地下水水位监测仪专用保护装置的制作方法

本发明涉及地下水监测，尤其是涉及一种地下水水位监测仪专用保护装置。

背景技术：

作为与岩土体密切相关的介质，地下水的水位、水温和电导率等信息在工程建设决策中往往起到重要的作用。在工程施工前，需要采集地下水介质蕴含的各种信息，全面掌握地下水所处的状态，进而实现对地下水开发利用的科学管理、污染管控、辅助工程建设方案设计等。

在各类工程勘察、地下水环境影响评价等常用水位监测仪来采集地下水的信息。随着科技的快速发展，水位监测仪也越来越智能化、灵敏度也越来越高，可监测参数越来越多，也越来越小巧轻便，便于携带和转移。但是，由于水位监测仪的监测探头较小、重量轻，使其仅适用于钻孔浅埋含水层或干净且流动性小的水体，适用场所极其有限，具体如下：

（1）、对于高流动性水体：由于高压水体的流速较快，监测探头由于结构小巧、重量轻，很难将探头放入钻孔内，同时扰动水体还容易导致探头与孔壁发生摩擦或碰撞，进而造成探头损坏；

（2）、对于复杂的机井、民井：由于机井或民井中往往预先布置了大量的输水管线、电缆等，在下放监测探头时牵引线缆容易与既有输水管线或既有电缆缠绕在一起，探头投放难度大；

（3）、对于山区地下埋深含水层：在水利水电工程中，山区地下含水层往往埋深很大，受岩体完整性差、钻孔孔斜等因素的影响，水位监测仪的探头由于重量轻且与孔壁之间的摩擦力较大，很难将探头施放到目的深度；

（4）、对于复杂含水层或地下水：由于水位监测仪的监测头很轻，其在高含沙水体、具有漂浮或悬浮物的复杂含水层（如砂砾石含水层、溶蚀现象发育的灰岩含水层和高密度污染含水层）等复杂含水层中使用时，施放困难，且水体中的杂物（如沙、悬浮物等）还容易将监测探头包裹，不仅干扰读数，甚至导致读数异常，还容易损坏监测探头。

为满足不同水体的监测需求，人们在监测复杂水体信息时往往会在监测探头上进行简易配重，即增加探头的重量，以便于施放。目前市场上还没有与监测探头配套的保护装置，一般是现场将钢管进行切割，然后利用钢丝卡将钢管与监测探头固定在一起。采用钢管进行配重虽然增加了探头的重量，但其在使用时存在以下问题：首先，其仅具有配重作用，不能有效隔离水体中的小颗粒沙子，不能解决悬浮物干扰读数的问题；其次，钢管在施放过程中依然容易与复杂水体中的既有输水管、既有电缆或杂物发生缠绕，释放难度依然很大，甚至导致探头损坏。因而，如何设计一种释放难度小、既能够保护监测探头、还具有配重作用和防杂物干扰的配套保护装置是行业技术人员一直追求的目标。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种地下水水位监测仪专用保护装置，不仅具有保护作用，还具有配重和导向作用，还具有过滤作用，有效降低外部因素的干扰，进而有效提高水位监测仪的适用范围、灵活性、耐久性和安全性。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的地下水水位监测仪专用保护装置，包括

透水过滤组件，用于阻挡和过滤水体中的漂浮物、悬浮物；

导向保护部，具有用于盛装和保护水位监测仪的监测探头的容纳腔和与所述容纳腔连通的透水排沙孔；以及

连接部，用于将所述透水过滤组件和所述导向保护部连为一体，还用于将水位监测仪的电缆与监测探头电连接在一起；

其中，水体经透水过滤组件过滤后由连接部进入容纳腔，进入容纳腔内的杂质由所述透水排沙孔排出。

所述透水过滤组件的顶部设置有用于对监测探头配重的配重部。

所述配重部为具有电缆埋置孔的配重柱，所述配重柱顶部设置有用于保护电缆的导向端帽。

所述透水过滤组件包括用于阻挡水体中漂浮物的进水花管和用于过滤水体中悬浮物的内滤芯，所述进水花管和内滤芯套装在一起，外界水体由进水花管的过滤孔进入内滤芯进行二次过滤。

所述内滤芯为呈柱状结构的拦污格栅，其中部具有使电缆顺利穿过的电缆埋置中心孔，其侧壁上具有沿垂向开设的竖过滤孔和与竖过滤孔连通的水平过滤孔，所述水平过滤孔与所述进水花管的过滤孔连通。

所述连接部包括套装在一起的连接套和电缆接头，水位监测仪的电缆自上而下依次穿过配重部、透水过滤组件与所述电缆接头顶部连为一体，电缆接头的底部与水位监测仪的监测探头电连接。

所述连接套的上表面向下内凹形成呈圆台形结构的集水槽，连接套的侧壁上自所述集水槽的槽面向下开设有用于连通所述透水过滤组件和容纳腔的透水孔。

所述导向保护部包括设置在所述连接部下部的柱状保护头和自所述柱状保护头向下内收的锥形导向头，所述容纳腔开设在所述柱状保护头上，监测探头悬挂在容纳腔内。

所述电缆接头底表面开设有螺纹孔，监测探头的顶部与所述螺纹孔螺纹连接。

所述容纳腔为开设在所述柱状保护头上的锥形孔，所述透水排沙孔开设在柱状保护头的侧壁上，透水排沙孔自所述锥形孔的孔壁倾斜向下延伸。

本发明优点在于结构简单、巧妙，便于组装，成本低，不仅能够保护监测探头，还具有过滤、配重、导向和排沙作用，使水位监测仪能够适用于埋深含水层、复杂含水层或地下水以及高流动性水体等复杂水体，提高了水位监测仪的适用性、灵活性、耐久性和安全性。具体优点如下：

1）、本发明将监测探头封装在柱状保护头和连接部围成的空间内，减少探头与孔壁之间的摩擦，有效保护监测探头，提高了水位监测仪的安全性。

2）、本发明的进水花管可对水体进行粗过滤，有效阻挡水体中的漂浮物，内滤芯可对水体进行二次过滤，有效避免水体中的干扰物缠绕或干扰监测探头，保证监测探头有一个稳定的工作环境，保障采集数据的准确性和可靠性；并且连接部与配重柱、连接套螺纹连接，拆装简单，便于更换内滤芯。

3）、本发明的配重柱和柱状保护头均可以给监测探头配重，并且配重柱顶部的导向端帽和柱状保护头底部的锥形导向头均具有导向作用，能够有效解决监测仪在复杂工况下降或上升过程中被异物挂、绊的问题。

4）、本发明柱状保护头的侧壁上的透水排沙孔自锥形孔孔壁向下倾斜延伸，导向保护部的独特结构使其具有宜出不宜进的优点，不仅能够将由透水过滤组件经透水孔进入锥形孔内的细沙或其他杂质顺利排出，还能够有效避免水体中的悬浮物进入锥形孔内，进而降低了锥形孔的淤堵风险；同时即使透水过滤组件在长时间使用中出现淤堵，容纳腔内的杂质也能通过下部的透水排沙孔排出，保证监测工作的正常进行。

5）、本发明的连接套上表面内凹形成呈圆台形结构的集水槽，使由内滤芯过滤后的水顺利经透水孔进入下方的锥形孔内，使水体流动更加顺畅，能够有效避免因水中气体流通不畅而形成真空，进而导致水体不流通或流通不畅；本发明的电缆接头与水位监测仪的电缆采用一体式结构，相较于传统的插接或卡接而言具有更高的强度，在保护装置整体被卡住或绊住的情况下，能够给电缆增加更大的拉力，提高保护装置在复杂工况条件下的保全能力，使用安全性高。

6）、本发明的各部件之间采用装配式连接，各部件均可采用模具进行标准化的批量生产，导向端帽和导向保护部采用圆锥体形结构设计，同时电缆与保护装置采用内接式结构，保护装置外表面整体顺滑，有效避免了传统外接方式所引起的挂、绊等问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中连接部和导向保护部的放大结构示意图。

图3是图1中透水过滤组件的放大图。

图4是图1中透水过滤组件的放大俯视图。

图5是图1中连接部的放大俯视图。

图6是本发明的分解图。

具体实施方式

本发明所提及的水位监测仪的电缆一般为既能传输数据又具有较强承重能力的复合电缆。下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-6所示，本发明所述的地下水水位监测仪专用保护装置，包括

透水过滤组件，用于阻挡和过滤水体中的漂浮物、悬浮物；

导向保护部，具有用于盛装和保护水位监测仪的监测探头a的容纳腔1.1和与容纳腔1.1连通的透水排沙孔1.2，使进入容纳腔1.1内的杂质经透水排沙孔1.2排出，防止杂物干扰监测探头，为监测探头提供稳定的监测环境；以及

连接部，用于将透水过滤组件和导向保护部连为一体，还用于将水位监测仪的电缆b与监测探头a电连接在一起；

其中，水体经透水过滤组件过滤后由连接部进入容纳腔1.1，容纳腔1.1通过透水排沙孔1.2与外部水体连通，如出现进入容纳腔1.1内的细沙或其他杂质，均可由透水排沙孔1.2排出。

如图1、6所示，配重部为具有电缆埋置孔的配重柱2（优选圆柱结构），配重柱2顶部的螺纹头上螺接有呈圆锥形结构的导向端帽3，其不仅具有封口作用，还具有导向作用，在施放和回收监测探头时能够有效避免被钻孔、水井内的电缆、绳索、输水管道和法兰盘等设备挂住和绊住。

如图1、3-4和图6所示，透水过滤组件包括用于阻挡水体中漂浮物的进水花管4.1和用于吸附和过滤水体中悬浮物的内滤芯4.2，进水花管4.1和内滤芯4.2套装在一起，进水花管4.1的过滤孔位于其中部（过滤孔也可以开设在整段进水花管4.1上），进水花管4.1的上部和下部分别开设有内螺纹，配重柱2的下部与进水花管4.1上部的内螺纹螺连在一起；

内滤芯4.2为呈圆柱状结构的过滤拦污格栅，其中部具有便于电缆顺利穿过的电缆埋置中心孔4.3，其侧壁上具有沿垂向开设有竖过滤孔和与竖过滤孔连通的水平过滤孔（竖过滤孔和水平过滤孔的截面为圆形，还可以呈五角星形等其他形状），水平过滤孔与进水花管4.1的过滤孔连通，竖过滤孔和水平过滤孔内预置或填充有吸附性能较好的附属物，如纤维素、无纺布、棉纱或玻璃丝等，用于过滤或吸附水体中的杂质。监测时，进水花管4.1和内滤芯4.2可对水体进行二级过滤，降低水体中悬浮物和漂浮物对监测探头的干扰。

如图1、2所示，连接部包括具有外螺纹的连接套5.1和螺接在连接套5.1内的电缆接头5.2，连接套5.1上部与进水花管4.1下部的内螺纹螺连在一起，连接套5.1的上表面向下内凹形成呈圆台形结构的集水槽5.3，连接套5.1的侧壁上自集水槽5.3的槽面向下开设有10～12个用于连通透水过滤组件和容纳腔1.1的透水孔5.4（透水孔5.4沿连接套5.1的周向间隔分布，也可以每三个或四个一组间隔分布），集水槽5.3可使内滤芯4.2过滤后的水体顺利进入透水孔5.4，更有利于保证水体中气泡的流通性，避免因透水孔5.4形成真空而导致水体不流通或者流通不畅；透水孔5.4的孔径一般不小于5mm，可对经内滤芯4.2过滤后的水体进行再次过滤；

电缆接头5.2底部开设有螺纹孔，水位监测仪的电缆b与电缆接头5.2是一体式结构（当然也可以采用其它结构固定在一起），使得电缆b能够承受较强的拉力，避免出现因电缆受力而导致电缆脱离电缆接头5.2；水位监测仪的监测探头a顶部旋拧在电缆接头5.2的螺纹孔内，即通过电缆接头5.2实现电缆b和监测探头a电连接。

如图2和图6所示，导向保护部包括旋拧在连接套5.1外螺纹上的柱状保护头1.3（可以是圆柱结构，也可是多棱柱结构，优选圆柱结构）和自柱状保护头1.3底部向下内收的、呈圆锥形结构的导向头1.4，不仅保护作用，还具有导向作用，在施放和回收监测探头时能够有效避免被钻孔、水井内的电缆、绳索、输水管道和法兰盘等设备挂住和绊住；

容纳腔1.1为开设在保护头上的锥形孔（锥形孔为圆锥形结构），监测探头a悬挂在锥形孔内，透水排沙孔1.2自锥形孔的孔壁倾斜向下延伸（透水排沙孔与水平面的夹角为30°～60°），独特的结构设计使其具有宜出不宜进的优点，经内滤芯4.2过滤后进入到容纳腔1.1腔体内的杂质在其自重的作用下可以顺利由透水排沙孔1.2排出，有效避免杂质堆积在锥形孔内而影响监测探头的正常工作，保障其工作环境的稳定。

实际加工时，柱状保护头1.3和导向头1.4为由不锈钢或合金材质制成的一体式结构；导向端帽3和配重柱2为由不锈钢或合金等金属材质制成的分体式结构。

本发明所述的保护装置拆装简单，下面以将本发明的保护装置组装在保护德国ottecolog500/800型地下水自动记录仪为例，详细说明本发明所述保护装置与水位监测仪的装配过程：

第一步，将电缆b一端（即不含电缆接头5.2的一端）自下而上依次向上穿越进水花管4.1、然后再依次穿越内滤芯4.2、配重柱2和导向端帽3，电缆穿出后将其另一端的电缆接头5.2旋拧在连接套5.1内；

第二步，将内滤芯4.2穿设在进水花管4.1内，然后将配重柱2的底部旋拧在进水花管4.1上部，抽动电缆至合适位置，将连接套5.1上部的外螺纹与进水花管4.1下部的内螺纹螺接在一起，完成配重部、透水过滤组件和连接部的装配；

第三步，将水位监测仪的监测探头a旋拧在电缆接头5.2的底部，再将柱状保护头1.3旋拧在连接套5.1上，通过外接设备测试监测探头a与电缆b的连接，若连接不正常则进行下一步；若连接不正常，将监测探头a柠下后再重新旋拧在电缆接头5.2上，直至测试正常后，进行下一步；

第四步，将导向端帽3旋拧在配重柱2的上部，将电缆b固定，即可完成监测探头与本发明所述保护装置的组装，具体如图1所示。

使用时，通过施放电缆将安装有保护装置的监测探头施放到目的水位深度，在施放过程中，导向端帽3和导向头1.4具有导向作用，防止与钻孔或水井内的设备发生挂住和绊住等情况，有效保证监测探头的顺利施放和回收；监测探头到达目标水位深度后，将电缆的上部固定，即可开展水体数据的监测；在监测期间，透水过滤组件可用于阻挡和过滤水体中的漂浮物和悬浮物，减少水体中杂物对监测探头的干扰，提高数据采集的稳定性和准确性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。