一种城市地下水一体化智能监测管理系统及方法与流程

1.本发明涉及一种城市地下水一体化智能监测管理系统及方法，属于水质监控管理技术领域。


背景技术：

2.目前城市地下水水位及水质随着城市发展均存在极大的波动，尤其是地下水污染及地下水水位下降均对城市地质结构、供水安全均造成极大的影响，并对城市供水稳定性、安全性及地表建筑物沉降造成了极大的隐患，为了提高城市运行的稳定性、安全性，当前开发了多种的地下水监控设备或方法，当前的下水监控设备或方法一方面往往是单点监控作业，虽然可以满足监控作业的需要，但无法全面系统掌握城市范围内地下水变化状态，存在较大的局限性，同时也无法有效的与城市工业、商业及居民生活相关行业间建立有效的管理机制，因此对地下水水质监控管理能力相对较差；另一方面当前的地下水监控管理作业中，往往仅是对地下水水质、水位等参数检测，忽略了城市气象条件对地下水变化的影响，进一步导致了城市地下水监控管理精度相对不足，难以有效满足实际工作的需要。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种城市地下水一体化智能监测管理系统及方法，满足各类地质结构城市地下水环境检测作业的需要，并可有效的结合城市气象条件，全面对地下水水质、水位参数进行全面且连续监控。
4.一种城市地下水一体化智能监测管理系统，包括基于大数据的远程监控服务器、分布式操控终端、一体式检测终端及通讯服务网络，其中基于大数据的远程监控服务器通过通讯网络分别与若干分布式操控终端、一体式检测终端建立数据连接，且分布式操控终端间另通过通讯网络构建至少两个数据通讯处理服务网络，每个数据通讯处理服务网络中均与至少一个一体式检测终端通过通讯服务网络建立数据连接，各通讯服务网络间相互并联，每个一体式检测终端均通过一口采样机井与地下水连通。
5.进一步的，所述的一体式检测终端包括采样机井盖、升降驱动机构、承载立柱、承载作业台、气象仪器、水质检测装置、驱动水泵、检测终端、引流管、回流管、液位传感器及驱动电路，所述承载立柱至少三条，环绕采样机井轴线均布，与地平面连接并与水平面垂直分布，所述采样机井盖包覆在采样机井井口并对采样机井进行密封，所述采样机井盖另通过升降驱动机构与各承载立柱侧表面间滑动连接，所述承载立柱上端面与承载作业台连接，且所述承载作业台上端面与水平面平行分布，所述承载作业台上端面与一套气象仪器连接，所述承载作业台为横断面呈矩形的腔体结构，所述水质检测装置和驱动电路均嵌于承载作业台内，所述水质检测装置一端通过引流管与驱动水泵连通，另一端通过回流管与采样机井连通，所述驱动水泵、检测终端均嵌于采样机井内并均位于机井水面至下，所述驱动水泵与采样机井底部间间距为0—20厘米，检测终端位于驱动水泵上方10—50厘米处，并位于采样机井常年水位平均深度中点位置下方至少10厘米处，所述驱动水泵、检测终端另分
别通过升降驱动机构与承载作业台下端面连接，且驱动水泵、检测终端所连接的升降驱动机构对应的采样机井盖上设调节口，所述液位传感器与采样机井盖下端面连接并与采样机井间同轴分布，所述升降驱动机构、气象仪器、水质检测装置、驱动水泵、检测终端及液位传感器均与驱动电路电气连接。
6.进一步的，所述的检测终端包括承载防护罩、温度传感器、水质传感器组、离子传感器、ph值传感器、绝缘陶瓷基座、防水接线端子及防水导线，所述承载防护罩为轴线与水平面垂直分布得闭合腔体结构，且承载防护罩侧壁上均布若干孔径为1—5毫米的透水孔，所述绝缘陶瓷基座嵌于承载防护罩内，与承载防护罩内表面连接并与承载防护罩同轴分布，所述温度传感器、水质传感器组、离子传感器、ph值传感器均与绝缘陶瓷基座外侧面连接并环绕绝缘陶瓷基座轴线均布，所述温度传感器、水质传感器组、离子传感器、ph值传感器均通过防水导线与防水接线端子电气连接，所述防水接线端子嵌于承载防护罩上端面，且防水接线端子另通过防水导线与驱动电路电气连接。
7.进一步的，所述的绝缘陶瓷基座为多层伞裙结构及横断面呈太阳轮辐结构的柱状结构中的任意一种。
8.进一步的，所述水质传感器组包括余氯传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、orp传感器中的任意一种；所述气象仪器包括自动气象站、自动雨量站中的任意一种或两种共同使用。
9.进一步的，所述驱动电路为基于fpga芯片为基础的电路系统，且所述驱动电路另设串口通讯模块、无线通讯模块、卫星定位模块、辅助蓄电池、充放电控制电路、无线通讯天线、接线端子及太阳能发电板，所述串口通讯模块、无线通讯模块、卫星定位模块、辅助蓄电池、充放电控制电路均嵌于承载作业台内，且串口通讯模块、无线通讯模块、卫星定位模块、充放电控制电路均与驱动电路电气连接，所述充放电控制电路另分别与辅助蓄电池、接线端子及太阳能发电板电气连接，所述串口通讯模块另与接线端子电气连接，所述无线通讯模块、卫星定位模块分别与无线通讯天线电气连接，所述无线通讯天线和太阳能发电板均与承载作业台外表面连接，并与承载作业台上端面呈30
°
—90
°
夹角，所述接线端子及太阳能发电板均与承载作业台外表面连接，且接线端子嵌于承载作业台下端面。
10.进一步的，所述升降驱动机构为丝杠机构、齿轮齿条机构、液压缸、气压缸及卷扬机设备中的任意一种或几种共用。
11.进一步的，所述分布式操控终端为工业计算机、个人计算机及移动智能通讯终端中的任意一种，所述通讯网络为互联网及物联网中的任意一种。
12.一种城市地下水一体化智能监测管理系统的使用方法，包括如下步骤：s1，布设设计，首先根据城市地下水分布走向，在各条流经城市的地下河上游、下游及中游部位分别设置一个水质检测用的采样机井，同时在城市各商业区、工业区及居民区位置分别设置至少一个采样机井，且相邻两个采样机井间间距不小于1公里；s2,系统设置，完成s1步骤后，为各采样机井位置分别设置一个一体式检测终端，在城市大数据中心设置基于大数据的远程监控服务器，同时在各水文站位置分别设置分布式操控终端，最后通过通讯服务网络对一体式检测终端、基于大数据的远程监控服务器及分布式操控终端建立数据连接，完成检测系统网络构建；s3，检测作业，完成s2步骤手，驱动各一体式检测终端分别运行，一方面由一体式
检测终端的气象仪器对各采样机井位置的气象条件采集，对城市蒸发量和降水量进行采集，并和液位传感器对采样机井内地下水水位进行检测；另一方面由检测终端对地下水的含氧量、溶解物、酸碱值进行直接检测，同时通过驱动水泵对地下水进行采样并由水质检测装置对地下水水质进行二次检测，从而获得地下水水质参数，最后将各一体式检测终端采集的数据统一发送至基于大数据的远程监控服务器，并由各分布式操控终端借助基于大数据的远程监控服务器对采集的数据进行指定分析，从而得到城市地下水水质检测结果。
13.本发明系统构成灵活，调整设置方便，通用性好，可有效满足各类地质结构城市地下水环境检测作业的需要，环境适应性好，并可根据适用需要灵活调整系统结构；并可有效的结合城市气象条件，全面对地下水水质、水位参数进行全面且连续监控，同时根据监控结果一方面向城市各居民区、商业区、工业区发布供排水调度计划；另一方面向城市污水处理厂发布污水处理调度计划、向各供水水厂发布供水调度计划，从而达到城市地下水管理的目的。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；图1为本发明系统结构示意图；图2为一体式检测终端结构示意图；图3为检测终端结构示意图；图4为本发明方法流程示意图。
15.基于大数据的远程监控服务器1、分布式操控终端2、一体式检测终端3、通讯服务网络4、采样机井5、调节口6、采样机井盖31、升降驱动机构32、承载立柱33、承载作业台34、气象仪器35、水质检测装置36、驱动水泵37、检测终端38、引流管39、回流管301、液位传感器302、驱动电路303、辅助蓄电池3031、无线通讯天线3032、接线端子3033、太阳能发电板3034、承载防护罩381、温度传感器382、水质传感器组383、离子传感器384、ph值传感器385、绝缘陶瓷基座386、防水接线端子387、防水导线388、透水孔389。
具体实施方式
16.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
17.参见图1，一种城市地下水一体化智能监测管理系统，包括基于大数据的远程监控服务器1、分布式操控终端2、一体式检测终端3及通讯服务网络4，其中基于大数据的远程监控服务器1通过通讯网络4分别与若干分布式操控终端2、一体式检测终端3建立数据连接，且分布式操控终端2间另通过通讯网络4构建至少两个数据通讯处理服务网络，每个数据通讯处理服务网络中均与至少一个一体式检测终端3通过通讯服务网络4建立数据连接，各通讯服务网络4间相互并联，每个一体式检测终端3均通过一口采样机井5与地下水连通。
18.参见图2，重点说明的，所述的一体式检测终端3包括采样机井盖31、升降驱动机构32、承载立柱33、承载作业台34、气象仪器35、水质检测装置36、驱动水泵37、检测终端38、引流管39、回流管301、液位传感器302及驱动电路303，所述承载立柱33至少三条，环绕采样机井5轴线均布，与地平面连接并与水平面垂直分布，所述采样机井盖31包覆在采样机井5井
口并对采样机井5进行密封，所述采样机井盖31另通过升降驱动机构32与各承载立柱33侧表面间滑动连接，所述承载立柱33上端面与承载作业台34连接，且所述承载作业台34上端面与水平面平行分布，所述承载作业台34上端面与一套气象仪器35连接，所述承载作业台34为横断面呈矩形的腔体结构，所述水质检测装置36和驱动电路303均嵌于承载作业台34内，所述水质检测装置36一端通过引流管39与驱动水泵37连通，另一端通过回流管301与采样机井5连通，所述驱动水泵37、检测终端38均嵌于采样机井5内并均位于机井水面至下，所述驱动水泵37与采样机井5底部间间距为0—20厘米，检测终端38位于驱动水泵37上方10—50厘米处，并位于采样机井5常年水位平均深度中点位置下方至少10厘米处，所述驱动水泵37、检测终端38另分别通过升降驱动机构32与承载作业台34下端面连接，且驱动水泵37、检测终端38所连接的升降驱动机构32对应的采样机井盖31上设调节口6，所述液位传感器302与采样机井盖31下端面连接并与采样机井5间同轴分布，所述升降驱动机构32、气象仪器35、水质检测装置36、驱动水泵37、检测终端38及液位传感器302均与驱动电路303电气连接。
19.参见图3，其中，所述的检测终端38包括承载防护罩381、温度传感器382、水质传感器组383、离子传感器384、ph值传感器385、绝缘陶瓷基座386、防水接线端子387及防水导线388，所述承载防护罩381为轴线与水平面垂直分布得闭合腔体结构，且承载防护罩381侧壁上均布若干孔径为1—5毫米的透水孔389，所述绝缘陶瓷基座386嵌于承载防护罩381内，与承载防护罩381内表面连接并与承载防护罩381同轴分布，所述温度传感器382、水质传感器组383、离子传感器384、ph值传感器385均与绝缘陶瓷基座386外侧面连接并环绕绝缘陶瓷基座386轴线均布，所述温度传感器382、水质传感器组383、离子传感器384、ph值传感器385均通过防水导线388与防水接线端子387电气连接，所述防水接线端子387嵌于承载防护罩381上端面，且防水接线端子387另通过防水导线388与驱动电路303电气连接。
20.进一步优化的，所述的绝缘陶瓷基座386为多层伞裙结构及横断面呈太阳轮辐结构的柱状结构中的任意一种。
21.进一步优化的，所述水质传感器组383包括余氯传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、orp传感器中的任意一种；所述气象仪器35包括自动气象站、自动雨量站中的任意一种或两种共同使用。
22.此外，所述驱动电路303为基于fpga芯片为基础的电路系统，且所述驱动电路303另设串口通讯模块、无线通讯模块、卫星定位模块、辅助蓄电池3031、充放电控制电路、无线通讯天线3032、接线端子3033及太阳能发电板3034，所述串口通讯模块、无线通讯模块、卫星定位模块、辅助蓄电池3031、充放电控制电路均嵌于承载作业台34内，且串口通讯模块、无线通讯模块、卫星定位模块、充放电控制电路均与驱动电路303电气连接，所述充放电控制电路另分别与辅助蓄电池3031、接线端子3033及太阳能发电板3034电气连接，所述串口通讯模块另与接线端子3033电气连接，所述无线通讯模块、卫星定位模块分别与无线通讯天线3032电气连接，所述无线通讯天线3032和太阳能发电板3034均与承载作业台34外表面连接，并与承载作业台34上端面呈30
°
—90
°
夹角，所述接线端子3033及太阳能发电板3034均与承载作业台34外表面连接，且接线端子3033嵌于承载作业台34下端面。
23.本实施例中，所述升降驱动机构32为丝杠机构、齿轮齿条机构、液压缸、气压缸及卷扬机设备中的任意一种或几种共用。
24.此外，所述分布式操控终端2为工业计算机、个人计算机及移动智能通讯终端中的任意一种，所述通讯网络4为互联网及物联网中的任意一种。
25.参见图4，一种城市地下水一体化智能监测管理系统的使用方法，包括如下步骤：s1，布设设计，首先根据城市地下水分布走向，在各条流经城市的地下河上游、下游及中游部位分别设置一个水质检测用的采样机井5，同时在城市各商业区、工业区及居民区位置分别设置至少一个采样机井5，且相邻两个采样机井5间间距不小于1公里；s2,系统设置，完成s1步骤后，为各采样机井位置分别设置一个一体式检测终端3，在城市大数据中心设置基于大数据的远程监控服务器1，同时在各水文站位置分别设置分布式操控终端2，最后通过通讯服务网络4对一体式检测终端3、基于大数据的远程监控服务器1及分布式操控终端2建立数据连接，完成检测系统网络构建；s3，检测作业，完成s2步骤手，驱动各一体式检测终端3分别运行，一方面由一体式检测终端3的气象仪器35对各采样机井5位置的气象条件采集，对城市蒸发量和降水量进行采集，并和液位传感器302对采样机井5内地下水水位进行检测；另一方面由检测终端38对地下水的含氧量、溶解物、酸碱值进行直接检测，同时通过驱动水泵37对地下水进行采样并由水质检测装置36对地下水水质进行二次检测，从而获得地下水水质参数，最后将各一体式检测终端3采集的数据统一发送至基于大数据的远程监控服务器1，并由各分布式操控终端2借助基于大数据的远程监控服务器1对采集的数据进行指定分析，从而得到城市地下水水质检测结果。
26.本发明系统构成灵活，调整设置方便，通用性好，可有效满足各类地质结构城市地下水环境检测作业的需要，环境适应性好，并可根据适用需要灵活调整系统结构；并可有效的结合城市气象条件，对地下水水质、水位参数进行全面且连续监控，同时根据监控结果一方面向城市各居民区、商业区、工业区发布供排水调度计划；另一方面向城市污水处理厂发布污水处理调度计划、向各供水水厂发布供水调度计划，从而达到城市地下水管理的目的。
27.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。