惠陽區淡水城區地下水動態實時監測系統建設初探

黃 博

（廣東省地質局第七地質大隊，廣東 惠州 516008）

1 概述

隨著社會的不斷發展，人們對生活質量提出更高的要求。本文就將對惠陽區淡水城區地下水動態實時監測系統建設做出以下幾個方面，如工程概述、設計原則、監測系統組成這幾個方面來研究監測系統建設。

2 工程概況

淡水城區地下水動態實時檢測系統工作包括了施工10個水文觀測孔，利用水文觀測孔來建設10個自動化地下水動態監測站，巖溶發育區布設5個地面沉降監測點，實時監測地下水位、水溫、地面沉降等重要參數，建設地下水動態監測數據云平臺，通過計算機網絡實現監測點地下水位數據的導入、計算、查詢和導出功能。對數據進行智能計算，對比歷史數據，生成曲線圖，對比各個時期不同的因素的對比。研究各個數據之間的聯系，給地質科學研究提供精確的數據，有利于工程的開展。

現場個別監測點因場地施工條件限制，監測點位置進行調整，如表1所示。

表1 惠陽區淡水城區地下水動態監測工程監測點信息表

3 惠陽區淡水城區地下水動態實時監測系統建設系統總體設計

3.1 設計原則

本系統建設本著實用、先進、可靠的原則，在建設系統時應符合以下的原則：

（1）系統在使用時應達到國家環境行業制定的行業標準，達到標準，才可以使用。

（2）系統要保證多個方面達到標準，如安全可靠性、系統的技術必須要先進、監測功能必須齊全、建設過程中要合理分配、還要滿足方便維護的標準、系統要具有良好的穩定性和安全性

（3）可靠性與穩定性：要想系統穩定地運行，必須采用可靠的定型產品和技術。

（4）先進性和成熟性：最新技術應用于系統建設，這樣可以保證系統的先進性，同時成熟的技術也可以得到運用。

（5）實用性及可管理性：根據系統的需要，選用合適的設備及技術，有利于運行和管理。

（6）開放性及可擴展性：系統的結構及設備不僅只能滿足當前的需要，同時還要考慮到未來網絡及系統的擴展。采用標準化和規范化的設計，為未來系統的擴展和升級提供便利和基礎。

（7）安全性和保密性：使用先進的設備和技術保證系統的安全性和保密性。在使用系統時應保證信息資料的安全性及保密性，對監測系統的操作，應該保障其安全性和保密性

3.2 設計架構

地下水動態監測系統由許多系統組成，例如傳感子系統、采集子系統、數據處理子系統、預警子系統和發布子系統組成。傳感器子系統包括：地面沉降監測地下水監測（地下水位、水溫）、（地表垂直位移、水平位移）、降雨監測（降雨）。傳感器子系統在整個系統當中有著非常重要的作用，是系統的基礎，傳感器子系統的作用是用于測量各監測參數的實時監測數據；同時，各監測站通過4G 通信將監測站的數據傳輸到云服務器和監測數據采集平臺。上傳的數據和信息將由通信服務程序進行智能計算，智能計算過后進行標準化和規范化，然后以TCP/IP的形式發送到終端。數據經過綜合等處理后，由倉儲軟件程序進行分析、標記和存儲，將數據寫入相應的數據庫。通過網絡發送給經過授權和認證的用戶，讓他們操作現場監測站設備。

在山洪災害防治縣級非工程措施項目檢查中發現，部分省份群測群防體系完全采用自籌經費，在配套經費不能完全到位的情況下，往往忽略了群測群防體系建設，不能達到山洪災害防治非工程措施項目建設的目標。為了解決上述問題，一方面要強調群測群防體系建設的重要性，另一方面要規范群測群防體系建設。參照部分省份建設經驗，提出“十個一”的標準化建設內容，即在山洪災害易發區內的每個村，要做到必須有1個簡易雨量監測報警站，明確1名報警員，配備1套簡易報警設備，編制1個村級應急撤避預案，確定1處避災安置點，制作1個宣傳告示欄，每戶發放1張明白卡，每戶明確1個轉移避險責任人，至少搞1次培訓，至少搞1回演練。

3.3 系統設計功能

這個系統要有以下功能可快速采集、存儲監測點的各項監測數據及電源工作電壓和環境溫度數據，并可及時將相關數據上傳至數據中心。檢測系統同時還要支持各種主流物聯網通訊方式發送至中心站，中心站可以將檢測數據成果推送到上一層的領導單位。檢測數據成果發送到遠程中心后，遠程中心就可以隨時獲取檢測站數據，并讀取有關數據。在這個系統中，監測點是非常重要的，它可以憑借計算機和互聯網平臺來計算檢測數據并且查詢功能，監測點還與監測預警平臺相關聯，監測預警平臺在接收到數據后，進行圖形操作，統計分析，預警分析。可以保證監測系統的有效運行。

4 監測系統組成

4.1 一體化地下水動態監測站

地下水位綜合動態監測站由物聯網網卡、電池、太陽能控制器、DTU 傳輸模塊、太陽能電池板、304 不銹鋼護欄、HD-TRSSW 輸入水位計傳感器等設備組成。水工建筑物或巖土邊坡測壓管的長期布置使用HD-TRSSW 輸入水位計，以測量測壓管內水位位置的變化。水庫、河流、湖泊等的水位變化長期用它來監測。輸入水位計，有著全不銹鋼結構和24mm×136mm智能體積，有了這些結構，水位計可方便放置在1″以上的測壓管內。而且輸入水位計為智能傳感器，智能傳感器將數據傳遞至智能平臺，智能平臺分析數據，將數據進行處理。并且得出結論。

4.2 一體化地表沉降監測站

一體化地表沉降監測站由GNSS 接收機、天線保護罩、物聯網卡、蓄電池、太陽能控制器、太陽能板、304不銹鋼護欄等設備組成。監測終端MS331產品是中海達創新推出的監測專用型的GNSS 接收機；其搭載全球最新技術并具有自主知識產權的三星多頻主板和高靈敏度天線，實現多星座多頻段的信號跟蹤；該產品配置穩定的微處理器，大容量高速eMMC閃存，使用簡易小型一體化結構，采用了嚴密的標準設計，數據加密傳輸，以及十大電源防護；使得GNSS 接收機精度更高，操作更簡易，可用性更好，運行更穩定。

4.3 一體化降雨量監測站

一體化降雨量監測站由RS-YL-N01-4翻斗式雨量計、DTU 傳輸模塊、物聯網卡、蓄電池、太陽能控制器、太陽能板、304 不銹鋼護欄等設備組成。本儀器的核心部件翻斗采用了現代設計，使翻斗翻水更加流暢，且具有自動去除灰塵，便于清洗的特性。脈沖轉485信號輸出，可直接獲取降雨量的多少，無需二次計算，不需要過多的計算。簡單方便。

5 管理監測工程的建設

5.1 監測站布置

2020 年10 月21 日，惠陽區自然資源局、廣東省惠州地質工程勘察院、廣州中海達定位技術有限公司等人員一起對10個地質災害監測點進行現場勘查。

5.2 設備參數與技術指標

5.2.1 一體化地下水動態監測站功能、特性、參數

HD-TRSSW 投入式水位計有著非常多的功能，擁有著其他水位計不可比擬的優勢。HD-TRSSW水位計表體積小，可以直接放到管道里面進行監測，可以直接收集水位數據。將水位數據傳到智能平臺，智能平臺在進行計算，簡單方便。監測站性能如表2所示。

表2 監測站性能表

5.2.2 一體化地表沉降監測站功能、特性、參數

（2）基于北斗的三星八頻高精度全球定位導航系統：足夠的并行接收通道，支持基于北斗的三星八頻高精度全球定位導航系統，可以最大限度地跟蹤和觀測所有可見GNSS衛星信號，從而提高測量精度。

（3）4G 全網通通信：內置4G 全網通通信，網絡更穩定，傳輸更便捷。

（4）多樣化傳輸間隔：支持多種頻率的原始數據輸出，數據更新率可高達1Hz，并且保持最佳觀測質量。

（5）數據加密：原始數據加密傳輸，保障用戶數據的安全性。

（6）海量數據存儲：內置16GB 的高性能eMMC儲存器，可支持連續存儲50個月以上的數據。

（7）高精度測量技術：擁有著高精度GNSS 測量解算技術測量引擎，精度直達毫米級，在測量數據方面可以得到最好的質量保證。

（8）遠程管理：使用遠程控制軟件，實現監測終端的批量管理，使得維護更為簡單方便。

（9）軍工級標準設計：美鋁合金外殼，雷莫高品質插拔自鎖連接器，十大防護設計，原始數據加密傳輸，內置硬件看門狗；可用性更強，運行更穩定。

（10）寬電壓多模式供電：外部寬壓供電：9～28VDC；支持蓄電池、太陽能及風能等供電，為24h 連續工作提供保障，且不論接收機因何原因引起掉電，上電后接收機都能恢復到最后的設置，并繼續工作。

5.2.3 一體化降雨量監測站功能、特性、參數

雨量計設備為降水量測量一次儀表，其性能符合國家標準GB/T21978.2-2014《降水量觀測要求》要求。

雨量計的核心部件翻斗采用現代設計，使翻斗翻水更加流暢，且具有強大的功能，如自洗灰塵，便于清洗的功能。如表3降雨量監測站性能表所示。

5.3 實施過程中遇到的問題以及解決辦法

項目實施大多數都是在學校范圍內的，如何在施工過程中不擾亂校園秩序是一個難題，為了解決這個問題，施工方要跟學校多協商、多商量，拿出一個雙方都可以接受的方案，同時還要注意保護學校里面草地的環境，在施工過后，要恢復好草地環境，不能因為建設工程而破壞了環境。

6 結語

本文針對建設惠陽區淡水城區地下水動態實時監測系統建設提出建議，為了讓監測系統的建設能夠順利進行，本文提出建議和措施，給與建議，有利于監測系統建設的進行，更好地滿足居民的居住需求。

表3 降雨量監測站性能表