[發明專利]地下水位監測預警系統

在審

• 申請號: 202111537940.0
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114323203A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張建軍;曹偉;阿里木江;何雯雯;王麗娟
• 申請（專利權）人: 新疆維吾爾自治區水資源中心
• 主分類號: G01F23/30
• 分類號: G01F23/30;H02J7/35
• 代理公司: 廣東知產貓知識產權代理有限公司 44513
• 代理人: 劉東亮

本發明提供地下水位監測預警系統，所述的檢測系統分為井口和井下兩個部分，其中，所述的非接觸式水位傳感器、壓力傳感器、以及液體比重傳感器安裝于井下部分，而所述的井下部分在直角蝸桿直流減速電機與纜繩的拖動下自由運動，通過所述的壓力傳感器與非接觸式液位傳感器綜合判斷地下水探測井中水面位置，同時通過絕對式編碼器判斷此時井下部分與井口部分之間的纜繩長度，再結合北斗系統中的高程數據，綜合計算深層地下水水位信息，提高檢測數據準確程度。再通過所述的4G數據傳輸模塊或北斗短報文模塊將水位信息發送至服務器，以供數據中心進行查詢與監測。

技術領域

本發明涉及野外深層地下水位探測井遠程自動檢測系統。

背景技術

地下水資源不僅是關乎國民生產的重要自然資源，更是與重大自然災害直接關聯的因素，因此需要對深層地下水資源的水位信息進行實時監測。與地表水資源不同，地下水資源水位信息檢測通常通過開鑿水位探測井而實現，其實現方式通常可分為自動檢測和人工檢測兩種，然而根據地下水資源的分布地點不同，探測井的位置經常處于荒郊野外或深山之中。采用人工檢測的方式效率低下，無法滿足實時監測的需求，并且對于監測人員自身的安全也有很大的威脅，因此，采用自動化檢測設備對地下水位探測井內的水位進行檢測具有十分必要的意義。

針對地下水位進行自動化檢測的設備大致可分為兩種，其一是利用投入式水位傳感器進行檢測，傳感器長期處于水下，水體的腐蝕與雜物的附著對傳感器壽命提出了挑戰；其二是利用液體浮力原理進行半潛入式檢測，利用壓力傳感器或拉力傳感器檢測系統受到的外力信息，進而轉換至液位信息實現檢測，傳感器處于液面之上，僅在檢測時接觸液面，提高了系統的壽命。以上兩種檢測方式原理本質上相似，但難以消除地下水的水質以及地域高程信息造成的偏差。

目前，對于自動檢測裝置檢測到的水位信息通常通過3G/4G無線網絡傳輸值數據監控中心，然而在地域偏遠檢測點，通常無線網絡通信信號極差，難以保證系統數據能夠及時、準確的傳回至服務器，影響了檢測系統的實時性與準確性。

發明內容

本發明提供一種地下水位監測預警系統(深層地下水資源探測井水位遠程自動檢測系統)，采用衛星高程數據與井深數據結合的方式計算水位信息，并通自動切換北斗短報文模塊與4G數據傳輸模塊保證數據傳輸過程的準確性，克服現有技術的不足，能夠實現野外地下水資源探測井處的水位信息自動實時檢測。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種地下水位監測預警系統，采用分體檢測結構，分為井口部分與井下部分，主要包括：太陽能充電組件、鋰電池蓄電組件、壓力傳感器、液體比重傳感器、非接觸式水位傳感器、無彈性纜繩、主控模塊，北斗短報文模塊、4G數據傳輸模塊、電機控制模塊、直角蝸桿直流減速電機、電磁剎車以及絕對式光電編碼器等。

所述井口部分安裝頂部為金屬材質防水蓋，其上安裝由避雷針裝置、北斗短報文模塊以及4G數據傳輸模塊增益天線。內部為中空，帶有可閉鎖艙門，并且鋰離子蓄電池、主控模塊、通信部分以及牽引、計數部分均安裝于底板之上，為井下部分提供牽引動力、電源以及接受并處理井下部分傳感器返回的信號。

所述直角蝸桿直流減速電機與絞盤相連，同時與電磁剎車模塊連接，共同作用下保證井下部分位置穩定，同時在系統斷電情況下保護井下部分，使之不能自由下墜。

所述無彈性纜繩由無彈性纜繩由纜繩本身以及絕緣電纜共同組成，在為井下部分提供牽引力的同時抑制纜繩本身彈性變形造成的誤差，并且為井下部分與井上部分提供通信鏈路與能量供應。

所述無彈性纜繩需要跨過計數滑輪，計數滑輪與絕對式編碼器共軸，主控模塊通過絕對式編碼器計算井口部分與井下部分之間的纜繩長度，為水位計算提供一個算子。進一步的，計數滑輪軸承座底部安裝有壓力傳感器2，通過該傳感器壓力的變化判斷井下部分是否正常運動。