地下水监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地下水监测系统,包括：一信号发射模块,其配置为发射微波信号；一反射信号接收模块,其配置为接收所述微波信号的反射波；以及一傅里叶分析模块,其与所述反射信号接收模块连接,用于分析所述反射波的波特征。本发明专利技术适用于大范围且全面的浅层地下水监测，因此可适用于泥石流预警。

Groundwater monitoring system

【技术实现步骤摘要】
地下水监测系统
本专利技术涉及一种水文监测系统，特别是一种地下水监测系统。该系统能作为发布泥石流预警信息。
技术介绍
水资源是被人类在生产和生活活动中广泛利用的资源，不仅广泛应用于农业、工业和生活，还用于发电、水运、水产、旅游和环境改造等。在各种不同的用途中，有的是消耗用水，有的则是非消耗性或消耗很小的用水，而且对水质的要求各不相同。这是使水资源一水多用、充分发展其综合效益的有利条件。此外，水资源与其他矿产资源相比，另一个最大区别是：水资源具有既可造福于人类，又可危害人类生存的两重性。大范围的浅层地下水在许多应用领域方面都是很重要的信息，例如在水利工程、土地开垦、农业、以及环境改善评估等方面。测量地下水最传统的方法为钻孔技术。不过虽然钻孔技术可提供地下水的水质、水位等信息在空间上及动态上的可靠信息，但却需花费大量人力，因此并非最实际的测量方法。有鉴于此，目前现有技术中已有利用微波遥感技术测量地下水的相关研究。然而，上述研究以及实验有其限制性。第一，现有技术是被动地接收土壤与水分所释放出来的微波辐射，并没有主动对目标区域发射微波。第二，现有技术的精度不佳。即使利用飞行器来接收大范围的微波辐射，其精度只能达到以公里为测量单位。因此，现有技术存在的上述问题亟待改进。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种成本较低且准确率更高的磁性水位监测装置。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种地下水监测系统,包括：一信号发射模块,其配置为发射微波信号；一反射信号接收模块,其配置为接收所述微波信号的反射波；以及一傅里叶分析模块,其与所述反射信号接收模块连接,用于分析所述反射波的波特征。作为优选，还包括信号发生器，所述信号发生器与所述信号发射模块连接,用于产生适当频率的微波信号。作为优选，还包括存储器,所述存储器与所述傅里叶分析模块连接,用于存储所述微波信号、反射波以及波特征中至少一种的数据。作为优选，还包括分析单元,所述分析单元与所述存储器连接,用于分析所述数据。作为优选，还包括一全向底座,其中所述信号发射模块设置于所述全向底座上。作为优选，还包括一全向底座，其中所述反射信号接收模块设置于所述全向底座上。作为优选，还包括无线通讯模块,所述无线通讯模块与所述存储器连接,用于与一远程监控中心连接并进行数据交换。作为优选，还包括电源,用于提供电力供应。作为优选，还包括一散热器。作为优选，其中所述傅里叶分析模块为一线性傅里叶分析模块。与现有技术相比较，本专利技术的地下水监测系统具有成本较低且结果准确的有益效果。应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。附图说明图1本专利技术的地下水监测系统涉及的方法流程图。图2为本专利技术的地下水监测系统的结构示意图。图3至图6为反射波的介电系数相对于反射时间的曲线图以及距离地表的深度相对于水分含量的曲线图。【主要附图标记】201-信号发生器，202-信号发射模块，203全向底座，204-反射信号接收模块，205-傅里叶分析模块，206-存储器，207-分析单元，208-无线通讯模块，209-电源，210-散热器。具体实施方式为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。图1示出了本专利技术的地下水监测系统涉及的方法的流程图。如图1所示，步骤101，首先由信号发生器形成具有适当频率的微波信号。由于适用于本专利技术的优选微波频率介于1G至4G之间，且针对不同测量条件需要不同的入射波长与频率，因此需经由信号发生器来形成适当频率的微波信号。当具有适当频率的微波信号形成之后，即进入步骤102，向地下多个个待测目标发射微波信号。本专利技术的实施例利用雷达向待测目标发射已选定频率的微波，然而本专利技术并不限定以雷达做为发射微波的装置，任何其他可用的发射微波信号的设备都可以实现本专利技术技术方案。当向目标发射微波信号之后，每一微波信号会产生相对应的反射波。步骤103，接收每一待测目标所产生对应的反射波。同样地，本专利技术的实施例中利用雷达做为接收反射波装置，然而本专利技术并非仅限于使用雷达来接收反射波，任何其他可用的接收反射波的设备都可实现本专利技术技术方案。步骤104，将接收到的每一反射波以电磁波理论加以分析。此处电磁波理论指线性或非线性电磁波理论，通过该理论将所接收到的反射波以有意义的物理量加以记录储存，做为之后分析步骤的基本数据。步骤105，依照反射波的各物理量，并配合地下水定律，可得到由多个待测目标所组成的待测区域的介电系数分布。步骤106，由于纯水与空气的介电系数相差数十倍，约80倍，因此可找出土壤中水分与空气的临界位置。故由介电系数分布可据以判断待测区域的水分分布，并进而确定待测区域的地下水水位。步骤107，将步骤106所得到的水分分布及地下水水位予以输出，以做为水利工程、土地开垦、农业以及环境改善的评估参考。上述方法，可示例性地用于泥石流预警。如图1的步骤108，以地下水或边坡稳定模式计算待测地区的危险地下水位，并设定待测区域的地下水位临界值，以做为发布土石流警讯的依据。步骤109，将测量所得的地下水位与步骤108所得的临界值作比对，若地下水位超过临界值，则进行步骤110，向该地区发布泥石流预警。若测量所得的地下水位尚未达到临界值，则回到步骤101继续监测。如图2所示，在本专利技术的具体实施例中，地下水监测系统200,包括：一信号发射模块202,其配置为发射微波信号；一反射信号接收模块204,其配置为接收所述微波信号的反射波；以及一傅里叶分析模块205,其与所述反射信号接收模块204连接,用于分析所述反射波的波特征。其中，系统200配置有一信号发生器201，用以形成具有适当频率的微波信号。由于适用于本专利技术的微波频率介于1G至4G之间，且针对不同测量条件需要不同的入射波长与频率，因此需经由信号发生器201来形成适当频率的微波信号。本专利技术的信号发生器201连接一信号发射模块202。当适当波形的微波信号由信号发生器201形成之后，即传送至信号发射模块202，由信号发射模块202将其发射至地下的多个待测目标。在本专利技术的具体实施例中，信号发射模块202设置于一全向底座203上。全向底座203承载信号发射模块202做360度的旋转，因此信号发射模块202能够将微波发射至任何欲量测的位置。当信号发射模块202向待测目标发射微波信号后，该微波信号会产生一反射波。本专利技术包括一反射信号接收模块204用以接收反射波，其中反射信号接收模块204可设置于一全向底座203上。在本专利技术的具体实施例中，信号发射模块202以及反射信号接收模块204为一雷达，且也可采用单一雷达同时做为发射微波信号及接收反射波的装置，然而本专利技术并仅限于以同一雷达来发射并接收微波。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地下水监测系统,包括：一信号发射模块,其配置为发射微波信号；一反射信号接收模块,其配置为接收所述微波信号的反射波；以及一傅里叶分析模块,其与所述反射信号接收模块连接,用于分析所述反射波的波特征。

【技术特征摘要】
1.地下水监测系统,包括：一信号发射模块,其配置为发射微波信号；一反射信号接收模块,其配置为接收所述微波信号的反射波；以及一傅里叶分析模块,其与所述反射信号接收模块连接,用于分析所述反射波的波特征。2.如权利要求6所述的地下水监测系统,其特征在于，还包括信号发生器，所述信号发生器与所述信号发射模块连接,用于产生适当频率的微波信号。3.如权利要求1所述的地下水监测系统,其特征在于，还包括存储器,所述存储器与所述傅里叶分析模块连接,用于存储所述微波信号、反射波以及波特征中至少一种的数据。4.如权利要求3所述的地下水监测系统,其特征在于，还包括分析单元,所述分析单元与所述存储器连接,用于分析所述数据。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：孟春丽，翟延龙，王瑜勣，于海霖，王闯，鲁琳，宋磊，付杨戬，郭辉，张俊辉，李建贞，刘静，王迎丽，葛庆谊，
申请(专利权)人：孟春丽，
类型：发明
国别省市：河南,41