本發(fā)明涉及地下水監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地下水自動監(jiān)測設(shè)備。

背景技術(shù)：

通過監(jiān)測降雨發(fā)生后地下水水位及水質(zhì)的變化情況，能夠判斷地下水的流動方向、分析降雨對污染物在土壤和地下水中的淋濾效果，預(yù)測和評價污染物的遷移趨勢，研究污染物在土壤及地下水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，對于掌握和防治地下水污染具有重要意義，而目前在研究過程中存在采樣的盲目性和繁瑣性等問題，另外由于地下水向湖或海底而流，因此其流動受地質(zhì)的構(gòu)成成分的影響，為了對地下水進行更好地管理和利用，就需要對流出到地表上的地下水的流速及流量進行測量和實時監(jiān)控。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種地下水自動監(jiān)測設(shè)備，能夠在正常情況下和降雨過后實時監(jiān)控地下水資源的水溫、水位和水質(zhì)的變化，同時能夠?qū)α鲃拥乃M行取樣操作，并且能夠測量和監(jiān)控地下水地表流出的流量和流速。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種地下水自動監(jiān)測設(shè)備，包括在線監(jiān)測單元、接收所述在線監(jiān)測單元所采集的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理單元和處理所述數(shù)據(jù)處理單元輸出的結(jié)果的主控制單元，所述在線監(jiān)測單元包括水質(zhì)監(jiān)測裝置、流速流量測量裝置和地層測量裝置，所述水質(zhì)監(jiān)測裝置包括遮光監(jiān)測箱和分別與所述數(shù)據(jù)處理單元信號連接的水質(zhì)監(jiān)測傳感器組和水位測定儀，所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器組設(shè)置在所述遮光監(jiān)測箱內(nèi)，所述水位測定儀設(shè)置在所述遮光監(jiān)測箱之外，所述遮光監(jiān)測箱的側(cè)壁上設(shè)置分別有進水口、出水口和取樣口，所述出水口和所述取樣口均與設(shè)置在所述遮光監(jiān)測箱的同一側(cè)壁上，所述進水口與抽水組件管道連接，且所述出水口和所述取樣口均設(shè)置在低于所述進水口處，所述進水口、所述出水口和所述取樣口上均設(shè)置有第一電磁閥，所述第一電磁閥與所述第一控制器電連接，所述取樣口設(shè)置有遮光試樣瓶，所述遮光監(jiān)測箱上還設(shè)置有蓄電池和第一控制器，所述蓄電池和所述第一控制器電連接，所述流速流量測量裝置包括與所述數(shù)據(jù)處理單元信號連接的壓力傳感器，所述地層測量裝置包括感應(yīng)器、信號記錄器和地層監(jiān)測傳感器組，所述感應(yīng)器與所述信號記錄器信號連接，所述信號記錄器和所述地層監(jiān)測傳感器組均與所述數(shù)據(jù)處理單元信號連接，所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)輸入裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、數(shù)據(jù)解析裝置、數(shù)據(jù)發(fā)送裝置、顯示器和指示燈，所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器組、所述壓力傳感器和所述信號記錄器均與所述數(shù)據(jù)輸入裝置信號連接，所述數(shù)據(jù)輸入裝置和所述數(shù)據(jù)存儲裝置之間信號連接，所述數(shù)據(jù)存儲裝置與所述數(shù)據(jù)解析裝置之間信號連接，所述數(shù)據(jù)解析裝置與所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置之間信號連接，所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置采用無線通訊方式與所述主控制單元通信，所述顯示器和所述指示燈均與所述數(shù)據(jù)解析裝置信號連接。

進一步的，所述抽水組件包括氣泵和采集器，所述氣泵與所述第一控制器信號連接，所述采集器分別與所述氣泵和所述進水口管道連接。

進一步的，所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器組與所述第一控制器電連接，所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器組包括溫度傳感器、pH傳感器電導(dǎo)率傳感器和溶解氧傳感器。

進一步的，所述水位測定儀與所述第一控制器電連接。

進一步的，所述壓力傳感器設(shè)置在所述流量計上，所述流量計與設(shè)置在地表區(qū)域上的儲水槽管道連接，所述流量計上設(shè)置有第二電磁閥，所述第二電磁閥和所述流量計上的第二控制器信號連接。

進一步的，所述感應(yīng)器包括承接雨水的承水器和可傾倒的計量翻斗，所述承水器和所述計量翻斗相連，所述計量翻斗與所述信號記錄器信號連接，所述信號記錄器與所述第一控制器信號連接。

進一步的，所述地層監(jiān)測傳感器組包括設(shè)置在地上的氣壓傳感器和設(shè)置在監(jiān)測點分層標孔內(nèi)的土層壓縮量和膨脹量傳感器。

進一步的，所述遮光監(jiān)測箱上還設(shè)置有備用太陽能供電模塊，所述備用太陽能供電模塊和所述第一控制器電連接。

本發(fā)明的有益效果為：通過在線監(jiān)測單元既能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測地下水的水位、水溫和水質(zhì)的情況，又能實現(xiàn)對流動的地下水進行取樣的目的，并且能夠減少取樣過程中外界環(huán)境對水樣的影響，保證原始數(shù)據(jù)的準確性。

通過流速流量測量裝置能夠?qū)崟r地測量從地表流出的地下水的流速及流量，并且在數(shù)據(jù)處理單元綜合處理地下水的相關(guān)數(shù)據(jù)，以提高的地下水的使用價值。

通過地層測量裝置能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控降雨之后地下水的水位及水質(zhì)的變化情況，并以此判斷污染物在土壤及地下水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，同時還能夠監(jiān)測個監(jiān)測點地下各土層的壓縮量、膨脹量，從而為地面的沉降研究和防治提供分析的依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示水質(zhì)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1所示流速流量測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1所示地層測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、在線監(jiān)測單元；2、數(shù)據(jù)處理單元；21、數(shù)據(jù)輸入裝置；22、數(shù)據(jù)存儲裝置；23、數(shù)據(jù)發(fā)送裝置；24、顯示器；25、指示燈；26、數(shù)據(jù)解析裝置；3、主控制單元；4、水質(zhì)監(jiān)測裝置；41、水質(zhì)監(jiān)測傳感器組；42、遮光監(jiān)測箱；421、進水口；422、出水口；423、取樣口；424、蓄電池；425、遮光試樣瓶；43、抽水組件；431、氣泵；432、采集器；44、第一控制器；45、第一電磁閥；46、水位測定儀；5、流速流量測量裝置；51、壓力傳感器；52、流量計；53、儲水槽；54、第二電磁閥；6、地層測量裝置；61、感應(yīng)器；611、承水器；612、計量翻斗；62、信號記錄器；63、地層監(jiān)測傳感器組。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種地下水自動監(jiān)測設(shè)備，包括在線監(jiān)測單元1、接收在線監(jiān)測單元1所采集的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理單元2和處理數(shù)據(jù)處理單元2輸出的結(jié)果的主控制單元3，在線監(jiān)測單元1將收集到的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理單元2，數(shù)據(jù)處理單元2進行綜合處理后將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控單元3。

優(yōu)選的，在線監(jiān)測單元1包括水質(zhì)監(jiān)測裝置4、流速流量測量裝置5和地層測量裝置6，通過水質(zhì)檢測裝置4能夠采集地下水的水位、水溫和水質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過流速流量測量裝置5能夠采集地下水地表流出的流速和流量的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過地層測量裝置6能夠采集降雨量和地下各土層的壓縮量、膨脹量等相關(guān)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，水質(zhì)監(jiān)測裝置4包括遮光監(jiān)測箱42和分別與數(shù)據(jù)處理單元2信號連接的水質(zhì)監(jiān)測傳感器組41和水位測定儀46，如圖2所示，水質(zhì)監(jiān)測傳感器組41設(shè)置在遮光監(jiān)測箱42內(nèi)，遮光監(jiān)測箱42的側(cè)壁上分別設(shè)置有進水口421、出水口422和取樣口423，出水口422和取樣口423均設(shè)置在遮光檢測箱42的同一側(cè)壁上，進水口421與抽水組件43管道連接，且出水口422和取樣口423均設(shè)置在低于進水口421處，使地下水上進下出，營造穩(wěn)恒流速，最大程度的保證數(shù)據(jù)的真實性，通過取樣口423在水樣流動的情況下進行取樣，以減少外界環(huán)境對水樣的影響。通過將水位測定儀46放入到監(jiān)測井的地下水中，能夠采集到地下水的水位的相關(guān)數(shù)據(jù)，并傳送到數(shù)據(jù)處理單元2。

優(yōu)選的，抽水組件43包括氣泵431和采集器432，氣泵431與第一控制器44信號連接，采集器432分別與氣泵431和進水口421管道連接。氣泵431是否工作由第一控制器44進行控制，通過氣泵431將監(jiān)測點的地下水采集到采集器432中，經(jīng)過采集器432的地下水由遮光檢測箱42的進水口421進入。進水口421、出水口422和取樣口423上均設(shè)置有第一電磁閥45，第一電磁閥45與遮光監(jiān)測箱42上的第一控制器44電連接，取樣口423處設(shè)置有遮光試樣瓶424。進水口421、出水口422和取樣口423上的第一電磁閥45均是單向閥，第一控制器44能夠單獨的控制第一電磁閥45的打開和關(guān)閉，且保證地下水水樣上進下出，營造穩(wěn)恒流速，保證監(jiān)測到的水樣時刻都在更新，遮光監(jiān)測箱42和遮光試樣瓶424均能避免陽光對地下水樣品參數(shù)的影響，使地下水的取樣與保存都是在遮光條件中完成，能夠最大程度減少水樣失真，提高原始數(shù)據(jù)的準確性。

優(yōu)選的，遮光監(jiān)測箱42上設(shè)置有蓄電池424和第一控制器44，蓄電池424和第一控制器44電連接。遮光監(jiān)測箱42上還設(shè)置有備用太陽能供電模塊，備用太陽能供電模塊和第一控制器44電連接。在野外或是蓄電池424沒電的情況下，第一控制器44能夠選擇備用太陽能供電模塊進行供電。

優(yōu)選的，水質(zhì)監(jiān)測傳感器組41與第一控制器44電連接，水位測定儀46與第一控制器44電連接，第一控制器44能夠控制水質(zhì)檢測傳感器組41和水位測定儀46是否進行工作，水質(zhì)監(jiān)測傳感器組41包括溫度傳感器、pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器和溶解氧傳感器。通過溫度傳感器能夠采集地下水的水溫的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器和溶解氧傳感器能夠采集地下水的水質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，水質(zhì)監(jiān)測傳感器組41將采集到的水溫和水質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)都傳送到數(shù)據(jù)處理單元2進行處理，水位測定儀41能夠?qū)⒉杉降乃坏南嚓P(guān)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理單元2進行處理。

優(yōu)選的，流速流量測量裝置5包括與數(shù)據(jù)處理單元2信號連接的壓力傳感器51，壓力傳感器51設(shè)置在流量計52上，流量計52與設(shè)置在地表區(qū)域上的儲水槽53管道連接，流量計52上設(shè)置有第二電磁閥54。如圖3所示，流出到地表的地下水被收集到儲水槽53中，并流入流量計52從而誘發(fā)水柱的上升，使流量計52上部的壓力傳感器51采集水位的差壓，從而檢測流出到地表的地下水的流速及流量。第二電磁閥54和流量計52上的第二控制器信號連接，第二控制器能夠控制第二電磁閥54的開啟和關(guān)閉，從而控制流量計52中水柱的上升。

地層測量裝置6包括感應(yīng)器61、信號記錄器62和地層監(jiān)測傳感器組63，感應(yīng)器61與信號記錄器62信號連接，信號記錄器62和地層監(jiān)測傳感器組63均與數(shù)據(jù)處理單元2信號連接。感應(yīng)器61包括承接雨水的承水器611和可傾倒的計量翻斗612，承水器611和計量翻斗612相連，計量翻斗612與信號記錄器62信號連接。如圖4所示，通過感應(yīng)器61能夠采集降雨量的相關(guān)數(shù)據(jù)，具體來說，通過承水器611對雨水進行收集并流入計量翻斗612，當積水量達到一定高度時，計量翻斗612失去平衡翻倒，每一次計量翻斗612傾倒都向信號記錄器62發(fā)送信號，信號記錄器62進行記錄并將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理單元2中，且信號記錄器62與第一控制器44信號連接，通過第一控制器44啟動水質(zhì)監(jiān)測裝置4和水位測定儀46進行工作，從而測量降雨后的地下水的水質(zhì)情況和水位的變化情況。地層監(jiān)測傳感器組63包括設(shè)置在地上的氣壓傳感器和設(shè)置在監(jiān)測點分層標孔內(nèi)的土層壓縮量和膨脹量傳感器。通過氣壓傳感器和土層壓縮量和膨脹量傳感器能夠采集監(jiān)測點周圍環(huán)境的氣壓、土層的壓縮量和膨脹量的相關(guān)數(shù)據(jù)并傳送到數(shù)據(jù)處理單元2進行處理，從而為監(jiān)測點的地面沉降分析提供依據(jù)。

優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理單元2包括數(shù)據(jù)輸入裝置21、數(shù)據(jù)存儲裝置22、數(shù)據(jù)解析裝置26、數(shù)據(jù)發(fā)送裝置23、顯示器24和指示燈25，水質(zhì)監(jiān)測傳感器組41、壓力傳感器51和信號記錄器62均與數(shù)據(jù)輸入裝置21信號連接，數(shù)據(jù)輸入裝置21和數(shù)據(jù)存儲裝置22之間信號連接，數(shù)據(jù)存儲裝置22與數(shù)據(jù)解析裝置26之間信號連接，數(shù)據(jù)解析裝置26與數(shù)據(jù)發(fā)送裝置23之間信號連接，數(shù)據(jù)發(fā)送裝置23采用無線通訊方式與主控制單元3通信，顯示器24和指示燈25均與數(shù)據(jù)解析裝置26信號連接。數(shù)據(jù)輸入裝置21將接收到的數(shù)據(jù)信息傳送到數(shù)據(jù)存儲裝置22進行存儲，同時數(shù)據(jù)存儲裝置22將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)解析裝置26進行數(shù)據(jù)解算與分析，數(shù)據(jù)解析裝置26進行處理后的數(shù)據(jù)能夠在顯示器24上進行顯示，且進行數(shù)據(jù)解析時指示燈25起到警示的作用，最后將處理完成后的數(shù)據(jù)傳送到主控制單元3。

綜上，本發(fā)明提供了一種地下水自動監(jiān)測設(shè)備，通過在線監(jiān)測單元既能夠?qū)崿F(xiàn)正常情況時實時監(jiān)測地下水的水位、水溫和水質(zhì)的情況，并進行快速準確的取樣，又能監(jiān)控降雨之后地下水的水位及水質(zhì)的變化情況，以此判斷污染物在土壤及地下水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，同時還能夠監(jiān)測個監(jiān)測點地下各土層的壓縮量、膨脹量，從而為地面的沉降研究和防治提供分析的依據(jù)。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。