[发明专利]地下水位监测预警系统

权利要求书

1.一种地下水位监测预警系统，其特征在于：采用分体检测结构，分为井口部分与井下部分，包括：太阳能充电组件、锂电池蓄电组件、压力传感器、液体比重传感器、非接触式水位传感器、无弹性缆绳、主控模块，北斗短报文模块、4G数据传输模块、电机控制模块、直角蜗杆直流减速电机、电磁刹车以及绝对式光电编码器；

所述井口部分安装顶部为金属材质防水盖，其上安装由避雷针装置、北斗短报文模块以及4G数据传输模块增益天线；内部为中空，带有可闭锁舱门，并且锂离子蓄电池、主控模块、通信部分以及牵引、计数部分均安装于底板之上，为井下部分提供牵引动力、电源以及接受并处理井下部分传感器返回的信号；

所述直角蜗杆直流减速电机与绞盘相连，同时与电磁刹车模块连接，共同作用下保证井下部分位置稳定，同时在系统断电情况下保护井下部分，使之不能自由下坠；

所述无弹性缆绳由无弹性缆绳由缆绳本身以及绝缘电缆共同组成，在为井下部分提供牵引力的同时抑制缆绳本身弹性变形造成的误差，并且为井下部分与井上部分提供通信链路与能量供应；

所述无弹性缆绳需要跨过计数滑轮，计数滑轮与绝对式编码器共轴，主控模块通过绝对式编码器计算井口部分与井下部分之间的缆绳长度，为水位计算提供一个算子；进一步的，计数滑轮轴承座底部安装有压力传感器，通过该传感器压力的变化判断井下部分是否正常运动；

所述井下部分可在无弹性缆绳与井口部分的共同牵引之下沿重力方向自由移动；其外壳由PVC材质构成，内部设置有配重结构，配重结构处于外壳内外表面中间，并被密封，防止该部分接触水体造成腐蚀，从而影响系统稳定性并污染探测井内水体；

所述井下部分中心部分为与外壳相同材质的浮筒，浮筒与外壳内表面间有微小间隙，保证浮筒能在浮力作用下上下移动，浮筒上部与压力传感器相连，通过检测浮筒本身受到的浮力大小判断井下部分是否已经接触液面；进一步的，井下部分底部为带有过滤孔的底板，为浮筒装置提供限位作用的同时让外部液体能够进入井下部分内部，从而对浮筒产生浮力；进一步的，井下装置靠近底部的内外表面有一处封闭空间，内部安装非接触的液位传感器，可同步检测外表面相同水平位置是否已接触液面；进一步的，井下部分另一侧内标处设置有一处开放空间，内部安装液体比重传感器，可同步检测地下水比重数据，为浮力计算提供算子，进一步的主控模块通过压力传感器、比重传感器以及非接触液位传感器的数据综合计算浮筒所受的浮力大小，并以此计算井下部分浸入水面深度，为水位计算提供第二个算子；进一步的，完成一次水位检测后，井下部分被井口部分提升一定高度使之脱落井下水面，对井下部分以及井下水体起到保护作用；

所述主控模块按照系统设定的采样频率定时进行水位检测，通过绝对式编码器获取第一个算子，通过井下部分传感器获得第二个算子，并通过北斗卫星短报文模块获得井口位置的经纬度以及高程信息作为第三个算子，将上述三个算子结合得到井下水位的准确信息；进一步的，通过检测4G数据传输模块的信号强度选择合适的数据传输通道将数据发送至服务器；

所述井口部分舱门与柜体之间通过橡胶密封条实现内部密封，防止液体进入机壳造成系统失效；太阳能电池板通过金属支架安装于测点周围采光较好的位置，为蓄电池提供能量补充。