuring probe 2 to 48 m, then to 52 m, then to 58 m, etc. The reel 5 can be equipped with a stepper motor for the controlled lowering of the measuring probe 2 by unwinding the measuring tape 3 and length monitoring by the scanning device 4d. This can also make it easier to pull up the measuring probe 2, especially from great depths, if, for example, one of the modular samplers 2b with standardized coupling point 2d is to be replaced.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960905 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990914 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020802 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20040930 |
|
| R071 | Expiry of right |