一种水文地质钻孔水位自动采集器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种水文地质钻孔水位自动采集器，包括固定安装于钻杆上且与钻杆同步旋转或/和升降的支撑件，在支撑件的底部或顶部安设有水位采集模块，在支撑件内设置有控制器和无线收发模块；水位采集模块的水位信号输出端与控制器的水位信号输入端相连，控制器的信号收发端与无线收发模块的信号收发端相连。本实用新型专利技术能够对水位准确测量和及时采集记录。设备安装方便，体积小，使用方便，制造成本低，有效减少施工时间，提供工作效率。填补了目前该专业方面，与施工同步实施水位观测的空白。

An Automatic Water Level Acquisition Device for Hydrogeologic Boreholes

【技术实现步骤摘要】
一种水文地质钻孔水位自动采集器
本技术属于水文地质钻探领域，特别是适用于深度2000米以内水文钻孔钻进过程中水位自动采集、相关水文原位试验水位数据采集以及工程、矿山类钻孔钻进过程中水位数据自动采集。
技术介绍
传统的水文钻孔内水位测量必须在停止钻进，并将钻探机具从孔中提出后，再采用重力式、指示剂式或电极接触式并多以绳作为连接物的水位测量装置进行测量。如申请号2015205606535，名称为一种钻孔地下水位测量计，一种钻孔地下水位测量计，包括：用于固定于待测量钻孔的孔口上的连杆，具有刻度的皮尺，用于投放于待测量钻孔的地下水内的浮体测具，配重物以及用于读取所述皮尺上刻度的读取部件，所述读取部件设置在所述连杆上，所述皮尺中部绕设在所述连杆上，所述皮尺的一端与所述浮体测具连接，另一端与所述配重物连接。申请号2017216471723，名称为一种岩土钻孔内水位测量装置，包括测量装置底座，所述测量装置底座中部固定安装有控制面板，所述测量装置底座顶部一侧固定焊接有第一支撑柱，所述第一支撑柱顶部通过转轴活动安装有卷线器，所述卷线器与控制面板电性相连，所述测量装置底座顶部另一侧固定焊接有第二支撑柱，所述第二支撑柱顶部固定安装转轮，所述卷线器上缠绕有导线，所述导线通过转轮向钻孔垂下，所述导线一侧固定安装有防水盒，所述防水盒内部固定安装有拉力传感器，所述拉力传感器与控制面板电性相连，所述拉力传感器顶部固定连接导线，所述拉力传感器底部通过导线固定连接有浮球，所述浮球底部通过导线固定连接有配重块。优点是设备装置简单；缺点是测量时间长，装置自重大，测量深度小，在水文钻孔施工和进行水文试验过程中，耗费时间多，往往严重影响钻孔施工进度。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种水文地质钻孔水位自动采集器。为了实现本技术的上述目的，本技术提供了一种水文地质钻孔水位自动采集器，包括可拆卸安装于钻杆上且与钻杆同步旋转或/和升降的支撑件，在支撑件的底部或顶部安设有水位采集模块，在支撑件内设置有控制器和无线收发模块；水位采集模块的水位信号输出端与控制器的水位信号输入端相连，控制器的信号收发端与无线收发模块的信号收发端相连。水位采集模块将采集的钻孔孔深通过无线收发模块传输给钻孔平台，实时了解钻孔深度。在本技术的一种优选实施方式中，包括贯穿于支撑件的通孔，通孔的直径与钻杆的直径相适应，且在通孔内设置有内螺纹，以及在钻杆上设置有与内螺纹相适配的外螺纹。固定安装支撑件时，将钻杆通过通孔，并通过旋转支撑件使得内螺纹与外螺纹啮合，起到将支撑件固定在钻杆上。在本技术的一种优选实施方式中，支撑件为圆柱状。和/或支撑件上的通孔与钻杆为同心轴线。在本技术的一种优选实施方式中，水位采集模块包括水位采集单元、供电单元、放大单元和/或跟随单元；供电单元的电源输出端与水位采集单元的电源输入端相连，水位采集单元的水位信号输出端与放大单元的信号输入端相连，放大单元的信号输出端与跟随单元的信号输入端相连，跟随单元的信号输出端与控制器的水位信号输入端相连。在本技术的一种优选实施方式中，供电单元包括：电源Vcc分别与电阻R1的第一端和三极管Q1的集电极相连，电阻R1的第二端分别与三极管Q1的基极和可控硅T1的第一端相连，可控硅T1的第二端分别与电阻R3的第一端、电容C1的第一端和电源地相连，三极管Q1的发射极分别与电阻R2的第一端、电容C1的第二端相连，电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与可控硅T1的控制端相连。通过电阻R1～R3、三极管Q1和可控硅T1组成供电回路，可控硅T1可以防止输入过大电压，起到保护作用。在本技术的一种优选实施方式中，水位采集单元包括：电阻Ra的第一端与电阻Rc的第一端相连，电阻Ra的第二端与电阻Rd的第一端，电阻Rd的第二端分别与电阻Rb的第一端和电源地相连，电阻Rb的第二端与电阻Rc的第二端相连。由四个压敏电阻即电阻Ra、电阻Rb、电阻Rc和电阻Rd组成的全桥压力检测器能够对水压实时检测。在本技术的一种优选实施方式中，放大单元包括：放大器U1的反相输入端分别与电阻R4的第一端和电阻R5的第一端相连，电阻R4的第二端分别与电阻R8的第一端和放大器U1的输出端相连，放大器U2的反相输入端分别与电阻R6的第一端和可调电阻RV1的第一端相连，电阻R6的第二端分别与电阻R7的第一端和放大器U2的输出端相连，可调电阻RV1的调节端和可调电阻RV1的第二端分别与电阻R5的第二端相连；电阻R8的第二端分别与电阻R9的第一端和放大器U3的反相输入端相连，电阻R7的第二端分别与放大器U3的正相输入端和电阻R11的第一端相连，电阻R11的第二端与电源地相连，电阻R9的第二端与放大器U3的输出端相连。将输入放大器U1和放大器U2的信号进行放大处理，再将处理后的信号经放大器U3处理，最终将微弱的信号处理成控制器易于获取的信号。在本技术的一种优选实施方式中，跟随单元包括：电阻R10的第二端与放大器U4的正相输入端相连，放大器U4的反相输入端与放大器U4的输出端相连。输入阻抗高，而输出阻抗低，起到降低干扰。在本技术的一种优选实施方式中，无线收发模块包括信号接收滤波单元、信号发送滤波单元、信号切换单元和无线收发芯片U5；无线收发芯片U5的信号输入端RFI与信号滤波接收单元的输出端相连，信号滤波接收单元的输入端与信号切换单元的第一射频端相连；无线收发芯片U5的信号输出端RFO与信号滤波发送单元的输入端相连，信号滤波发送单元的输出端与信号切换单元的第二射频端相连。在本技术的一种优选实施方式中，信号滤波发送单元包括：电容C20的第一端与电容C21的第一端相连，电容C20的第二端与电源地相连，电容C21的第二端与电感L10的第一端相连，电感L10的第二端分别与电感L11的第一端、电容C22的第一端和电容C23的第一端相连，电感L11的第二端和电容C23的第二端分别与电容C24的第一端相连，电容C22的第二端和电容C24的第二端分别与电源地相连；降低环境干扰，增强发送信号的质量。和/或信号滤波接收单元包括：电感L12的第一端与电容C25的第一端相连，电感L12的第二端分别与电容C26的第一端和电容C27的第一端相连，电容C25的第二端和电容C26的第二端分别与电源地相连，电容C27的第二端与电容C28的第一端相连；降低环境干扰，提高接收到的信号质量。和/或信号切换单元包括：射频切换芯片U7的电源端VDD分别与电容C29的第一端和电源VDD相连，电容C29的第二端与电源地相连；射频切换芯片U7的信号端RFC与电容C30的第一端相连，电容C30的第二端分别与电容C31的第一端和电感L13的第一端相连，电感L13的第二端分别与电容C32的第一端和天线ANT相连，电容C31的第二端、电容C32的第二端和射频切换芯片U7的接地端GND分别与电源地相连；射频切换芯片U7的切换端CTRL分别与电阻R14的第一端、电阻R15的第一端和电容C33的第一端相连，电容C33的第二端与电源地相连，电阻R14的第二端与无线收发芯片U5的切换端MOD0相连，电阻R15的第二端与控制器的切换端MOD1相连。对天线接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，包括可拆卸安装于钻杆上且与钻杆同步旋转或/和升降的支撑件，在支撑件的底部或顶部安设有水位采集模块，在支撑件内设置有控制器和无线收发模块；水位采集模块的水位信号输出端与控制器的水位信号输入端相连，控制器的信号收发端与无线收发模块的信号收发端相连。

【技术特征摘要】
1.一种水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，包括可拆卸安装于钻杆上且与钻杆同步旋转或/和升降的支撑件，在支撑件的底部或顶部安设有水位采集模块，在支撑件内设置有控制器和无线收发模块；水位采集模块的水位信号输出端与控制器的水位信号输入端相连，控制器的信号收发端与无线收发模块的信号收发端相连。2.根据权利要求1所述的水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，包括贯穿于支撑件的通孔，通孔的直径与钻杆的直径相适应，且在通孔内设置有内螺纹，以及在钻杆上设置有与内螺纹相适配的外螺纹。3.根据权利要求1所述的水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，支撑件为圆柱状；和/或支撑件上的通孔与钻杆为同心轴线。4.根据权利要求1所述的水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，水位采集模块包括水位采集单元、供电单元、放大单元和/或跟随单元；供电单元的电源输出端与水位采集单元的电源输入端相连，水位采集单元的水位信号输出端与放大单元的信号输入端相连，放大单元的信号输出端与跟随单元的信号输入端相连，跟随单元的信号输出端与控制器的水位信号输入端相连。5.根据权利要求4所述的水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，供电单元包括：电源Vcc分别与电阻R1的第一端和三极管Q1的集电极相连，电阻R1的第二端分别与三极管Q1的基极和可控硅T1的第一端相连，可控硅T1的第二端分别与电阻R3的第一端、电容C1的第一端和电源地相连，三极管Q1的发射极分别与电阻R2的第一端、电容C1的第二端相连，电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与可控硅T1的控制端相连。6.根据权利要求4所述的水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，水位采集单元包括：电阻Ra的第一端与电阻Rc的第一端相连，电阻Ra的第二端与电阻Rd的第一端，电阻Rd的第二端分别与电阻Rb的第一端和电源地相连，电阻Rb的第二端与电阻Rc的第二端相连。7.根据权利要求4所述的水文地质钻孔水位自动采集器，其特征在于，放大单元包括：放大器U1的反相输入端分别与电阻R4的第一端和电阻R5的第一端相连，电阻R4的第二端分别与电阻R8的第一端和放大器U1的输出端相连，放大器U2的反相输入端分别与电阻R6的第一端和可调电阻RV1的第一端相连，电阻R6的第二端分别与电阻R7的第一端和放大器U2的输出端相连，可调电阻RV1的调节端和可调电阻RV1的第二端分别与电阻R5的第二端相连；电阻R8的第二端分别与电阻R9的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪爱花，邓书金，曹聪，刘江，王欢，何安弟，
申请(专利权)人：重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队，
类型：新型
国别省市：重庆,50