CN218297312U - 一种地下水水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水利监测技术领域,涉及一种地下水水位监测装置，包括：主体、浮子、配重支架、固定支架、数据转换模块，测量时主体竖直于井内，测量井口至水面之间的主体电阻即可测出地下水水位；本实用新型通过磁性开关和电阻测量地下水水位，测量精度只与磁性开关的排列间距有关，不受水的密度、当地重力加速度影响，也不会因长时间使用而产生老化数据漂移等问题，测量精度也要高于现有技术中的投入式液位计。

Description

一种地下水水位监测装置

技术领域

本实用新型属于水利监测技术领域，涉及一种地下水水位监测装置。

背景技术

在地下水监测项目实施过程中，安装和维护人员需要将传感器和线缆下放到监测井中，再卡住线缆稳定传感器的高度位置便于进行监测，现有技术中通常是通过钢丝绳将传感器和线缆吊在井中，有些是在井口放置一根金属杆，将线缆缠绕在金属杆上再固定线缆。调试人员需要多次对传感器入水深度进行误差调整，因此需要调整线缆长度，以往通过挂钢丝或者线缆缠绕的固定方式会给调试带来诸多不便。同时，监测时，虽然传感器进入井下进行监测，但是遥测终端等设备需要安装在外井内，遥测终端机长时间在外井中工作，虽然自身有防水设计，但长期在潮湿的环境的井中工作难免导致设备内部受潮，导致主板短路、进水、设备故障，大大增加了维护量和设备故障。

因此有必要提供一种快速方便调整线长、固定卡线方便且可以防潮的装置，来提高现场调试效率和保护设备。

发明内容

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种地下水水位监测装置，包括：主体、浮子、配重支架、固定支架、数据转换模块，主体呈细长圆柱电缆状，主体的外层整体包裹绝缘防水材料，主体的内芯封装有水位检测电路，水位检测电路自主体的一端拉通至另一端，水位检测电路由多个磁性开关沿垂直于主体长度方向并联组成，水位检测电路内的每两个相邻的所述磁性开关的同端之间串联一个固定阻值为R的电阻，水位检测电路内的每两个相邻的磁性开关之间沿主体长度方向的间距相等，磁性开关在主体内芯的位置封装固化于外层包裹的绝缘防水材料内，水位检测电路设有两预留接口于主体的一端；浮子呈空心圆球状，浮子内设有磁铁，磁铁与浮子的重心位于同一水平面，浮子上下设有通孔，通孔与浮子共竖直的旋转轴，通孔的孔径大于主体的外径，浮子的整体密度小于水的密度；

配重支架用于连接主体的一端将其带入水面以下，配重支架的密度大于水的密度；固定支架用于支撑于监测井的井口并将固定支架与配重支架之间的主体伸展拉直；数据转换模块用于测量主体的水位检测电路的电阻阻值并根据测得的电阻阻值计算所述监测井的地下水位；

主体穿过浮子上的通孔后，两预留接口所在的主体一端连接固定支架，主体的另一端连接配重支架，数据转换模块架设于固定支架上，两预留接口电连接至数据转换模块；水位测量时，配重支架与固定支架上下配合将主体及主体内的水位检测电路沿竖直方向拉直，浮子漂浮于井底水面上，浮子内的磁铁与浮子的重心位于同一水平面，因此磁铁与井底水面位于同一水平面，磁铁将离水平面最近的磁性开关磁性闭合，使得自两预留接口至该闭合的磁性开关处形成一个导通的电路回路，此时数据转换模块测量该回路的电阻后得出的阻值除以电阻的阻值R，即可得出自固定支架处至井底水面处的电阻的个数，再用所得个数乘以两相邻磁性开关之间的间距，即可得出该监测井内的水面至井口的竖直距离，即可得出该监测井内的水位高度。

优选的，所述固定支架呈圆形，固定支架的外径大于监测井的井口直径，固定支架架设于监测井的井口上，主体连接固定支架底部的圆心处。

更优的，配重支架呈圆柱状，配重支架的外径小于监测井的井内直径，主体连接配重支架上部的圆心处；主体分别连接配重支架、固定支架的圆心中心，确保了主体拉直后位于监测井的中心，保证了水位测量的精度。

优选的，所述主体内沿长度方向设有钢丝，钢丝拉通主体的两端，钢丝在主体内芯封装后与外层包裹的绝缘防水材料之间固定连接，钢丝用于加强主体的强度，防止拉伤损坏主体内的水位检测电路。

优选的，所述主体连接配重支架的一端绝缘防水密封，主体连接配重支架的一端仅用于拉直主体不用于电路连接，因此绝缘防水密封。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型结构简单，主要元件为磁性开关和电阻，且磁性开关和电阻都在生产时密封于主体的绝缘密封橡胶之中，因此本实用新型防水性好，使用寿命长，设备故障率低。

2.本实用新型的测量精度只与磁性开关的排列间距有关，不受水的密度、当地重力加速度影响，也不会因长时间使用而产生老化数据漂移等问题。以地下水监测中常用的30m量程投入式液位计为例，0.5级的产品精度为15cm，0.1级的产品精度为3cm。而本实用新型可以将磁性开关的间距设置为1cm。因此测量精度也要高于常用的投入式液位计。

附图说明

图1是一种地下水水位监测装置的水位测量电路图；

图2是水位测量示意图。

图中：1、主体；2、浮子；3、配重支架；4、固定支架；5、数据转换模块；6、水位检测电路；7、监测井；8、钢丝；21、磁铁；22、通孔；61、磁性开关；62、电阻；63、两预留接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1-2，一种地下水水位监测装置，主体1、浮子2、配重支架3、固定支架4、数据转换模块5，主体1呈细长圆柱电缆状，主体1的外层整体包裹绝缘防水材料，主体1的内芯封装有水位检测电路6，水位检测电路6自主体1的一端拉通至另一端，水位检测电路6由多个磁性开关61沿垂直于主体1长度方向并联组成，水位检测电路6内的每两个相邻的所述磁性开关61的同端之间串联一个固定阻值为R的电阻62，水位检测电路6内的每两个相邻的磁性开关61之间沿主体1长度方向的间距相等，磁性开关61在主体1内芯的位置封装固化于外层包裹的绝缘防水材料内，水位检测电路6设有两预留接口63于主体1的一端；浮子2呈空心圆球状，浮子2内设有磁铁21，磁铁21与浮子2的重心位于同一水平面，浮子2上下设有通孔22，通孔22与浮子2共竖直的旋转轴，通孔22的孔径大于主体1的外径，浮子2的整体密度小于水的密度；

配重支架3用于连接主体1的一端将其带入水面以下，配重支架3的密度大于水的密度；固定支架4用于支撑于监测井7的井口并将固定支架4与配重支架3之间的主体1伸展拉直；数据转换模块5用于测量主体1的水位检测电路6的电阻阻值并根据测得的电阻阻值计算所述监测井7的地下水位；

主体1穿过浮子2上的通孔22后，两预留接口63所在的主体1一端连接固定支架4，主体1的另一端连接配重支架3，数据转换模块5架设于固定支架4上，两预留接口63电连接至数据转换模块5；水位测量时，配重支架3与固定支架4上下配合将主体1及主体1内的水位检测电路6沿竖直方向拉直，浮子2漂浮于井底水面上，浮子2内的磁铁21与浮子2的重心位于同一水平面，因此磁铁21与井底水面位于同一水平面，磁铁21将离水平面最近的磁性开关61磁性闭合，使得自两预留接口63至该闭合的磁性开关61处形成一个导通的电路回路，此时数据转换模块5测量该回路的电阻后得出的阻值除以电阻62的阻值R，即可得出自固定支架4处至井底水面处的电阻62的个数，再用所得个数乘以两相邻磁性开关61之间的间距，即可得出该监测井7内的水面至井口的竖直距离，即可得出该监测井7内的水位高度。

进一步的，所述固定支架4呈圆形，固定支架4的外径大于监测井7的井口直径，固定支架4架设于监测井7的井口上，主体1连接固定支架4底部的圆心处。

更进一步的，配重支架3呈圆柱状，配重支架3的外径小于监测井7的井内直径，主体1连接配重支架3上部的圆心处；主体1分别连接配重支架3、固定支架4的圆心中心，确保了主体1拉直后位于监测井7的中心，保证了水位测量的精度。

进一步的，所述主体1内沿长度方向设有钢丝8，钢丝8拉通主体1的两端，钢丝8在主体1内芯封装后与外层包裹的绝缘防水材料之间固定连接，钢丝8用于加强主体1的强度，防止拉伤损坏主体1内的水位检测电路6。

进一步的，所述主体1连接配重支架3的一端绝缘防水密封，主体1连接配重支架3的一端仅用于拉直主体1不用于电路连接，因此绝缘防水密封。

实施例

本实施例中，在水位测量时，将“绳子”形状的主体1部分展开并放入地下水监测井7中，圆球状的浮子2穿过主体1，可随着水位的升降而升降。主体1部分下端连接配重支架3，上端在井口位置安装固定。主体1的水位检测电路6连接数据转换模块5。当浮子2随着水位的波动而升降的时候，浮子2内部的磁铁21会触发相应位置主体1内部的磁性开关61。数据转换模块5能计算出被触发的磁性开关61位置，从而计算出水位高度。

以下对各个部分的详细功能进行说明：

主体1部分是实施例的核心部分。其在外观与一般电缆外观相似，为横截面为圆形的长度达几十米甚至上百米的“绳子”形状。其材质为橡胶或其他密封性较好的材质。在主体1内部封装着水位检测电路6和一根钢丝8。钢丝8的作用主要是用于增强主体1的结构强度，防止主体1因放线长度过长，导致主体1因自重过大而断裂。水位检测电路6由多个磁性开关61并联组成，每两个磁性开关61之间在同一侧串入一个阻值为R的电阻62。水位检测电路6整体采用柔性印制电路板技术制作，外观类似于常见的LED灯带。水位检测电路6和钢丝8整体密封于主体1内部，可有效隔绝与水的接触。磁性开关61按固定间距（例如1cm)排列。在主体1顶部，预留检测电路的两预留接口63，用于同数据转换模块5连接。

浮子2整体外形呈圆球装，内部为空心结构，可浮于水面。中间有通孔22，可将主体1部分穿过。在浮子2内部，安装有一块磁铁21，可用于触发磁性开关61。整体设备安装完成后，主体1部分从浮子2中间的通孔22穿过，置于地下水监测井7中。浮子2可随着井内水位的升降而沿着主体同时升降。浮子2刚好浮在水面，而主体1部分中与水面相对应位置的磁性开关61因为浮子2中磁铁21的作用而被触发闭合。此时相当于短路，水位以下部分的电路全部被旁路了。此时从主体1顶部的两预留接口63测量，只能测量到水面以上部分电阻62的阻值。而通过对阻值的换算，能计算出被触发的磁性开关61位置，再配合已知的磁性开关61间距，就能准确计算出地下水水位埋深值。

配重支架3和固定支架4配合使用，配重支架3外形呈圆柱状，直径略小于地下水监测井7井内直径，配重支架3重量较重。安装时，配重支架3位于主体1底部，固定支架4位于主体1顶部，主体1固定于配重支架3和固定支架4的中心，放入地下水监测井7后，因配重支架3重量较重，可将主体1部分拉直，又因配重支架3的直径与井内直径相当，可以保证主体1位于井内中心位置。这样，既可保证测量精度，又可保证浮子2不易与井壁刮蹭，降低故障率。

数据转换模块5用于测量主体1部分电路的输出值，将其换算为水位。由于每两个磁性开关61之间的电阻62阻值都为R，没有被触发的磁性开关61相当于断路，被触发的磁性开关61相当于短路。假设被触发的磁性开关61是第N个，那么此时的电路就相当于N个阻值为R的电阻62串联的电路。此时数据转换模块5只要测量出了电路的整体阻值，那么只要将这个值除以R，就能计算出N。假设每两个磁性开关61之间的间距为m，那么此时就可以计算出水位的埋深值为Nm。

综上所述，本实用新型提供了一种地下水水位监测装置通过磁性开关和电阻测量地下水水位，测量精度只与磁性开关的排列间距有关，不受水的密度、当地重力加速度影响，也不会因长时间使用而产生老化数据漂移等问题，测量精度也要高于现有技术中的投入式液位计，因此本实用新型拥有广泛的应用前景。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种地下水水位监测装置，其特征在于，包括：主体（1）、浮子（2）、配重支架（3）、固定支架（4）、数据转换模块（5），所述主体（1）呈细长圆柱电缆状，所述主体（1）的外层整体包裹绝缘防水材料，所述主体（1）的内芯封装有水位检测电路（6），所述水位检测电路（6）自主体（1）的一端拉通至另一端，所述水位检测电路（6）由多个磁性开关（61）沿垂直于主体（1）长度方向并联组成，所述水位检测电路（6）内的每两个相邻的所述磁性开关（61）的同端之间串联一个固定阻值为R的电阻（62），所述水位检测电路（6）内的每两个相邻的磁性开关（61）之间沿主体（1）长度方向的间距相等，所述磁性开关（61）在主体（1）内芯的位置封装固化于外层包裹的绝缘防水材料内，所述水位检测电路（6）设有两预留接口（63）于主体（1）的一端；所述浮子（2）呈空心圆球状，所述浮子（2）内设有磁铁（21），所述磁铁（21）与浮子（2）的重心位于同一水平面，所述浮子（2）上下设有通孔（22），所述通孔（22）与浮子（2）共竖直的旋转轴，所述通孔（22）的孔径大于主体（1）的外径，所述浮子（2）的整体密度小于水的密度；

所述配重支架（3）用于连接主体（1）的一端将其带入水面以下，所述配重支架（3）的密度大于水的密度；

所述固定支架（4）用于支撑于监测井（7）的井口并将固定支架（4）与配重支架（3）之间的主体（1）伸展拉直；

所述数据转换模块（5）用于测量主体（1）的水位检测电路（6）的电阻阻值并根据测得的电阻阻值计算所述监测井（7）的地下水位；

所述主体（1）穿过浮子（2）上的通孔（22）后，所述两预留接口（63）所在的主体（1）一端连接固定支架（4），所述主体（1）的另一端连接配重支架（3），所述数据转换模块（5）架设于固定支架（4）上，所述两预留接口（63）电连接至数据转换模块（5）。

2.根据权利要求1所述的一种地下水水位监测装置，其特征在于，所述固定支架（4）呈圆形，所述固定支架（4）的外径大于所述监测井（7）的井口直径，所述固定支架（4）架设于监测井（7）的井口上，所述主体（1）连接固定支架（4）底部的圆心处。

3.根据权利要求2所述的一种地下水水位监测装置，其特征在于，所述配重支架（3）呈圆柱状，所述配重支架（3）的外径小于监测井（7）的井内直径，所述主体（1）连接配重支架（3）上部的圆心处。

4.根据权利要求1所述的一种地下水水位监测装置，其特征在于，所述主体（1）内沿长度方向设有钢丝（8），所述钢丝（8）拉通主体（1）的两端，所述钢丝（8）在主体（1）内芯封装后与外层包裹的绝缘防水材料之间固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种地下水水位监测装置，其特征在于，所述主体（1）连接配重支架（3）的一端绝缘防水密封。

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