水位校测装置及水位校测装置阵列的制作方法

本发明涉及地震监测技术领域，特别是涉及一种用于地震监测的井水位校测装置及水位校测装置阵列。

背景技术：

井水位连续观测在地震监测预测实践中发挥了重要作用，水位仪传感器运行状态严重影响了水位观测数据的可靠性与科学性，对水位仪传感器定期校测是保证井水位观测数据质量的重要举措。

目前，对水位仪传感器校测仍处于人工校测阶段，主要为测钟法和电极法，上述两种方法存在如下问题：一是需要人工读取皮尺刻度，数据的误差大；二是主要人工听取测钟接触水面和电极接触水面发出的声音，存在一定误差，校测过程中还会引起水位震荡导致观测数据突跳；三是需要人工记录和计算判定水位仪传感器状态；四是需要人员现场校测，不能实时监控。现有校测方法为人为现场操作，效率相对较低、误差大，不适应无人值守台站的井水位校测。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有远程控制、记录、传输、存储、计算与分析等功能的水位校测装置及水位校测装置阵列。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明一方面提出了一种水位校测装置，包括激光测距单元、反射单元、控制处理单元和数据传输单元；所述激光测距单元与所述控制处理单元电气连接，所述控制处理单元与所述数据传输单元电气连接。

优选地，还包括校测单元，所述校测单元通过数据传输单元获取激光测距单元获取的水面距离数据，并根据所述水面距离数据校准外部水位仪传感器。

优选地，还包括gps定位单元。

优选地，所述激光测距单元包括激光相位测距仪。

优选地，所述反射单元包括碳纤维板；更加优选地，所述碳纤维板表面第一层为化学镀钴层，第二层为镀氧化锌层。

优选地，还包括激光灯或干燥单元。

优选地，还包括电源模块。

为了进一步取得更好的地震预测效果，本发明另一方面提出了一种水位校测装置阵列，包括主服务器和至少两个如权利要求1所述的水位校测装置，所述各水位校测装置通过数据传输单元与所述主服务器通信连接。

优选地，所述至少两个水位校测装置根据地理位置或地震带分布设置，所述主服务器建立与所述水位校测装置分布对应的监测网络。

(三)有益效果

本发明一方面的上述水位校测装置，通过激光测距技术替代现有的人工读数或现场校测，实现能够远程控制的自动校测，而且能够自动记录、传输、存储、计算与分析，具有较高的智能化。本发明另一方面的水位校测装置阵列，通过多个阵列式的水位校测装置，可以实现众多水井观测点的同时监测，并结合现代地震理论的科学分析，实现更精确、更直观的地震监测预测。

附图说明

图1为本发明一个实施例的水位校测装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的水位校测装置阵列的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

本发明提出的倾斜仪检测装置的一个实施例如图1所示：该水位校测装置包括激光测距单元1、反射单元2、控制处理单元3和数据传输单元4；所述激光测距单元1与所述控制处理单元3电气连接，所述控制处理单元3与所述数据传输单元4电气连接。

该水位校测装置在使用时，将反射单元2置于井水水位表面，反射单元2的密度小于水密度，因此反射单元2漂浮于水面，能够准确反映水位的高度变化。当需要对井水水位校测时，控制处理单元3向激光测距单元1发出测距指令，激光测距单元1开始工作，激光测距单元1发出激光束，通过反射单元2的反射实现距离测量，测量完成后，激光测距单元1将测量结果传输至控制处理单元3，控制处理单元3将数据通过数据传输单元4传至外部的计算机或手机。

为了实现对水位仪传感器的校测，本发明的一个实施例的水位校测装置中，还包括校测单元，所述校测单元通过数据传输单元获取激光测距单元1获取的水面距离数据，并根据所述水面距离数据校准外部水位仪传感器。

本发明的一个实施例的水位校测装置中，还包括gps定位单元，能够通过gps定位单元实现对位置的准确判断与上报。

本发明的一个实施例的水位校测装置中，所述激光测距单元1包括激光相位测距仪，该激光相位测距仪通过激光相位测距方法实现对水位距离的测量。为了解决测量距离与精度之间的矛盾，本实施例的水位校测装置对相位延迟进行了数学处理，进行数字滤波与信号解析，在发明人对频率进行多次实验后，发现调制频率为130mhz时，测距精度达0.5mm.

为了实现更高精度的校测，本发明的一个实施例的水位校测装置中，所述反射单元1包括碳纤维板，由于碳纤维板的密度远远低于水密度，其漂浮性能更好。为了实现更好的技术效果，所述碳纤维板表面第一层可以为化学镀钴层，其作用是为了方便用磁铁把碳纤维板从水井中取出；第二层为镀氧化锌层，其作用是提高激光发射的效率，实现更好的测量精度。

本发明的一个实施例的水位校测装置中，还包括激光灯或干燥单元，所述激光灯装设于激光测距单元1前端，在测距前打开，避免由于水井环境较暗影响测距精度；所述干燥单元可采用电加热干燥剂，通过定期通电加热保持水位校测装置周围环境的干燥，实现更好的测距效果。

本发明的一个实施例的水位校测装置中，还包括电源模块，所述电源模块包括空气开关和雷电保护器。

如图2所示，为了进一步取得更好的地震预测效果，本发明另一方面的实施例提出了一种水位校测装置阵列，该水位校测装置阵列包括主服务器10和至少两个如权利要求1所述的水位校测装置20，所述各水位校测装置20通过数据传输单元与所述主服务器10通信连接。

进一步地，所述至少两个水位校测装置20可以根据地理位置或地震带30分布设置，所述主服务器10建立与所述水位校测装置分布对应的监测网络。科研人员可以按照地理位置或地震带30分布设置水位校测装置20，同时在主服务器10上建立与地理位置或地震带30相对应的监测图，实时对各井水位进行监测，每一个井水位的变动及变动大小都能够准确反映到主服务器10上，给科研人员全面、准确和直观的数据，进一步提高校测精度。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种水位校测装置及水位校测装置阵列，该水位校测装置包括激光测距单元、反射单元、控制处理单元和数据传输单元；所述激光测距单元与所述控制处理单元电气连接，所述控制处理单元与所述数据传输单元电气连接。该水位校测装置阵列为本发明水位校测装置组成的阵列。能够实现水位校测的远程控制、记录、传输、存储、计算与分析等功能。

技术研发人员：张彬;董敏
受保护的技术使用者：中国地震局地壳应力研究所
技术研发日：2019.02.19
技术公布日：2019.04.30