一种水盐运移远程监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水盐运移远程监测系统及方法，系统包括：电阻率测量装置、无线传输装置、温度监测装置和数据处理及可视化装置；电阻率测量装置用于测量场地地下介质的视电阻率；温度监测装置用于实时监测并记录大气温度和地下场温度，还用于拟合地下场温度；无线传输装置用于将视电阻率以及拟合的地下场温度传输到数据处理及可视化装置中；数据处理及可视化装置用于对视电阻率进行反演，得到反演后的电阻率，利用拟合的地下场温度对反演后的电阻率进行矫正，得到地下三维空间电阻率分布，根据地下三维空间电阻率分布，确定地下三维空间水盐分布。本发明专利技术提高了对地下岩土体水盐分布区域的探测与解译准确性。布区域的探测与解译准确性。布区域的探测与解译准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种水盐运移远程监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及地下水监测领域，特别是涉及一种水盐运移远程监测系统及方法。

技术介绍

[0002]大气降水入渗与盐分共同作用是导致并加剧岩土体严重风化的主要因素之一，特别对于石窟岩土体，由于水盐共同作用，易导致石窟岩土体产生严重风化，对石窟等文物的保护工作产生严重的威胁。因此，确定大气降水入渗后的水盐动态分布规律是研究岩土体风化机理的基础，也是研究石窟保护材料与技术的前提。目前，各国学者借助水文地质学手段，可获取石窟岩土体中水盐含量等信息，同时现代地球物理探测技术也可以探查石窟岩土体内电阻率异常信息，由于电阻率随着地下水盐含量的增加而降低，利用这种相关性，根据测得的电阻率数据分析岩土体中水盐含量的异常情况，但相关研究尚停留在数据静态采集阶段，很难获取岩土体水盐分布的长期大尺度三维动态信息，导致对地下岩土体水盐分布区域的探测与解译不准确。这给研究岩土体水盐迁移转化规律以及开展相应的石窟岩土体保护工作带来极大的阻碍。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种水盐运移远程监测系统及方法，以解决现有技术中对地下岩土体水盐分布区域探测不准确的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种水盐运移远程监测系统，包括：电阻率测量装置、无线传输装置、温度监测装置和数据处理及可视化装置；所述电阻率测量装置以及所述温度监测装置均与所述无线传输装置连接，所述无线传输装置与所述数据处理及可视化装置连接；
[0006]所述电阻率测量装置用于测量场地地下介质的视电阻率；
[0007]所述温度监测装置用于实时监测并记录大气温度和地下场温度，还用于拟合地下场温度；
[0008]所述无线传输装置用于将所述视电阻率以及拟合的地下场温度传输到所述数据处理及可视化装置中；
[0009]所述数据处理及可视化装置用于对所述视电阻率进行反演，得到反演后的电阻率，利用所述拟合的地下场温度对所述反演后的电阻率进行矫正，得到地下三维空间电阻率分布，根据所述地下三维空间电阻率分布，确定地下三维空间水盐分布。
[0010]可选的，还包括：户外储物房、供电装置、雨量计算装置以及监控安保装置；所述供电装置分别与所述电阻率测量装置、所述无线传输装置、所述温度监测装置、所述雨量计算装置以及所述监控安保装置连接；所述雨量计算装置以及所述监控安保装置均与所述无线传输装置连接；
[0011]所述户外储物房用于存放所述电阻率测量装置、所述无线传输装置以及所述供电装置；
[0012]所述供电装置用于提供电能；
[0013]所述雨量计算装置包括雨量器和雨量杯；所述雨量计算装置用于记录监测场地的雨量；
[0014]所述监控安保装置用于对所述水盐运移远程监测系统进行监控和保护。
[0015]可选的，所述户外储物房位于“井”字测线中任意两测线交叉点位的预设范围内；
[0016]所述供电装置包括光伏太阳能板和集合发电单元，所述光伏太阳能板位于所述户外储物房的顶部，所述集合发电单元位于所述户外储物房的内部；
[0017]所述电阻率测量装置位于户外储物房的内部，并与“井”字测线的四条测线相连接；
[0018]所述雨量计算装置位于所述户外储物房的外部；
[0019]所述温度监测装置包括大气温度监测单元和地下温度监测单元；所述大气温度监测单元位于所述户外储物房的外部且所述大气温度监测单元放置于地面上方；所述地下温度监测单元位于所述户外储物房的外部且所述地下温度监测单元放置于地面下方；所述无线传输装置位于所述户外储物房的内部；
[0020]所述监控安保装置位于所述户外储物房的外部。
[0021]可选的，所述监控安保装置包括多功能监控摄像头。
[0022]一种水盐运移远程监测方法，所述水盐运移远程监测方法应用于上述任一项所述的水盐运移远程监测系统，所述水盐运移远程监测方法包括：
[0023]获取场地地下介质的视电阻率；
[0024]对所述视电阻率进行反演，得到反演后的电阻率；
[0025]获取大气温度以及地下场温度；
[0026]对所述大气温度以及所述地下场温度进行拟合，得到拟合的地下场温度；
[0027]利用所述拟合的地下场温度对所述反演后的电阻率进行矫正，得到地下三维空间电阻率分布；
[0028]根据所述地下三维空间电阻率分布，确定地下三维空间水盐分布。
[0029]可选的，所述获取场地地下介质的视电阻率，之前还包括：
[0030]利用综合地球物理探测方法，探测场地的地下空间介质结构；所述地下空间介质结构包括地层结构分布、地下水分布及地下水流向；
[0031]根据所述地下空间介质结构，结合钻孔柱状图，确定水盐运移远程监测系统的布设位置以及测线的布设位置；
[0032]根据所述测线的尺寸确定沟渠的宽度和深度；所述沟渠用于埋设测线。
[0033]可选的，所述对所述大气温度以及所述地下场温度进行拟合，得到拟合的地下场温度，具体包括：
[0034]利用对所述大气温度以及所述地下场温度进行拟合，得到拟合的地下场温度；其中，T(z,t)表示深度为z，且在t时刻的拟合的地下场温度；表示地表平均温度，根据所述大气温度获得；ΔT0表示地表温度幅值，D
a
表示地表温度波动的阻尼深度，τ表示温度波动计算周期；a表示土壤热扩散系数，根据
所述地下场温度获得。
[0035]可选的，所述利用所述拟合的地下场温度对所述反演后的电阻率进行矫正，得到地下三维空间电阻率分布，具体包括：
[0036]根据所述拟合的地下场温度利用公式ρ
T(z,t)
＝ρ
T
[1+(βT
‑
T(z,t))]对所述反演后的电阻率进行矫正，得到矫正后的视电阻率；其中，ρ
T(z,t)
表示矫正后的视电阻率，ρ
T
表示地下温度场的温度为T时反演后的电阻率，β表示经验系数；
[0037]根据所述矫正后的视电阻率，确定地下三维空间电阻率分布。
[0038]可选的，还包括：
[0039]获取雨量监测数据；
[0040]判断所述雨量监测数据与所述视电阻率是否正相关；
[0041]若所述雨量监测数据与所述视电阻率是正相关，则确定测量的所述视电阻率准确；
[0042]若所述雨量监测数据与所述视电阻率不是正相关，则确定测量的所述视电阻率不准确。
[0043]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0044]本专利技术提供的一种水盐运移远程监测系统及方法，通过电阻率测量装置以及温度监测装置采集场地的视电阻率、大气温度以及地下场温度，并对大气温度以及地下场温度进行拟合，通过数据处理及可视化装置对视电阻率进行反演，利用拟合的地下场温度对反演后的电阻率进行矫正，得到地下三维空间电阻率分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水盐运移远程监测系统，其特征在于，包括：电阻率测量装置、无线传输装置、温度监测装置和数据处理及可视化装置；所述电阻率测量装置以及所述温度监测装置均与所述无线传输装置连接，所述无线传输装置与所述数据处理及可视化装置连接；所述电阻率测量装置用于测量场地地下介质的视电阻率；所述温度监测装置用于实时监测并记录大气温度和地下场温度，还用于拟合地下场温度；所述无线传输装置用于将所述视电阻率以及拟合的地下场温度传输到所述数据处理及可视化装置中；所述数据处理及可视化装置用于对所述视电阻率进行反演，得到反演后的电阻率，利用所述拟合的地下场温度对所述反演后的电阻率进行矫正，得到地下三维空间电阻率分布，根据所述地下三维空间电阻率分布，确定地下三维空间水盐分布。2.根据权利要求1所述的水盐运移远程监测系统，其特征在于，还包括：户外储物房、供电装置、雨量计算装置以及监控安保装置；所述供电装置分别与所述电阻率测量装置、所述无线传输装置、所述温度监测装置、所述雨量计算装置以及所述监控安保装置连接；所述雨量计算装置以及所述监控安保装置均与所述无线传输装置连接；所述户外储物房用于存放所述电阻率测量装置、所述无线传输装置以及所述供电装置；所述供电装置用于提供电能；所述雨量计算装置包括雨量器和雨量杯；所述雨量计算装置用于记录监测场地的雨量；所述监控安保装置用于对所述水盐运移远程监测系统进行监控和保护。3.根据权利要求2所述的水盐运移远程监测系统，其特征在于，所述户外储物房位于“井”字测线中任意两测线交叉点位的预设范围内；所述供电装置包括光伏太阳能板和集合发电单元，所述光伏太阳能板位于所述户外储物房的顶部，所述集合发电单元位于所述户外储物房的内部；所述电阻率测量装置位于户外储物房的内部，并与“井”字测线的四条测线相连接；所述雨量计算装置位于所述户外储物房的外部；所述温度监测装置包括大气温度监测单元和地下温度监测单元；所述大气温度监测单元位于所述户外储物房的外部且所述大气温度监测单元放置于地面上方；所述地下温度监测单元位于所述户外储物房的外部且所述地下温度监测单元放置于地面下方；所述无线传输装置位于所述户外储物房的内部；所述监控安保装置位于所述户外储物房的外部。4.根据权利要求2所述的水盐运移远程监测系统，其特征在于，所述监控安保装置包括多功能监控摄像头。5.一种水盐运移远程监测方法，其特征在于，所述水盐运移远程监测方法应用于权利要求1
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4任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新民，毛德强，王旭东，郑传鹏，夏腾，赵瑞钰，孟建，马敏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：