基于地下水位动态监测系统的研究

摘 要：水资源是人们能够正常生活生产的最重要的因素。由于生态环境处于一个动态变化的状态，这就致使了水资源的相关参数也在不断的变化。在水资源的各项参数值中，对人们影响最大的因素之一就是水位，加强对水位动态的监测对于人们生活、生产都有着重要意义。

关键词：地下水位 动态监测 系统研究

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0011-01

对于地下水位动态监测过程的实现对于促进人们提升水资源的利用率以及水资源利用的合理性都有一定意义。本文就建设地下水位动态监测系统的必要性以及地下水位动态监测系统建设要点进行了分析。

1 建设地下水位动态监测系统的必要性

地下水位动态监测的信息直接影响人们生活以及农业模式的选择。对于地下水状况的掌握需要测量多个和地下水资源有关系的多个参数，其中最重要的就是水位的测量，水位一旦发生某些轻微的变动就会对人们生活生产造成极大的影响。因此加强水位动态监测系统的建立和完善对于促进区域内水资源合理利用有着重要作用。但是就我国目前地下水动态监测系统的建立情况来看，其还存在这许多的问题。目前对于地下水测量的主要方式还以传统简单的方式为主，即在被测量地运用手工放线或者简单测量仪器等对水位进行测量，这种方式受外界因素的影响较大，不利于相关部门对于水位精确变化的掌握。

2 地下水位动态监测系统建设要点

2.1 系统建设的总体目标

地下水位动态监测系统的建立最主要的目的就是为了实现简单、高效的对地下水位进行自动实时监测。在此系统中水位测量数据的采集主要运用的就是相关传感器，当各个监测点经由传感器获得水位数据之后利用相关的数据传输方式把其传至系统终端，从而为相关人员对于数据的分析创造条件。在对水位动态监测系统的建立过程中需要公共电信网通讯技术的支撑，数据传输的方式可以以GSM技术为核心。对于各个监测点水位数据的采集可以采用无线控制技术，像ZIGBEE等。一个完善的水位动态监测系统应改能够实现每天都能对水位进行采集并把所采集的数据进行自我储存的功能，从而为水位动态监测系统功能的发挥奠定基础。

2.2 地下水位动态监测系统的组成部分

地下水监测系统所检测的对象主要为地下水位的高度以及埋藏的长度，所检测的地下水位的数据应该能够自己录入相关的数据库中并能够经处理之后以报表和曲线等形式得以体现。一般情况下一个完整的地下水位检测系统应该由传感器、检测主机RTU以及通信网络等组成。

（1）传感器。

根据传感器的作用机理传感器也叫做换能器、变送器以及探测器等。其在地下水位动态监测过程中所具有的最主要的作用就是对水位的变化情况进行检测和感知，并把所感知的变化情况以数据信号的形式得以体现。在地下水位动态监测系统中所运用的传感器的类型为水位传感器，在对传感器类型进行选择时要把传感器的自身性能、传感器被使用的环境以及成本等因素纳入考虑范围之内。一般情况下，所采用的水位传感器的具体参数如下。

测量范围（FS）：0--50mH2o；

允许过压：2倍满量程压力；

测量介质：与316不锈钢兼容的液体；

综合精度：±0.25%FS；

长期稳定性：典型为±0.1%FS/年；

使用温度范围：一体式为-20～70℃；

零点温度漂移：典型为±0.02%FS/℃， 最大为±0.05%FS/℃；

灵敏度温度漂移：典型为±0.02%FS/℃， 最大为±0.05%FS/℃；

供电范围：12～36VDC（一般24VDC）；

信号输出：4～20mA；

负载电阻：≤（U-12）/0.02Ω；

结构材料：外壳为不锈钢1Cr18Ni9Ni， 膜片不锈钢316L，密封为氟橡胶，电缆为Φ7.2mm聚氯乙烯专用电缆；

绝缘电阻：100MΩ，500VDC；

防雷：三级防雷设计（1万V/5kA）；特殊可（2万V/1万A）；

防护等级：外壳防护等级IP68；

安全防爆：ExiaⅡ CT5；

分辨率：无限小（理论），1/100000（通常）。

（2）监测主机RTU。

在对监测主机RTU进行选择时一定要综合考量其各种性能，尤其是可靠性以及低能耗性要最大程度的满足于系统设计的要求，在主机上要具有各种通信接口以及传感器接口，能够实现查询--应答式和自报式的混合工作制式。另外主机还应该具有定时自检发送、死机自动复位、站址设定、掉电数据保护、实时时钟校准、直观现场显示和设备测试等功能；可显示、主动发送电源电压、端口工作状态；能接受中心站的远程自动校时，计时误差不超过2min/年；能接受中心站的按时段远程下载存储数据等功能。

（3）通信网络。

在地下水位动态监测系统的建立过程中所采用的通信网络主要为公共运营通信网络，在网络的建设过程中需要遵循一定的原则，为了使这种原则能够实现标准化相关部门则定义了数据网络通信协议，当数据在传输过程中，相关数据压缩和打包过程就需要把设定的数据网络协议作为依据，并按照数据协议的标准对数据进行封装，为数据传输的高效实现创造条件。在把数据传输到终端之后，经过相关设备对数据的转换可以使得数据信号转换为人们能够理解的形式。另外为了获取最准确的水位测量信息，相关技术人员应该根据水位测量要求对通信网络的数据传输的频率进行设定，一般情况下8 h采集一次数据，每条数据中记录至少20个字节，一天传输3条。这样下来，一个月所需要的数据流量也不过6KB左右，加上系统运行所需要的必要的心跳包，整体算下来，一个月的数据流量也会小于4M，这能够极大程度的降低数据传输成本以及提升数据传输效率。

3 某地地下水位动态监测系统实例分析

为了更好的了解地下水位动态监测系统建设的过程，该文以某地地下水位动态监测系统的建设过程为例，对地下水位动态监测系统的建设要点进行分析。

在实例中地下水位检测系统所采用的传感器为文中所述传感器。

主机参数如下所示：

值守功耗：≤2mA

传感器供电5V、12V可选，设备工作电压交流220V；

输数模转换：16位高精度ADC采集芯片，转换误差

可靠性指标：在正常维护条件下，设备的MTBF≥25000h；

工作环境：温度-30～+60℃。

可以看出，地下水位动态监测系统的建立和完善不仅能够实现对相关检测地的水位的测量还能够对相关区域的水量数据进行统计。另外整个系统有多个子系统构成，这对于相关人员对于相关数据的准确查询提供了一定的便利条件。

4 结语

通过该文的论述我们可以发现建立一个完善的地下水动态监测系统是十分必要的，地下水动态监测系统的建立能够为人们对于水资源的管理以及利用提供最为可靠的数据依据。

参考文献

[1] 鲁海寿，亢海涛.地下水资源过量开采问题初步研究[J].山西水利科技，1999（1）：30-33.