DE4004939A1 - Brunnenpegel-messgeraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Brunnenpegel-Meßgerät mit
einer am oberen Ende eines Brunnenrohrs angeordneten
Kopfstation, einer über ein Kabel an die Kopfstation
angeschlossenen, in das Brunnenrohr eingeführten Pegelmeß
sonde, insbesondere Druckmeßsonde, und einer elektroni
schen Meßdaten-Aufbereitungs- und -Sammeleinrichtung.
Es ist bekannt, Wasserstände, beispielsweise den Grund
wasserpegel, mit Hilfe einer Druckmeßsonde zu messen, die
an einem elektrischen Kabel hängend in ein zumindest im
oberen Bereich mit einem Brunnenrohr ausgekleideten
Bohrloch versenkt wird. Die Druckmeßsonde enthält eine
Druckmeßzelle, die den hydrostatischen Druck der darüber
stehenden Wassersäule mißt. Die von einem in die Druckmeß
sonde integrierten Verstärker verstärkten elektrischen
Signale werden über das die Druckmeßsonde haltende Kabel
einer am oberen Ende des Brunnenrohrs angeordneten Kopf
station zugeführt, in welcher die über einen längeren
Zeitraum anfallenden Daten von einer Sammeleinrichtung,
herkömmlich einem Trommelschreiber oder einem digitalen
Datenspeicher, registriert werden. Die Kopfstation enthält
üblicherweise auch die für den Betrieb des Trommelschrei
bers und der Druckmeßsonde erforderlichen Stromversor
gungseinrichtungen.
Brunnenpegel-Meßgeräte sind, da sie vielfach ganzjährig
betrieben werden, sehr großen Temperaturschwankungen
ausgesetzt. Die elektronischen und mechanischen Komponen
ten müssen damit nicht nur für einen sehr großen Tempera
turbereich ausgelegt sein, sondern sind auch aufgrund
großer Temperaturschwankungen kondenswassergefährdet. Die
Gefahr der Kondenswasserbildung bedingt vergleichsweise
großen konstruktiven Aufwand, wenn große Betriebssicher
heit und lange Lebensdauer gefordert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Brunnenpegel-Meßgerät
zu schaffen, welches auch dann betriebssicher und genau
arbeitet, wenn seine Kopfstation großen Temperaturschwan
kungen ausgesetzt ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Brunnenpegel-
Meßgerat der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Meßdaten-Aufbereitungs- und -Sammelein
richtung in die Pegelmeßsonde eingebaut ist und die
Kopfstation eine Datenübertragungsschnittstelle zum
Abfragen von in der Meßdaten-Aufbereitungs- und -Sammel
einrichtung gesammelter Meßdaten umfaßt.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, sämtliche Kompo
nenten der Meßdatenerfassung, Aufbereitung und Datensamm
lung in die Pegelmeßsonde zu integrieren, da die Pegel
meßsonde im Betrieb in das Wasser, dessen Pegel gemessen
werden soll, abgesenkt ist und sich damit in einer nur
geringen Temperaturschwankungen ausgesetzten Umgebung
befindet. Auf diese Weise kann der Temperaturbereich, für
den diese Komponenten bemessen sein müssen, verringert
werden, was die Konstruktion vereinfacht und gegebenen
falls die Meßgenauigkeit erhöht. Darüber hinaus sind
diese Komponenten keiner Kondenswasserbildung ausgesetzt.
Das erfindungsgemäße Meßgerät kann für Flüssigkeitspegel
messungen beliebiger Art eingesetzt werden, wie zum
Beispiel zur Pegelmessung von Grundwasser, fließenden
Gewässern oder stehenden Gewässern, wie zum Beispiel Seen
oder dergleichen. Unter einem Brunnenrohr soll hier und
im folgenden auch eine Erdbohrung oder ein Schacht oder
dergleichen verstanden werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die Kopfsta
tion an elektrischen Komponenten im wesentlichen nur die
Datenübertragungsschnittstelle sowie Einrichtungen zur
Stromversorgung der Schnittstelle und der Pegelmeßsonde,
beispielsweise eine Batterie oder einen Akku. Die in der
Kopfstation verbliebenen Komponenten sind vergleichsweise
nur wenig temperaturabhängig und lassen sich problemlos
gegen Kondenswasserbildung schützen. Es versteht sich,
daß in der Kopfstation andere Komponenten, wie zum Bei
spiel Vorrichtungen zur Referenzdruckerzeugung oder
Trocknungsmittel untergebracht sein können.
Anstelle einer elektrischen Kabelverbindung zwischen
Pegelmeßsonde und Kopfstation können auch Lichtleiter
vorgesehen werden, insbesondere wenn deren Enden auf
seiten der Kopfstation zugleich die optische Schnittstel
le bilden.
Um elektrische Leitungen gänzlich zu vermeiden, können
die Batterien in diesem Fall ebenfalls in die Pegelmeß
sonde integriert werden.
Bei der Datenübertragungsschnittstelle kann es sich um
Steckkontakte oder dergleichen handeln. Um Kontaktie
rungsprobleme zu vermeiden, ist jedoch die Datenübertra
gungsschnittstelle zweckmäßigerweise als optische Schnitt
stelle, insbesondere Infrarot-Schnittstelle ausgebildet,
an die für die Abfrage der gesammelten Meßdaten eine
transportable Datenübertragungs- und/oder Datenspeicher
einrichtung angekoppelt werden kann. Diese Datenübertra
gungs- und/oder Datenspeichereinrichtung umfaßt ebenfalls
eine optische Schnittstelle, die auf die optische Schnitt
stelle der Kopfstation aufgesetzt wird. Um dies zu er
leichtern, trägt das Brunnenrohr an seinem oberen Ende
zweckmäßigerweise einen mit einem Deckel verschließbaren
Rohrkopf, der auf seiner Oberseite eine Auflagefläche für
die transportable Datenübertragungs- und/oder Datenspei
chereinrichtung bildet. Die Auflagefläche ist zweckmäßi
gerweise so gestaltet, daß sie die optischen Schnittstel
len zueinander ausrichtet. Zweckmäßigerweise ist die
Schnittstelle der Datenübertragungs- und/oder Datenspei
chereinrichtung in einem gesonderten, über ein Kabel mit
einem transportablen Hauptgerät verbundenen Lesekopf
untergebracht, der für sich auf die Auflagefläche auf
setzbar ist. Zur Fixierung des Lesekopfs an der Auflage
fläche können Haftmagnete oder Rasten oder dergleichen
vorgesehen sein.
Um die Handhabung des Brunnenpegel-Meßgeräts zur erleich
tern, sind die Datenübertragungsschnittstelle und die zur
Stromversorgung des Geräts vorgesehenen Batterien oder
Akkus in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, welches
außerhalb des Brunnenrohrs abnehmbar an diesem angeordnet
ist. Auf diese Weise wird die Mündungsöffnung des Brunnen
rohrs freigehalten, so daß das Brunnenrohr für weitere
transportable Sonden-Meßgeräte, beispielsweise für ein
Kabellichtlot, mit welchem der absolute Wasserpegel
bestimmt werden kann, freigehalten wird, ohne daß das
Brunnenpegel-Meßgerät zuvor entfernt werden müßte. Der am
oberen Ende des Brunnenrohrs angeordnete, mit einem
Deckel verschließbare Rohrkopf hat hierzu zweckmäßiger
weise seitlich der Brunnenrohrmündung eine von dem Deckel
abgedeckte Aufnahmevertiefung für das die Batterien und
die optische Schnittstelle enthaltende Gehäuse.
Transportable Sonden-Meßgeräte, wie zum Beispiel Kabel
lichtlote oder dergleichen, haben eine Kabeltrommel, von
der das endseitig mit einer Sonde versehene Meßkabel
mittels einer Handkurbel oder dergleichen abwickelbar
ist. Herkömmliche Sonden-Meßgeräte dieser Art müssen
während der Messung auf dem oberen Ende des Brunnenrohrs
von Hand gehalten werden, was die Messung erschwert. In
einer bevorzugten Ausgestaltung, die auch bei anderen
Brunnenpegel-Meßgeräten als dem vorstehend erläuterten
Gerät eingesetzt werden kann, ist an dem oberen Ende des
Brunnenrohrs ein Rohrkopf angebracht, der auf seiner
Oberseite eine Auflagefläche für das Sonden-Meßgerät
aufweist. Der Rohrkopf hat zumindest ein Arretierungs
organ, mit dem das auf der Auflagefläche abgestellte
Sonden-Meßgerät relativ zum Brunnenrohr ausgerichtet und
fixiert werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß
das Sonden-Meßgerät betriebssicher auf dem Rohrkopf
abgestellt werden kann, ohne daß es manuell gestützt
werden müßte. Bei dem Arretierungsorgan handelt es sich
zweckmäßigerweise um einen Haken, dem am Sonden-Meßgerät
eine Hakeneingriffsöffnung zugeordnet ist. Geeignet sind
auch Arretierungsstifte oder sonstige Führungsvorsprünge,
die das Sonden-Meßgerät kippsicher auf der Auflagefläche
halten.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Brunnenpegel-Meßgeräts anhand einer Zeich
nung näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brunnenpegel-
Meßgeräts während des Meßbetriebs;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen die Kopfstation des
Meßgeräts tragenden Rohrkopf eines Brunnenrohrs,
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des
Meßgeräts bei der Übermittlung gesammelter Meß
daten,
Fig. 4 eine schematische Ansicht des Meßgeräts bei einer
Variante der Meßdatenübermittlung.
Fig. 1 zeigt schematisch ein im wesentlichen vertikales
Brunnenrohr 1, das mit seinem unteren Ende unter den
Grundwasserpegel 3 reicht und an seinem oberen, über die
Erdoberfläche 5 vorstehenden Ende einen Rohrkopf 7 trägt.
An dem Rohrkopf 7 ist in einem Gelenk 9 ein Deckel 11
angelenkt, der in seiner über die Mündung des Bohrrohrs 1
geklappten, das Bohrrohr 1 verschließenden Stellung
mittels eines Schlosses 13 versperrbar ist. Das Bohrrohr
1 kann sich, wie in Fig. 1 dargestellt, bis unter den
Grundwasserpegel 3 erstrecken; es kann auch lediglich den
oberen Bereich einer bis zum Grundwasser reichenden
Brunnenbohrung auskleiden.
In einer bei geöffnetem Deckel 11 von oben her zugängli
chen, seitlich des Brunnenrohrs 1 angeordneten Aufnahme
vertiefung 15 des Rohrkopfs 7 ist betriebsmäßig entnehm
bar eine Kopfstation 17 eingesetzt, die an einem bis
unter den Grundwasserpegel 3 reichenden elektrischen
Kabel 19 eine Druckmeßsonde 21 trägt. Die Druckmeßsonde
21 enthält eine beispielsweise kapazitiv wirkende Druck
meßzelle 23, die ein dem hydrostatischen Druck der darüber
liegenden Wassersäule proportionales elektrisches Signal
liefert. Eine ebenfalls in der Druckmeßsonde 21 unterge
brachte Daten-Aufbereitungs- und -Sammeleinrichtung 25
digitalisiert die gegebenenfalls in einem Meßverstärker
verstärkten analogen Signale der Druckmeßzelle 23 und
speichert in vorbestimmten Abständen zeitlich aufeinan
derfolgende Meßdaten in einem Datenspeicher. Bei der
Aufbereitungs- und Sammeleinrichtung 25 handelt es sich
zweckmäßigerweise um einen Mikroprozessor mit zugeordne
ten Speicherbausteinen. Die Kopfstation 17 enthält im
wesentlichen nur eine Infrarot-Schnittstelle 27, über die
die gesammelten Meßdaten bei Bedarf über das Kabel 19 aus
dem Speicher der Aufbereitungs- und Sammeleinrichtung 25
abgerufen werden können, sowie Batterien 29 (Fig. 3) für
die Stromversorgung der Kopfstation 17 und der Druckmeß
sonde 21. Die Infrarot-Schnittstelle 27 und die Batterien
29 sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht,
welches in die Aufnahmevertiefung 15 des Rohrkopfs 7 mit
in das Brunnenrohr 1 eingeführtem Kabel 19 eingesetzt
ist. Das Brunnenpegel-Meßgerät kann damit als Einheit aus
dem Brunnenrohr 1 bzw. dem Rohrkopf 7 entnommen werden.
Da sämtliche für die Meßdatenverarbeitung erforderlichen
Komponenten in die Druckmeßsonde 21 integriert sind, sind
sie im Betrieb nur den vergleichsweise kleinen Temperatur
schwankungen des Grundwassers ausgesetzt und nicht den
unter Umständen großen Temperaturschwankungen der Atmo
sphäre. Das Gehäuse der Kopfstation 17 enthält damit
neben der Infrarot-Schnittstelle 27 und den Batterien 29
im wesentlichen nur noch mechanische Komponenten, wie zum
Beispiel die für die Referenzdruckerzeugung der Druckmeß
sonde 21 erforderlichen Einrichtungen und gegebenenfalls
Trocknungsmittel, wie zum Beispiel Silica-Gel.
In einer Variante des vorstehend erläuterten Meßgeräts
kann das Verbindungskabel 19 Lichtleiter für die optische
Datenübertragung enthalten. Die Lichtleiter können auf
der Seite der Kopfstation 17 mit ihren Enden zugänglich
sein und zugleich die Funktion der optischen Schnittstel
le 27 mit übernehmen. Um auf elektrische Leitungen in dem
Kabel 19 vollständig verzichten zu können, können in der
letztgenannten Version die Batterien 29 auch in die
Druckmeßsonde 21 integriert sein. Auf diese Weise können
die gesamten elektrischen Funktionen des Meßgeräts vor
Temperaturschwankungen geschützt werden.
Zum Abrufen der in der Aufbereitungs- und Sammeleinrich
tung 25 gespeicherten Pegelmeßdaten kann auf eine durch
die Oberseite des Rohrkopfs 7 gebildete Auflagefläche 31
ein transportables Datenübertragungs- und/oder Datenspei
chergerät 33 aufgesetzt werden, welches auf seiner Unter
seite eine der Infrarot-Schnittstelle 27 der Kopfstation
17 zugeordnete Infrarot-Schnittstelle 35 hat. Die Daten
übertragungs- und/oder Datenspeichereinrichtung 33 über
trägt Steuerbefehle zur Aufbereitungs- und Sammeleinrich
tung 25 und empfängt in der Einrichtung 25 gespeicherte
Pegelmeßdaten. Die Einrichtung 33 umfaßt zweckmäßigerwei
se wiederum einen digitalen Datenspeicher; sie kann aber
auch für die unmittelbare Weiterleitung der aus dem
Speicher der Einrichtung 25 ausgelesenen Daten eingerich
tet sein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Datenüber
tragungs- und/oder Datenspeichereinrichtung 33 Bestand
teil eines transportablen Kabellichtlots 37, mit welchem
der Abstand des Grundwasserpegels 3 von der Auflagefläche
31 des Rohrkopfs 7 gemessen werden kann. Das Kabellicht
lot 37, welches ansonsten herkömmlich ausgebildet sein
kann, umfaßt eine Kabeltrommel 39, auf der ein Kabel 41
abspulbar aufgewickelt ist, welches an seinem Ende eine
das Auftreffen auf den Grundwasserpegel 3 erfassende
Sonde 43 trägt. Das Auftreffen der Sonde 43 auf den
Grundwasserpegel 3 wird durch ein nicht näher dargestell
tes Lichtzeichen des Kabellichtlots 37 angezeigt. Für die
Abstandsmessung kann das Kabel 41 mit einer Maßeinteilung
versehen sein. Um die Bedienung des Kabellichtlots 37 zu
erleichtern, trägt der Rohrkopf 7 einen nach oben abste
henden Haken 45, dem in der Unterseite des Kabellichtlots
37 eine Hakeneingriffsöffnung 47 zugeordnet ist. Durch
Einhängen des Hakens 45 kann das Kabellichtlot 37 kippsi
cher auf dem Rohrkopf 7 fixiert werden, und zwar in einer
Stellung, in der die Infrarot-Schnittstellen 35, 27
zueinander ausgerichtet sind. Da die Kopfstation 17
außerhalb des Brunnenrohrs 1 angeordnet ist, kann die
Sonde 43 unbehindert in das Brunnenrohr 1 eingeführt
werden. Die Datenübertragungs- und/oder Datenspeicherein
richtung 33 kann jedoch auch ein von dem Kabellichtlot 37
gesondertes Gerät sein.
Fig. 4 zeigt eine Variante einer Datenübertragungs
und/oder Datenspeichereinrichtung 49, deren Funktion der
Einrichtung 33 entspricht, die aber als gesonderte Ein
heit transportabel ist. Die Datenübertragungs- und/oder
Datenspeichereinrichtung 49 umfaßt ein transportables
Hauptgerät 51, welches über ein Kabel 53 mit einem Lese
kopf 55 verbunden ist, der eine Infrarot-Schnittstelle 57
für die Ankopplung an die zugeordnete Schnittstelle der
Kopfstation 17 enthält. Um den Lesekopf 55 auf der Aufla
gefläche 31 des Rohrkopfs 7 fixieren zu können, enthält
der Lesekopf 55 einen Haftmagnet 59, der den Lesekopf 55
an einem Metallteil des Rohrkopfs 7 fixiert. Es versteht
sich, daß der Magnet 59 auch Bestandteil des Rohrkopfs 7
sein kann.
Claims (12)
1. Brunnenpegel-Meßgerät
mit einer am oberen Ende eines Brunnenrohrs (1)
angeordneten Kopfstation (17), einer über ein Kabel
(19) an die Kopfstation (17) angeschlossenen, in das
Brunnenrohr (1) eingeführten Pegelmeßsonde (21),
insbesondere Druckmeßsonde und einer elektronischen
Meßdaten-Aufbereitungs- und -Sammeleinrichtung (25),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßdaten-Aufbereitungs- und Sammeleinrichtung (25)
in die Pegelmeßsonde (21) eingebaut ist und die Kopf
station (17) eine Datenübertragungsschnittstelle (27)
zum Abfragen von in der Meßdaten-Aufbereitungs- und
-Sammeleinrichtung (25) gesammelter Meßdaten umfaßt.
2. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kopfstation (17) im wesentlichen nur
die Datenübertragungsschnittstelle (27) und Einrichtun
gen (29) zur Stromversorgung der Schnittstelle (27)
und der Pegelmeßsonde (21) umfaßt.
3. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kabel (19) für die Datenüber
tragung wenigstens einen Lichtleiter aufweist.
4. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das der Kopfstation (17) nahegelegene
Ende des Lichtleiters eine optische Schnittstelle
bildet.
5. Brunnenpegel-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungs
schnittstelle als optische Schnittstelle, insbesondere
Infrarot-Schnittstelle (27) ausgebildet ist.
6. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Brunnenrohr (1) an seinem oberen
Ende einen mit einem Deckel (11) verschließbaren
Rohrkopf (7) trägt, der auf seiner Oberseite eine
Auflagefläche (31) für eine transportable Datenüber
tragungs- und/oder Datenspeichereinrichtung (33; 49)
bildet, die eine der optischen Schnittstelle (27) der
Kopfstation (17) zugeordnete optische Schnittstelle
(35; 57) aufweist, welche bei auf die Auflagefläche
(31) aufgesetzter Datenübertragungs- und/oder Daten
speichereinrichtung (33; 43) mit der optischen Schnitt
stelle (27) der Kopfstation (17) gekoppelt ist.
7. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die optische Schnittstelle (57) der
Datenübertragungs- und/oder Datenspeichereinrichtung
(49) in einem von einem Hauptgerät (51) gesonderten
und über ein Kabel (53) mit diesem verbundenen Lese
kopf (55) vorgesehen ist, der über Arretierungsmittel,
insbesondere einen Haftmagnet (59), an dem Rohrkopf
(7) fixierbar ist.
8. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die optischen Schnittstellen (27,
35) der Kopfstation (17) und der Datenübertragungs-
und/oder Datenspeichereinrichtung (33) für die Kopplung
übereinander angeordnet sind.
9. Brunnenpegel-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungs
schnittstelle (27) und zur Stromversorgung auch der
Pegelmeßsonde (21) vorgesehene Batterien (29) oder
Akkus in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind,
welches außerhalb des Brunnenrohrs (1) abnehmbar an
diesem angeordnet ist.
10. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Brunnenrohr (1) an seinem oberen
Ende einen mit einem Deckel (11) verschließbaren
Rohrkopf (7) trägt, welcher seitlich der Brunnenrohr
mündung eine von dem Deckel (11) abgedeckte Aufnahme
vertiefung (15) für das Gehäuse aufweist.
11. Brunnenpegel-Meßgerät insbesondere nach einem der
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Brunnenrohr (1) an seinem oberen Ende einen Rohrkopf
(7) trägt, der auf seiner Oberseite eine Auflagefläche
(31) für zusätzliche transportable Sonden-Meßgeräte
(37), insbesondere ein Kabellichtlot aufweist, und daß
der Rohrkopf (7) zumindest ein Arretierungsorgan (45)
zur Ausrichtung und Fixierung des Sonden-Meßgeräts
(37) relativ zum Brunnenrohr (1) aufweist.
12. Brunnenpegel-Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Arretierungsorgan als Haken (45)
ausgebildet ist, dem am Sonden-Meßgerät (37) eine
Hakeneingriffsöffnung (47) zugeordnet ist.
Priority Applications (1)
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ID=6400356
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DE4004939A Expired - Fee Related DE4004939C2 (de) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Brunnenpegel-Meßgerät |
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