[發明專利]一種地下水流場動態監測系統

在審

• 申請號: 202010415178.8
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111458103A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 薛衛峰;黃克軍;冀瑞君;劉美樂;張嚴靜;梁少劍;邊海清
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

一種地下水流場動態監測系統，包括水下探頭以及嵌入式系統；其中，水下探頭用于采集地下水的水文特征信息，并將采集的水文特征信息發送給嵌入式系統；嵌入式系統用于接收水下探頭發送的水文特征信息，并對水文特征信息進行實時處理，得到地下水的流速、流向、溫度與壓力的時間序列，實現地下水流場動態監測。本發明從地下水流速流向的探查與后臺的信息處理是一體的，可實現測試與數據處理的同步進行，從而實現對地下水流場的實時動態監測。

技術領域

本發明涉及水利、水文地質、工程地質、礦業工程領域，具體涉及一種地下水流場動態監測系統，可用于地下水流場動態監測。

背景技術

常規的地下水流場測試方法一為采用水文地質勘探，采集各鉆孔水文地質參數后生成等水位線，在等水位線的基礎上對勘探區域流場進行勾勒，另外一種為采用水文物探中的自然電位法和充電法，對地下水流場就行勾勒，該兩種方法均為靜態觀測，且并未實現對地下水流場的動態監測。

發明內容

本發明特針對現有技術中的問題提供一種地下水流場動態監測系統，該系統可實現對地下水流場動態監測。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種地下水流場動態監測系統，包括水下探頭以及嵌入式系統；

其中，水下探頭用于采集地下水的水文特征信息，并將采集的水文特征信息發送給嵌入式系統；

嵌入式系統用于接收水下探頭發送的水文特征信息，并對水文特征信息進行實時處理，得到地下水的流速、流向、溫度與壓力的時間序列，實現地下水流場動態監測。

本發明進一步的改進在于，水下探頭包括工業相機、溫度傳感器、壓力傳感器與電子羅盤；工業相機、溫度傳感器、壓力傳感器與電子羅盤均與嵌入式系統相連。

本發明進一步的改進在于，還包括外部設置，外部設備與嵌入式系統相連。

本發明進一步的改進在于，外部設備包括千兆以太網模塊、RS485模塊、USB模塊與Mini-PCIE模塊；

千兆以太網模塊用于實時采集圖像信息，RS485模塊用于實時采集壓力、溫度、磁場傳感器信息，USB模塊用于外接大容量存儲設備，Mini-PCIE模塊用于4G通信，LED模塊用于指示運行狀態。

本發明進一步的改進在于，嵌入式系統包括硬件板卡，硬件板卡采用NanoPi M4；嵌入式系統供連接有供電模塊，供電模塊包括蓄電池與太陽能電池，蓄電池與太陽能電池與嵌入式系統相連。

本發明進一步的改進在于，工作時，嵌入式系統通過串口輪詢讀取溫度、壓力、磁場方位信息，并獲取地下探頭的GPS原始數據，并解析經緯度與海拔；通過工業相機采集的API獲取時序圖像，采用VD-PTV算法處理時序圖像，得到單位時間內的流動。

本發明進一步的改進在于，嵌入式系統采用多線程的方式進行處理：一個線程采集數據，另外一個線程進行數據計算。

本發明進一步的改進在于，采用兩種方式啟動采集處理任務：第一種是定時任務，通過U盤配置文件，或者在瀏覽器上配置好采集的時刻和采集時長，根據配置定時采集和處理數據；另外一種是通過瀏覽器發送實時采集指令，嵌入式系統檢測到啟動指令后開始采集處理數據，檢測到停止指令后結束本次采集。

本發明進一步的改進在于，采集的過程中每3s通過4G模塊上傳一次該時間段內的數據到遠端服務器，在采集結束后將采集任務的所有時序圖像全部轉存到外部存儲設備中。

本發明進一步的改進在于，還包括后臺展示平臺，后臺展示平臺用于展示單點采集到的水文信息以及區域內整體水文及地下水流場動態信息。