一种实时监测地下水位的装置及方法制造方法及图纸

一种实时监测地下水位的装置，包括探头、TDR单元、太阳能电池板、PC终端；探头位于集水井内，探头连接TDR单元，TDR单元连接太阳能电池板，TDR单元与PC终端通过无线通讯连接。所述TDR单元包括信号发生器、数据采集器、无线发射器、蓄电池；TDR单元用于完成信号发生、数据采集和无线发射；信号发生器连接同轴电缆，无线发射器设有GPRS通讯模块，蓄电池通过导线连接太阳能电池板，所述太阳能电池板用于实现光能到电能的转化，并将电能通过导线输送到蓄电池储存。本发明专利技术一种实时监测地下水位的装置及方法，具有信号传输灵活便捷、装置环境适应能力强、精度高、不会出现传统集水井底端土工布在长时间使用后被泥土堵塞的问题等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种实时监测地下水位的装置及方法
本专利技术涉及水位监测领域，具体是一种实时监测地下水位的装置及方法。
技术介绍
地下水位动态监测在地下水资源评价、生态与环境评价及岩土工程实践中具有重大意义。目前已有地下水监测设备众多，但存在着人为操作繁琐、受水位波动和温度的影响、信号传输距离有限、不易组网、自动化程度较低、装置耐腐蚀性较差、集水井底端土工布易堵塞等各种局限性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种实时监测地下水位的装置及方法，具有信号传输灵活便捷、装置环境适应能力强、精度高、不会出现传统集水井底端土工布在长时间使用后被泥土堵塞的问题等优点。可实现远程实时无线监测地下水位变化，为工程实践提供有效数据。本专利技术采取的技术方案为：一种实时监测地下水位的装置，包括探头、TDR单元、太阳能电池板、PC终端；探头位于集水井内，探头连接TDR单元，TDR单元连接太阳能电池板，TDR单元与PC终端通过无线通讯连接。所述TDR单元与探头通过同轴电缆连接，TDR单元与太阳能电池板通过导线连接。所述探头包括内导体、外导体，内导体连接同轴电缆的内导体，外导体为筒体状，外导体连接同轴电缆的外导体。所述内导体和外导体为高分子导电材料。所述探头前端浸没于水下的部分的长度，超过常年最高地下水位和最低地下水位差值。所述TDR单元包括信号发生器、数据采集器、无线发射器、蓄电池；TDR单元用于完成信号发生、数据采集和无线发射；信号发生器连接同轴电缆，无线发射器设有GPRS通讯模块，蓄电池通过导线连接太阳能电池板，所述太阳能电池板用于实现光能到电能的转化，并将电能通过导线输送到蓄电池储存。所述PC终端接收TDR单元中的无线发射器通过GPRS传输来的信号，并进行解算、记录和显示。所述集水井用于装集地下水，材质为有机玻璃，其侧壁有均匀分布的透水孔。所述集水井设有保护层，所述保护层包括由内至外、依次包裹着集水井外壁的土工布、等大球状石英砂和透水混凝土。本专利技术一种实时监测地下水位的装置及方法，技术效果如下：（1）：通过无线GPRS传输信号，使用过程中很灵活便捷，同时利用太阳能供电，避免了复杂的有线网络的组建，节省费用与时间，适于野外无人值守监测地下水位变化。（2）：探头采用高分子导电材料，具有良好导电功能且密度小、易加工、耐腐蚀；透水井采用有机玻璃，易加工，有良好的强度、刚度且对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能，整个装置环境适应能力强。（3）：透水井外侧依次包裹有土工布、石英砂、透水混凝土，且透水井底部和侧壁均匀分布有足够多的透水孔，可渗透地下水的位置分布广，不会出现传统集水井底端土工布在长时间使用后被泥土堵塞的问题。附图说明图1为本专利技术的整体连接示意图。图2为本专利技术的探头与TDR单元连接示意图。图3为本专利技术的探头的横截面示意图。图4为本专利技术的集水井和保护层位置示意图。具体实施方式一种实时监测地下水位的装置，包括探头1、TDR单元2、太阳能电池板5、PC终端6。探头1位于集水井3内，探头1连接TDR单元2，TDR单元2连接太阳能电池板5，TDR单元2与PC终端6通过无线GPRS通讯连接。所述TDR单元2与探头1通过同轴电缆18连接，TDR单元2与太阳能电池板5通过导线19连接。所述探头1包括内导体12、外导体13，内导体12连接同轴电缆18的内导体，外导体13为筒体状，外导体13连接同轴电缆18的外导体。探头1的筒体状外导体13保护内导体12不被损伤折断。整个线路通过探头1的内导体12与外导体14之间的地下水连通为闭合回路，起到波导作用，内导体12、外导体13与地下水的介电常数不同会引起电磁波在空气-水界面处发生反射。所述内导体12与外导体13为高分子导电材料，轻质耐腐蚀。所述探头1前端浸没于水下的部分的长度，超过常年最高地下水位和最低地下水位差值，保证探头始终有一部分浸没在地下水中，从而保证整个线路始终为闭合回路。所述TDR单元2包括信号发生器8、数据采集器9、无线发射器10、蓄电池11；TDR单元2用于完成信号发生、数据采集和无线发射；信号发生器8连接同轴电缆18，可以发射电脉冲信号，并以电磁波形式通过同轴电缆向探头传播。数据采集器9可以采集反射回的电磁波，完成信号转换并将信号传输到无线发射器10。无线发射器10设有GPRS通讯模块，蓄电池11通过导线19连接太阳能电池板5，所述太阳能电池板5用于实现光能到电能的转化，并将电能通过导线19输送到蓄电池11储存。太阳能电池板5可自动调整方向和角度，最大化实现光能到电能的转化。所述PC终端6接收TDR单元2中的无线发射器10通过GPRS传输来的信号，并进行解算、记录和显示。所述集水井3用于装集地下水，材质为有机玻璃，有良好的机械强度，对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能。集水井3侧壁有均匀分布的透水孔14，便于地下水渗入集水井3，使集水井3内水位随地下水位同步升降。所述集水井3设有保护层4，所述保护层4包括由内至外、依次包裹着集水井外壁的土工布15、等大球状石英砂16和透水混凝土17。保护层4能够固定集水井使其保持稳定，挡住泥沙不让其进入集水井3，同时大面积允许地下水渗透进入集水井3。一种实时监测地下水位的方法，其特征在于：信号发生器8激发的电脉冲信号以电磁波的形式沿同轴电缆18传导至探头1，由于探头导体与地下水介电常数不同，电磁波在探头周围空气-水界面处发生部分反射并通过同轴电缆18回传，数据采集器9采集到反射信号后，完成信号转换并将信号传输到无线发射器10，再由无线发射器10将信号通过GPRS无线传输到PC终端6。由于阻抗不匹配的位置可以由电磁波的传导速率和返回时间确定，并且阻抗不匹配的位置就是探头周围空气-水界面处，所以最后PC终端6对返回的信号进行信号行程时间分析，即可确定阻抗不匹配的位置，即空气-水交界面处，进而解算出地下水位并记录和显示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时监测地下水位的装置，包括探头（1）、TDR单元（2）、太阳能电池板（5）、PC终端（6）；其特征在于：探头（1）位于集水井（3）内，探头（1）连接TDR单元（2），TDR单元（2）连接太阳能电池板（5），TDR单元（2）与PC终端（6）通过无线通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种实时监测地下水位的装置，包括探头（1）、TDR单元（2）、太阳能电池板（5）、PC终端（6）；其特征在于：探头（1）位于集水井（3）内，探头（1）连接TDR单元（2），TDR单元（2）连接太阳能电池板（5），TDR单元（2）与PC终端（6）通过无线通讯连接。2.根据权利要求1所述一种实时监测地下水位的装置，其特征在于：所述TDR单元（2）与探头（1）通过同轴电缆（18）连接，TDR单元（2）与太阳能电池板（5）通过导线（19）连接。3.根据权利要求1所述一种实时监测地下水位的装置，其特征在于：所述探头（1）包括内导体（12）、外导体（13），内导体（12）连接同轴电缆（18）的内导体，外导体（13）为筒体状，外导体（13）连接同轴电缆（18）的外导体。4.根据权利要求3所述一种实时监测地下水位的装置，其特征在于：所述内导体（12）和外导体（13）为高分子导电材料。5.根据权利要求1所述一种实时监测地下水位的装置，其特征在于：所述探头1前端浸没于水下的部分的长度，超过常年最高地下水位和最低地下水位差值。6.根据权利要求2所述一种实时监测地下水位的装置，其特征在于：所述TDR单元（2）包括信号发生器（8）、数据采集器（9）、无线发射器（10）、蓄电池（11）；TDR单元（2）用于完成信号发生、数据采集和无线发射；信号发生器（8）连接同轴电缆（18），无线发射器（10...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢强，张国栋，蔡睿，宋晓婷，胡学文，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42