[發明專利]一種實時監測地下水位的裝置及方法

在審

• 申請號: 201711310365.4
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107907183A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 謝強;張國棟;蔡睿;宋曉婷;胡學文
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284;G08C17/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本發明涉及水位監測領域，具體是一種實時監測地下水位的裝置及方法。

背景技術

地下水位動態監測在地下水資源評價、生態與環境評價及巖土工程實踐中具有重大意義。目前已有地下水監測設備眾多，但存在著人為操作繁瑣、受水位波動和溫度的影響、信號傳輸距離有限、不易組網、自動化程度較低、裝置耐腐蝕性較差、集水井底端土工布易堵塞等各種局限性。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種實時監測地下水位的裝置及方法，具有信號傳輸靈活便捷、裝置環境適應能力強、精度高、不會出現傳統集水井底端土工布在長時間使用后被泥土堵塞的問題等優點。可實現遠程實時無線監測地下水位變化，為工程實踐提供有效數據。

本發明采取的技術方案為：

一種實時監測地下水位的裝置，包括探頭、TDR單元、太陽能電池板、PC終端；探頭位于集水井內，探頭連接TDR單元，TDR單元連接太陽能電池板，TDR單元與PC終端通過無線通訊連接。

所述TDR單元與探頭通過同軸電纜連接，TDR單元與太陽能電池板通過導線連接。

所述探頭包括內導體、外導體，內導體連接同軸電纜的內導體，外導體為筒體狀，外導體連接同軸電纜的外導體。

所述內導體和外導體為高分子導電材料。

所述探頭前端浸沒于水下的部分的長度，超過常年最高地下水位和最低地下水位差值。

所述TDR單元包括信號發生器、數據采集器、無線發射器、蓄電池；TDR單元用于完成信號發生、數據采集和無線發射；信號發生器連接同軸電纜，無線發射器設有GPRS通訊模塊，蓄電池通過導線連接太陽能電池板，所述太陽能電池板用于實現光能到電能的轉化，并將電能通過導線輸送到蓄電池儲存。

所述PC終端接收TDR單元中的無線發射器通過GPRS傳輸來的信號，并進行解算、記錄和顯示。

所述集水井用于裝集地下水，材質為有機玻璃，其側壁有均勻分布的透水孔。

所述集水井設有保護層，所述保護層包括由內至外、依次包裹著集水井外壁的土工布、等大球狀石英砂和透水混凝土。

本發明一種實時監測地下水位的裝置及方法，技術效果如下：

（1）：通過無線GPRS傳輸信號，使用過程中很靈活便捷，同時利用太陽能供電，避免了復雜的有線網絡的組建，節省費用與時間，適于野外無人值守監測地下水位變化。

（2）：探頭采用高分子導電材料，具有良好導電功能且密度小、易加工、耐腐蝕；透水井采用有機玻璃，易加工，有良好的強度、剛度且對酸、堿、鹽有較強的耐腐蝕性能，整個裝置環境適應能力強。

（3）：透水井外側依次包裹有土工布、石英砂、透水混凝土，且透水井底部和側壁均勻分布有足夠多的透水孔，可滲透地下水的位置分布廣，不會出現傳統集水井底端土工布在長時間使用后被泥土堵塞的問題。

附圖說明

圖1為本發明的整體連接示意圖。

圖2為本發明的探頭與TDR單元連接示意圖。

圖3為本發明的探頭的橫截面示意圖。

圖4為本發明的集水井和保護層位置示意圖。

具體實施方式

一種實時監測地下水位的裝置，包括探頭1、TDR單元2、太陽能電池板5、PC終端6。探頭1位于集水井3內，探頭1連接TDR單元2，TDR單元2連接太陽能電池板5，TDR單元2與PC終端6通過無線GPRS通訊連接。

所述TDR單元2與探頭1通過同軸電纜18連接，TDR單元2與太陽能電池板5通過導線19連接。

所述探頭1包括內導體12、外導體13，內導體12連接同軸電纜18的內導體，外導體13為筒體狀，外導體13連接同軸電纜18的外導體。探頭1的筒體狀外導體13保護內導體12不被損傷折斷。整個線路通過探頭1的內導體12與外導體14之間的地下水連通為閉合回路，起到波導作用，內導體12、外導體13與地下水的介電常數不同會引起電磁波在空氣-水界面處發生反射。

所述內導體12與外導體13為高分子導電材料，輕質耐腐蝕。

所述探頭1前端浸沒于水下的部分的長度，超過常年最高地下水位和最低地下水位差值，保證探頭始終有一部分浸沒在地下水中，從而保證整個線路始終為閉合回路。