[發明專利]一種溝頭填埋區地下水位和土壤濕度實時監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910570237.6
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110207758A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 霍艾迪;楊磊;黃志凱;陳思明;陳四賓;李聰怡;溫軼然
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H02J7/35;H02S20/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

一種溝頭填埋區地下水位和土壤濕度實時監測裝置及方法，監測裝置包括設置在待監測區域的地下水觀測井，地下水觀測井當中放置投入式液位變送器，投入式液位變送器感知地下水的水位變化并將數據經數據采集模塊傳輸至環境監測云平臺；地下水觀測井的井壁上分層布置有多個土壤水分變送器，各個土壤水分變送器將采集到的信號傳輸至信號總線，信號總線連接環境監控主機，環境監控主機無線連接環境監控云平臺，用戶遠程登錄環境監測云平臺和環境監控云平臺能夠查看實時數據；數據采集模塊、環境監控主機連接供電模塊，供電模塊包括蓄電池以及兩路供電支路。本發明的監測方法能夠同時監測地下水的水位和土壤濕度實時數據，減少了工作量，提高數據精度。

技術領域

本發明屬于環境監測與保護領域，具體涉及一種溝頭填埋區地下水位和土壤濕度實時監測裝置及方法，為探究黃土高原溝頭填埋區工程措施的破壞原因提供數據基礎。

背景技術

黃土高原是中華民族古代文明的發祥地之一，黃土顆粒細，土質松軟，含有豐富的礦物質養分，利耕作，孕育了黃土地一代又一代居民，但由于特殊的地貌特征、氣候類型和土質特點，它也成為世界上水土流失最嚴重和生態環境最脆弱的地區之一。近些年，在固溝保塬工程修建以及生態環境治理過程中，產生了許多地面沉降和地裂縫，對溝頭填埋區的地下水水位和土壤濕度實時監測是不可避免的，監測裝置和技術是科學研究的重要手段。

在水土流失防治研究過程中目前主要有四種水土流失防治措施，分別是農耕措施、生物林草措施、生態修復、工程措施。由于黃土高原地質結構土質特性特殊，很多固溝保塬工程措施受到地下水位升降和土壤含水量變化的破壞，容易引發大量地質災害的發生，如溝頭填埋后對溝頭的硬化處理工程，因地基的不均勻沉降，導致混凝土斷裂，產生裂縫。

因此，需要對溝頭填埋區的地下水水位和土壤濕度進行實時監測，通過開發監測裝置及相應方法，探究土壤濕度閾值、地下水水位閾值和土壤不均勻沉降的關系。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種溝頭填埋區地下水位和土壤濕度實時監測裝置及方法，能夠對地下水位和土壤濕度同時監測，運行穩定，可靠性高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：包括設置在待監測區域的地下水觀測井，地下水觀測井當中放置投入式液位變送器，投入式液位變送器感知地下水的水位變化并將數據經數據采集模塊傳輸至環境監測云平臺；所述的地下水觀測井的井壁上分層布置有多個土壤水分變送器，各個土壤水分變送器將采集到的信號傳輸至信號總線，信號總線連接環境監控主機，環境監控主機無線連接環境監控云平臺，用戶遠程登錄環境監測云平臺和環境監控云平臺能夠查看實時數據；所述的數據采集模塊、環境監控主機連接供電模塊。

所述的供電模塊包括蓄電池以及同時連接蓄電池的兩路供電支路；其中一路是民用電網經過智能充電器為蓄電池充電，另一路是太陽能電池板通過太陽能電池板控制器為蓄電池充電；所述的智能充電器與太陽能電池板控制器起到短路開路保護、過充過放保護的作用。

所述的投入式液位變送器與數據采集模塊通過同軸電纜連接，太陽能電池板、太陽能電池板控制器、蓄電池和數據采集模塊之間均通過導線連接。

太陽能電池板安裝于太陽能板支架上，太陽能板支架中部附有不銹鋼收納盒，不銹鋼收納盒用于收納太陽能電池板控制器、智能充電器、蓄電池、數據采集模塊和環境監控主機。

太陽能板支架采用不銹鋼方管制成。

所述的地下水觀測井的井壁為PVC管，地下水觀測井的底部套設有外管，地下水觀測井的底端封閉，外管上部設有螺旋閉合蓋，蓋中央預留內管的插入孔，外管的全壁均勻設有進水孔，壁外由內而外依次包裹有細砂層、中砂層和粗砂層；內管延伸至地面，內管被外管包裹部位設置有進水孔，所述的進水孔及進水孔以下用一層土工布包裹。