[發明專利]一種地下水流場監測系統及方法

在審

• 申請號: 202110029622.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112859184A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 童夏敏;王彤宇;王智國
• 申請（專利權）人: 河北掌慧測控科技有限公司
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

1.一種地下水流場監測系統，其特征是：監測系統包括分別在巖土層和在地下水運移方向埋設的滲透傳感單元、釋水傳感單元、CAN總線數據采集器、通信分站和監測器；所述的滲透傳感單元和釋水傳感單元的輸出端連接CAN總線數據采集器的輸入端，所述的CAN總線數據采集器的輸出端連接通信分站的輸入端，所述的通信分站將監測到的數據輸出到監測中心的監測器，通過監測器顯示出地下水流場的動態參數。

2.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統，其特征是：所述的滲透傳感單元包括電導率傳感器和與電導率傳感器相連的水分傳感器。

3.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統：其特征是：所述的釋水傳感單元包括由若干不同方向的壓力傳感器組成。

4.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統：其特征是：所述的滲透傳感單元1中的電導率傳感器的型號為SUNTEX的傳感器。

5.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統：其特征是：所述的滲透傳感單元1中的水分傳感器的型號為YDSC-A01的傳感器。

6.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統：其特征是：所述的釋水傳感單元2中的壓力傳感器的型號為AE-S的壓力傳感器。

7.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統：其特征是：所述的CAN總線數據采集器3的為GCAN-401。

8.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統：其特征是：所述的通信分站4的型號為KT158的煤礦無線通信設備。

9.根據權利要求1所述的一種地下水流場監測系統：其特征是：所述的監測器5的型號為PWS6600S。

10.根據權利要求1、2或3所述的一種地下水流場監測系統的監測方法，其特征是：利用滲透傳感單元和釋水傳感單元作為復合傳感器系統，滲透傳感單元檢測的最終參數是滲透系數，釋水傳感單元檢測的最終參數是釋水系數，具體檢測方法為間接檢測法，即通過組成滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器獲得的數據，計算出滲透系數；通過組成釋水傳感單元的壓力傳感器獲得的數據，計算出釋水系數；具體計算方法為：

(1)滲透系數的檢測方法：首先在巖土層某個位置埋設第一組滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器，然后在地下水運移方向，距離第一組滲透傳感器埋設地點位置L遠的地方埋設第二組滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器，通過監測，如果發現第一組滲透傳感單元的水分傳感器和電導率傳感器開始變化時，測得第一組滲透傳感單元的電導率傳感器的參數為D1，第二組滲透傳感單元的電導率傳感器的參數為D2，并開始計時，接著監測第二組滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器，一直監測到第二組滲透傳感單元的水分傳感器和電導率傳感器數據變化趨于穩定且接近于第一組滲透傳感單元的水分傳感器和電導率傳感器數據時，記錄這段時間為t1，所需的滲透系數K則為：

K＝(D2-D1)LM/t1

式中：M為滲透傳感單元埋設區域的含水層厚度，通過地質勘探信息預先獲得的數據；

(2)釋水系數的檢測方法：首先在巖土層某個位置埋設第一組釋水傳感單元的六個不同方向的壓力傳感器，分別布置在一立方米的正方體的六個面中心點，壓力傳感器的受壓面為正方體中心的反向；然后沿地下水運移方向，距離第一組傳感器埋設地點位置L遠的地方埋設第二組滲透傳感單元的六個壓力傳感器，布置方式與前面六個壓力傳感器相同。通過監測，如果發現第一組釋水傳感單元的壓力傳感器開始變化時，測得第一組釋水傳感單元的多個壓力傳感器的參數，選擇其中最大壓力值記為P1，并開始計時，接著監測第二組釋水傳感單元的壓力傳感器，經過時間t2開始記錄第二組釋水傳感單元的壓力傳感器數據，選擇其中的最大值記為P2，則所需的釋水系數S為：

S＝(P2-P1)MK/t2

式中：K為通過滲透傳感單元監測的滲透系數。