[發明專利]一種水-土界面理化監測裝置及基于該裝置的庫區消落帶監測系統

在審

• 申請號: 202010433223.2
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111537025A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 陳求穩;劉東升;朱昊彧;陳宇琛;馬宏海;洪迎新
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種水?土界面理化監測裝置及基于該裝置的庫區消落帶監測系統，包括筒狀外殼、錐形頭、傳感器數據采集電路、密封塞和若干傳感器模塊，筒狀外殼一端與錐形頭密封連接，另一端采用密封塞密封，傳感器模塊連接所述傳感器數據采集電路，且都位于所述筒狀外殼的密封空間內，傳感器模塊包括電路板和分別與電路板連接的溫度傳感器、溶解氧傳感器、電導率傳感器，電路板、溫度傳感器、溶解氧傳感器和電導率傳感器用樹脂澆注在一起，筒狀外殼上對應每個所述傳感器模塊的安裝位置處設有3個方向的開孔，使得對應傳感器模塊傳感器通過開孔將探頭裸露于筒狀外殼外。本發明可以連續高效監測庫區消落帶水?土界面理化指標。

技術領域

本發明涉及環境監測技術，尤其涉及一種水-土界面理化監測裝置及基于該裝置的庫區消落帶監測系統。

背景技術

據統計，截止2011年，全球已建成各類水庫總數約1670萬座，且數量還在隨著時間持續增加。水庫的運行會造成庫區水位周期性漲落，從而在庫區形成廣闊的淹水落干區域——消落帶。消落帶的特殊水文過程，使其土層孔隙水與上覆水交換頻繁，導致水-土界面物質濃度、理化指標及微生物特性處于動態變化狀態，這為水庫蓄積的營養鹽的生物地球化學反應過程提供了一個重要場所。弄清消落帶不同深度水-土界面基本理化指標的長期變化情況，是揭示消落帶生物地球化學反應真實面貌的基礎。長期以來，庫區水-土界面的理化性質監測多采用人力的方式，對于深水區的監測由于水體浮力等因素影響，常造成測量的不確定性，且長期監測費時費力。庫區水-土界面理化性質連續自動監測一直是一大難題，尤其對于深水區。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種水-土界面理化監測裝置及基于該裝置的庫區消落帶監測系統，尤其適用于水位變幅大的庫區消落帶，所述監測裝置可連續監測消落帶界面理化性質，所述庫區消落帶監測系統可遠程監控庫區消落帶不同深度理化性質變化情況，監測時間靈活，測量過程高效，可實現實時連續監測。

技術方案：本發明所述的水-土界面理化監測裝置包括筒狀外殼、錐形頭、傳感器數據采集電路、密封塞和若干傳感器模塊，所述的筒狀外殼一端與錐形頭密封連接，另一端采用密封塞密封，所述傳感器模塊連接所述傳感器數據采集電路，且都位于所述筒狀外殼的密封空間內，所述傳感器模塊包括電路板和分別與電路板連接的溫度傳感器、溶解氧傳感器、電導率傳感器，電路板、溫度傳感器、溶解氧傳感器和電導率傳感器用樹脂澆注在一起，所述筒狀外殼上對應每個所述傳感器模塊的安裝位置處設有3個方向的開孔，使得對應傳感器模塊的溫度傳感器、溶解氧傳感器、電導率傳感器分別通過開孔將探頭裸露于筒狀外殼外。

進一步的，所述裝置還包括狀態指示燈，所述狀態指示燈位于筒狀外殼外，并通過密封塞連接所述傳感器數據采集電路。

進一步的，所述裝置還包括電源和存儲模塊，所述電源和存儲模塊位于所述筒狀外殼內，所述電源為整個裝置供電，所述存儲模塊連接所述傳感器數據采集電路。

進一步的，所述裝置還包括光纖和電源線，所述光纖和電源線均從密封塞穿插入筒狀外殼，并連接到所述傳感器數據采集電路。

進一步的，位于最上兩層的相鄰傳感器模塊對應的開孔間距為5cm，其余相鄰傳感器模塊對應的開孔間距為10cm。

本發明所述的庫區消落帶監測系統包括信息采集裝置、水位計、無線傳輸系統、供電系統、智慧平臺和若干上述水-土界面理化監測裝置，其中：

所述水-土界面理化監測裝置垂直插入庫區消落帶不同高程，并使傳感器朝向水域方向，最上層傳感器剛好位于水-沉積物界面；

所述信息采集裝置包括存儲模塊和信息處理模塊，安裝于岸上，通過光纖與所述水-土界面理化監測裝置連接，用于控制和監視各監測裝置，調節各監測裝置監測頻次和各傳感器工作狀態，并將各監測裝置的數據匯總和備份在存儲模塊；