基于地质勘查废弃钻孔和声波测距的地下水位监测装置的制作方法

1.本申请涉及地质环境监测领域，具体涉及一种利用废弃钻孔和声波测距的地下水位监测装置。


背景技术：

2.我国幅员辽阔，地质环境复杂，人类工程活动无不与地质环境息息相关，而对地下水位的监测更是减小地质环境对人类工程影响的关键一环。地下水的存在不仅增大岩土体容重、降低其物理力学性质，还产生较大的动、静孔隙水压力，使边坡岩土体稳定性下降，造成滑坡风险。在干旱半干旱地区，地下水位的深浅更是对农业活动有着至关重要的影响。因此，简单高效的实现对地下水位的动态监测十分有必要。
3.目前常用的地下水位测量方法主要是沉入式水压计或者机械式钢尺水位计。其中，沉入式水压计成本较高，且有地下水位下降过多导致其暴露于水面之上的风险；机械式钢尺水位计测量过程则过于繁琐，不适用于监测点较多的情况。
4.而基于废弃钻孔笔直，且密封性较好等特点，可以充分发挥声波直线传播性较强的优势，从而实现经济、高效、环保的地下水位动态监测。


技术实现要素：

5.本申请针对地下水位监测现存的问题提供了一种简单实用、经济环保的地下水位动态监测装置，并可同时提供简易的水质分析数据。
6.本申请采用的技术方案是：一种基于地质勘查废弃钻孔和声波测距的地下水位监测装置，包括密封塞板，声波测距仪、警报器和太阳能电源。
7.密封塞板用于封闭钻孔，防止地表水直接汇入地下水中造成污染。其由上、下两部分组成，下部为塞，直径略小于孔径，塞底开有方形凹槽；上部为板，边长大于孔径，板顶设有一对拉环以便随时取放。塞板中心开有圆孔与塞底凹槽相通以供与外接设备相连。
8.声波测距仪是地下水位监测的核心部件，由声波发射器、声波接收器、信号转换器、定时器以及数据终端设备组成。其中声波发射器和声波接收器可通过螺丝固定在塞底凹槽中，并通过塞板中心的圆孔来实现与外部设备的有线连接。外部设备主要包括信号转换器、定时器和数据终端设备，通过导线连接并固定安装在钻孔外的设备箱内，防止其浸水失灵。其中信号转换器用于将电信号转换为发射器发出的声波信号，并将接收器收到的声波信号转换为可识别的电信号。定时器用于设置水位监测的频率。数据终端设备用于水位数据的储存和无线传输。
9.警报器用于水位预警，可分为蓝、黄、橙、红四个等级，并在橙、红两级设有蜂鸣器，以便地面巡视人员和当地居民随时掌握当地的地下水位实况。警报器通过螺丝固定于密封塞板上，也可设置不同高度的灯杆以满足实际需要。
10.太阳能电源用于整套设备的供电。
11.本申请的有益效果是：
12.(1)本申请对废弃钻孔实现再次利用，设备供电采用清洁能源，符合“绿水青山就是金山银山”的环保理念。
13.(2)本申请简单、高效、快捷的实现对地下水位的监测，对地质灾害防灾减灾和农业灌溉均有一定的指导意义
14.(3)本申请结构简单，成本低廉，对操作人员的要求不高。
附图说明
15.图1为本申请的整体结构示意图。
16.图2为塞底方形凹槽仰视图。
17.图3为外接设备箱内部结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本申请作出进一步说明：图中各标号为：1：警报器，2：密封板，3：拉环，4：接线圆孔，5：密封塞，6：方形凹槽，7：太阳能电源，8：外接设备箱，9：声波发射器，10：声波接收器，11：数据终端设备，12：定时器，13：信号转换器。
19.如图1
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图3所示，一种基于地质勘查废弃钻孔和声波测距的地下水位监测装置的结构包括警报器、密封塞板、声波测距仪以及太阳能电源。其中，密封塞板包括密封板(2)和密封塞(5)，警报器(1)通过螺丝固定于密封板(2)之上，密封板(2)上设有一对拉环(3)以便随时取放塞板，密封塞(5)下部开有方形凹槽(6)以供安装声波发射器(9)和声波接收器(10)，并且塞板中心开有接线圆孔(4)与塞底方形凹槽(6)相通。外接设备箱(8)内主要安装数据终端设备(11)、定时器(12)和信号转换器(13)等仪器并通过接线圆孔(4)与声波发射器(9)和声波接收器(10)相连。太阳能电源(7)用于整套设备供电。
20.工作时由声波发射器(9)产生一定特征的电信号经信号转换器(13)转换为声波信号后返回发射器并竖直向下传向水面,声波经水面反射后由声波接收器(10)接收并传至信号转换器(13)转换为可识别的电信号，而后经数据终端设备(11)处理为水位数据并进行无线传输。当地下水位超过各级水位线后警报器(1)发出不同的预警信号，提醒周围居民和当地巡视人员迅速做出反应。定时器(12)可根据实际需要设置水位监测的频率。
21.本申请基于地质勘查废弃钻孔和声波测距技术来实现对地下水位的动态监测，符合“生态文明”建设的基本要求。同时，密封塞板上带有拉环的可拆卸设计也为水质的简易取样分析提供了可能。总的来说，本申请简单实用、节约成本、绿色环保，对地质灾害防灾减灾和农业灌溉均有一定的工程指导意义。


技术特征：
1.一种基于地质勘查废弃钻孔和声波测距的地下水位监测装置，其特征在于，包括密封塞板、声波测距仪、警报器以及太阳能电源；密封塞板是用于封闭钻孔的塞形部件，由上部的密封板(2)和下部的密封塞(5)组成；其中，密封板(2)上设有一对拉环(3)以便随时取放塞板；密封塞(5)下部开有方形凹槽(6)以供安装声波发射器(9)和声波接收器(10)；另外，塞板中间开有接线圆孔(4)与其下部方形凹槽(6)相通，用于外接设备；声波测距仪是实现水位测量的核心部件，由声波发射器(9)、声波接收器(10)、信号转换器(13)、定时器(12)和数据终端设备(11)构成。2.根据权利要求1所述的一种基于地质勘查废弃钻孔和声波测距的地下水位监测装置，其特征在于：警报器加设有蜂鸣器。

技术总结
本申请公开了一种基于地质勘查废弃钻孔和声波测距的地下水位监测装置，属于地质环境监测领域，提供了一种地下水位实时动态监测装置，主要包括密封塞板、警报器、声波测距仪和太阳能电源。本申请对用于地质勘查的废弃钻孔进行再次利用，基于声波测距技术来实现对地下水位的动态监测，既简单实用又经济环保，对地质灾害防灾减灾和农业灌溉有一定工程指导意义。灾害防灾减灾和农业灌溉有一定工程指导意义。灾害防灾减灾和农业灌溉有一定工程指导意义。


技术研发人员：罗刚 赵永杰 张辉傲
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.01.28
技术公布日：2021/10/15