一种新型地下水水质监测系统的制作方法

本实用新型属于地下水监测技术领域，具体涉及一种新型地下水水质监测系统。

背景技术：

地下水是城市和农村重要的供水水源，并支撑各类生态系统，是关系到自然生态系统和人类生存的基础性重要资源。全世界地下水面临越来越严重的由快速城市化、工业化和农业发展造成的过度开采与污染威胁。改革开放以来，随着经济飞速发展和人类活动不断增加，我国地下水及地表环境均遭受日趋严重的消耗与破坏，如地下水资源过度开采(近十几年来，我国地下水年开采量持续超过1千亿立方米)、地下水水质污染退化等。地下水资源的严重消耗已对我国国民经济和人民生活质量造成重大影响。因此，为保障我国人民的用水权益与自然生态环境良性发展，地下水保护至关重要。

地下水监测作为地下水环境保护最基础工作之一，是地下水资源评价的重要数据来源。我国地下水环境监测工作是随着经济社会发展和地下水开发利用需求变化逐步开展起来。我国地下水监测工作经过多年发展，建立了国家、省、地三级地下水监测网络，对重要监测区域实现了基本覆盖，并启动了新一轮的国土资源大调查。地下水监测要求逐渐从传统的地下水资源量评价转为侧重地下水水质与地下环境承载力综合评价。也就是说，地下水监测指标除原有的地下水位、水温、水量，更注重地下水水质。然而，我国地质调查工作中现使用的地下水监测设备普遍功能单一，设备集成能力低，无法满足对地下水水资源进行实时水质监测的需求。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型地下水水质监测系统。本实用新型所提供的地下水水质监测系统可以低成本、高效实用地监测地下水，以满足国内对地下水水质原位高精度的技术需求，更好地服务于水文地质调查、地下水污染监测、地下水环境资源评价与保护等。

本实用新型所提供的技术方案如下：

一种新型地下水水质监测系统，包括：

井筒框架，所述井筒框架包括取水管段，所述取水管段包括自上而下依次连接的井筒、连接部、射孔段和底座，所述井筒的上端开口设置有井盖，所述井筒与所述射孔段通过所述连接部隔断，所述底座的底部设置有铅锤；

从所述井筒框架内部进行取样的取样子系统；

以及，对所述对地下水进行原位监测的监测子系统。

基于上述技术方案，搭载在井筒框架上的取样子系统可以从水井中取样，并通过监测子系统对取样进行监测，并且，井筒框架整体重心稳定，不易发生摆动。

具体的，所述取样子系统包括：

氮气瓶；

与所述氮气瓶连通的减压阀；

与所述减压阀连通的储流容器，所述设置在井下的储流容器连通设置在地表的取样瓶，地下水经井下设置的过滤器和液相单向阀，进入所述储流容器，所述减压阀和所述储流容器的连通导管向下依次连通设置液相单向阀和过滤器，所述储流容器设置在所述井筒内，所述过滤器设置在所述射孔段内。

具体的，所述监测子系统包括监测数据接收端、电连接所述监测数据接收端的数据采集卡、电连接所述数据采集卡的信号线缆和电连接所述信号线缆的传感器群组，其中，所述传感器群组设置在所述射孔段内，所述数据采集卡和所述传感器群组分别电连接有供电电源。

具体的，所述传感器群组包括压力传感器、温度传感器、电导率传感器、地下水流速流向监测探头、pH探头、DO探头或TDS探头中的任意一种或多种。

进一步的，所述氮气瓶、所述减压阀和所述取样瓶均设置在地表上，所述减压阀通过贯穿所述井盖的导管连通所述储流容器，所述储流容器通过贯穿所述井盖的导管连通所述取样瓶。

基于上述技术方案，可以基于U形管原理获取含水层的高精度地下水样品。

进一步的，所述监测数据接收端和所述数据采集卡均设置在地表上，所述数据采集卡通过贯穿所述井盖的所述信号线缆电连接所述传感器群组。

基于上述技术方案，第一传感器群组通过信号线缆将井下各传感器连接至井头地面处的数据采集卡和供电电源，并选择性实现数据远程传输，至监测数据接收端，进而实现井下实时自动化监测。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所提供的地下水水质监测系统可以低成本、高效实用地实现地下水含水层的监测：

1)本实用新型基于自主研发的监测技术框架、U形管取样技术、集成自动化智能化传感监测组群技术；

2)监测数据精度高、代表性强，较传统监测井能更真实地揭示地下水信息参数；

3)系统集成能力强，融合了自动化智能化的传感组群，与各井下监测手段融合性好，有助于构建地下水一体化监测平台。

附图说明

图1是本实用新型所提供的地下水水质监测系统的结构示意图。

附图1中，各标号所代表的结构列表如下：

1.1、井盖，1.2a、井筒，1.3a、射孔段，1.4a、连接部，1.4b、底座；2.1、氮气瓶，2.2、减压阀，2.3、井壁，2.4a、储流容器，2.5a、液相单向阀，2.6a、过滤器，2.7a、取样瓶；3.1a、传感器群组，3.2、信号线缆，3.3、数据采集卡，3.4、供电电源，3.5、监测数据接收端，4、铅锤。

具体实施方式

以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在一个具体实施方式中，如图1所示，地下水水质监测系统包括：井筒框架；从井筒框架内部进行取样的取样子系统；以及，从井筒框架内部进行地下水原位监测的监测子系统。框架和各子系统功能在于，井筒框架提供监测井的基本框架，并提供地层封隔，为取样子系统和监测子系统提供基本的监测框架和物理空间。取样子系统设置在井筒框架内，基于U形管原理实现高精度地下水取样功能；监测系统设置在井筒框架子系统内，针对各监测指标集成技术成熟的传感器群，从而实现地下水原位自动监测功能。

井筒框架，井筒框架包括取水管段，取水管段包括自上而下依次连接的井筒1.2a、连接部1.4a、射孔段1.3a和底座1.4b，井筒1.2a的上端开口设置有井盖1.1，井筒1.2a与射孔段1.3a通过连接部1.4a隔断，底座1.4b设置有铅锤4。铅锤4的重量一般为井筒框架的2倍以上，其功能在于克服浮力，方便监测系统下井安装。

各部件连接处通过胶水处理实现防水，并采用螺钉链接实现承力。铅锤4具有稳固井筒框架，克服监测系统浮力的功能

取样子系统包括：氮气瓶2.1；与氮气瓶2.1连通的减压阀2.2；与减压阀2.2连通的储流容器2.4a，储流容器2.4a连通设置有取样瓶2.7a，连接减压阀2.2和储流容器2.4a连通导管的下端依次连通液相单向阀2.5a和过滤器2.6a，储流容器2.4a设置在井筒1.2a内，过滤器2.6a设置在射孔段1.3a内。

氮气瓶2.1、减压阀2.2、取样瓶2.7a设置在地表上，减压阀2.2通过贯穿井盖1.1的导管连通储流容器2.4a，储流容器2.4a通过贯穿井盖1.1的导管连通取样瓶2.7a。

其功能在于基于U形管原理获取高精度地下水样品。其工作原理在于，地下水通过射孔段1.3a进入监测井内，并穿过过滤器2.6a和液相单向阀2.5a进入储流容器2.4a。氮气瓶2.1在减压阀2.2的控制下对导管一端加压，储流容器2.4a中的地下水样品从导管的另一端流出，进入井口的取样瓶2.7a，从而基于U形管原理实现含水层的地下水高精度取样。监测子系统包括监测数据接收端3.5、电连接监测数据接收端3.5的数据采集卡3.3、电连接数据采集卡3.3的信号线缆3.2、分别电连接信号线缆3.2的若干传感器群组，其中，传感器群组3.1a设置在射孔段1.3a内，数据采集卡3.3、传感器群组分别电连接有供电电源3.4。监测数据接收端3.5和数据采集卡3.3均设置在地表上，数据采集卡3.3通过贯穿井盖1.1的信号线缆3.2电连接传感器群组3.1a和第二传感器群组3.1b。

传感器群组3.1a包括压力传感器、温度传感器、电导率传感器、地下水流速流向监测探头、pH探头、DO探头或TDS探头中的任意一种或多种。

监测子系统其功能在于，通过井筒框架子系统1实现井下含水层的原位实时监测。其通过传感器群集成的传感器实现对含水层的多参数原位实时监测，包括压力传感器、温度传感器、电导率传感器、地下水流速流向监测探头、pH探头、DO探头、TDS探头等等，此处实施例仅以压力传感器说明。其连接方式在于，井下个含水层设置传感器群3，通过信号线缆3.2将井下传感器连接至井头地面处的数据采集卡3.3和24伏供电电源3.4，并选择性实现数据远程传输，至监测数据接收端3.5，进而实现针对含水层的多参数井下实时自动化监测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。