[发明专利]一种快速定位含水层的钻孔电视流速流向测量仪器及方法

说明书

本发明提供一种快速定位含水层的钻孔电视流速流向测量仪器及方法，包括测量探头、信号传输模块和计算机；测量探头内设置有模拟鱼眼摄像头、电解电极和工业相机；电解电极用于电解地下水产生气泡；模拟鱼眼摄像头用于采集钻孔内的图像信息和气泡的图像信息并传输给计算机；计算机接收的图像进行显示以进行孔壁的电视成像测井，并显示气泡运动轨迹；工业相机，当气泡运动轨迹不垂直向上时，工业相机采集钻孔内的图像，并将图像信息通过信号传输模块传输给计算机；计算机根据工业相机采集的图像计算地下水的流速和流向。电解电极电解水会产生气泡，通过模拟鱼眼摄像头拍摄气泡的运动轨迹和钻孔孔壁图像找到地下水出水点，定位含水层。

技术领域

本发明涉及含水层的识别定位，具体为一种快速定位含水层的钻孔电视流速流向测量仪器及方法。

背景技术

目前，国内外用于地下水流速和流向监测的手段主要有物探法和示踪剂法。物探方法主要有电法、超声波探测；示踪法主要有示踪剂投放法和温度场示踪法。示踪剂法结果较为可靠。示踪剂法首先要确定流向，然后根据流向布置流速观测钻孔，该方法至少需要设计2个钻孔，工程费用较大。示踪剂的投放对地下水会造成污染，尤其是放射性示踪剂。此外传统方法无法实现自动化，因此人工成本较高，劳动强度较大。

近年来，国家为了保护生态环境，严格控制地下水开采，加强了地下水监测系统的建设，监测地下水的流速流向，预判地下水超采区域，开展地下水污染调查和地下水超采治理。地下水流速和流向的测量和监测任务越来越重，一种快速识别含水层的地下水流速流向测量仪器和方法亟需开发。

随着机器视觉测量技术在各行各业不断应用推广，基于显微粒子图像测速技术在地下水流速和流向的测量中得到应用。

然而地下水含水层垂向分布往往是不均匀的，显微粒子成像系统由于视野较小，在应用显微成像系统前，往往需要开展盐化测井等手段来刻画含水层的位置，施工效率较低。在无法获得地下水含水层精细刻画资料的情况下，该技术的施工效率将大幅降低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种快速定位含水层的钻孔电视流速流向测量仪器及方法，解决由于地下水含水层不均匀使得传统流速流向仪不能快速识别定位含水层的难题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种快速定位含水层的钻孔电视流速流向测量仪器，包括测量探头、信号传输模块和计算机；

测量探头内设置有模拟鱼眼摄像头、电解电极和工业相机，以及与工业相机配合使用的变焦工业镜头；

电解电极用于电解地下水；

模拟鱼眼摄像头用于采集钻孔内的图像信息，并采集电解电极电解地下水产生的气泡的图像信息，模拟鱼眼摄像头将图像信息通过信号传输模块传输给计算机；计算机对模拟鱼眼摄像头采集的图像进行显示，以进行孔壁的电视成像测井，并显示气泡运动轨迹；

工业相机，当电解电极电解地下水产生的气泡运动轨迹不垂直向上时，工业相机采集钻孔内的图像，并将图像信息通过信号传输模块传输给计算机；计算机根据工业相机采集的图像计算地下水的流速和流向。

优选的，测量探头内还设置有温度压力传感器；当电解电极电解地下水产生的气泡运动轨迹不再垂直向上时，温度压力传感器采集钻孔内的温度和压力信息，并将温度和压力信息通过信号传输模块传输给计算机。

优选的，测量探头内还设置有三姿传感器，当电解电极电解地下水产生的气泡运动轨迹不再垂直向上时，三姿传感器采集测量探头的三姿信息，并将三姿信息传输给计算机；计算机在获得测量探头的三姿信息后对工业相机采集的图像进行标定，并计算地下水的流速和流向。

优选的，测量探头包括测量探头下部和测量探头上部，以及用于连接测量探头下部和测量探头上部的连接管；