[发明专利]地下水位监测预警系统

说明书

本发明提供地下水位监测预警系统，所述的检测系统分为井口和井下两个部分，其中，所述的非接触式水位传感器、压力传感器、以及液体比重传感器安装于井下部分，而所述的井下部分在直角蜗杆直流减速电机与缆绳的拖动下自由运动，通过所述的压力传感器与非接触式液位传感器综合判断地下水探测井中水面位置，同时通过绝对式编码器判断此时井下部分与井口部分之间的缆绳长度，再结合北斗系统中的高程数据，综合计算深层地下水水位信息，提高检测数据准确程度。再通过所述的4G数据传输模块或北斗短报文模块将水位信息发送至服务器，以供数据中心进行查询与监测。

技术领域

本发明涉及野外深层地下水位探测井远程自动检测系统。

背景技术

地下水资源不仅是关乎国民生产的重要自然资源，更是与重大自然灾害直接关联的因素，因此需要对深层地下水资源的水位信息进行实时监测。与地表水资源不同，地下水资源水位信息检测通常通过开凿水位探测井而实现，其实现方式通常可分为自动检测和人工检测两种，然而根据地下水资源的分布地点不同，探测井的位置经常处于荒郊野外或深山之中。采用人工检测的方式效率低下，无法满足实时监测的需求，并且对于监测人员自身的安全也有很大的威胁，因此，采用自动化检测设备对地下水位探测井内的水位进行检测具有十分必要的意义。

针对地下水位进行自动化检测的设备大致可分为两种，其一是利用投入式水位传感器进行检测，传感器长期处于水下，水体的腐蚀与杂物的附着对传感器寿命提出了挑战；其二是利用液体浮力原理进行半潜入式检测，利用压力传感器或拉力传感器检测系统受到的外力信息，进而转换至液位信息实现检测，传感器处于液面之上，仅在检测时接触液面，提高了系统的寿命。以上两种检测方式原理本质上相似，但难以消除地下水的水质以及地域高程信息造成的偏差。

目前，对于自动检测装置检测到的水位信息通常通过3G/4G无线网络传输值数据监控中心，然而在地域偏远检测点，通常无线网络通信信号极差，难以保证系统数据能够及时、准确的传回至服务器，影响了检测系统的实时性与准确性。

发明内容

本发明提供一种地下水位监测预警系统(深层地下水资源探测井水位远程自动检测系统)，采用卫星高程数据与井深数据结合的方式计算水位信息，并通自动切换北斗短报文模块与4G数据传输模块保证数据传输过程的准确性，克服现有技术的不足，能够实现野外地下水资源探测井处的水位信息自动实时检测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地下水位监测预警系统，采用分体检测结构，分为井口部分与井下部分，主要包括：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等。

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2，通过该传感器压力的变化判断井下部分是否正常运动。