惠阳区淡水城区地下水动态实时监测系统建设初探

黄 博

（广东省地质局第七地质大队，广东 惠州 516008）

1 概述

随着社会的不断发展，人们对生活质量提出更高的要求。本文就将对惠阳区淡水城区地下水动态实时监测系统建设做出以下几个方面，如工程概述、设计原则、监测系统组成这几个方面来研究监测系统建设。

2 工程概况

淡水城区地下水动态实时检测系统工作包括了施工10个水文观测孔，利用水文观测孔来建设10个自动化地下水动态监测站，岩溶发育区布设5个地面沉降监测点，实时监测地下水位、水温、地面沉降等重要参数，建设地下水动态监测数据云平台，通过计算机网络实现监测点地下水位数据的导入、计算、查询和导出功能。对数据进行智能计算，对比历史数据，生成曲线图，对比各个时期不同的因素的对比。研究各个数据之间的联系，给地质科学研究提供精确的数据，有利于工程的开展。

现场个别监测点因场地施工条件限制，监测点位置进行调整，如表1所示。

表1 惠阳区淡水城区地下水动态监测工程监测点信息表

3 惠阳区淡水城区地下水动态实时监测系统建设系统总体设计

3.1 设计原则

本系统建设本着实用、先进、可靠的原则，在建设系统时应符合以下的原则：

（1）系统在使用时应达到国家环境行业制定的行业标准，达到标准，才可以使用。

（2）系统要保证多个方面达到标准，如安全可靠性、系统的技术必须要先进、监测功能必须齐全、建设过程中要合理分配、还要满足方便维护的标准、系统要具有良好的稳定性和安全性

（3）可靠性与稳定性：要想系统稳定地运行，必须采用可靠的定型产品和技术。

（4）先进性和成熟性：最新技术应用于系统建设，这样可以保证系统的先进性，同时成熟的技术也可以得到运用。

（5）实用性及可管理性：根据系统的需要，选用合适的设备及技术，有利于运行和管理。

（6）开放性及可扩展性：系统的结构及设备不仅只能满足当前的需要，同时还要考虑到未来网络及系统的扩展。采用标准化和规范化的设计，为未来系统的扩展和升级提供便利和基础。

（7）安全性和保密性：使用先进的设备和技术保证系统的安全性和保密性。在使用系统时应保证信息资料的安全性及保密性，对监测系统的操作，应该保障其安全性和保密性

3.2 设计架构

地下水动态监测系统由许多系统组成，例如传感子系统、采集子系统、数据处理子系统、预警子系统和发布子系统组成。传感器子系统包括：地面沉降监测地下水监测（地下水位、水温）、（地表垂直位移、水平位移）、降雨监测（降雨）。传感器子系统在整个系统当中有着非常重要的作用，是系统的基础，传感器子系统的作用是用于测量各监测参数的实时监测数据；同时，各监测站通过4G 通信将监测站的数据传输到云服务器和监测数据采集平台。上传的数据和信息将由通信服务程序进行智能计算，智能计算过后进行标准化和规范化，然后以TCP/IP的形式发送到终端。数据经过综合等处理后，由仓储软件程序进行分析、标记和存储，将数据写入相应的数据库。通过网络发送给经过授权和认证的用户，让他们操作现场监测站设备。

在山洪灾害防治县级非工程措施项目检查中发现，部分省份群测群防体系完全采用自筹经费，在配套经费不能完全到位的情况下，往往忽略了群测群防体系建设，不能达到山洪灾害防治非工程措施项目建设的目标。为了解决上述问题，一方面要强调群测群防体系建设的重要性，另一方面要规范群测群防体系建设。参照部分省份建设经验，提出“十个一”的标准化建设内容，即在山洪灾害易发区内的每个村，要做到必须有1个简易雨量监测报警站，明确1名报警员，配备1套简易报警设备，编制1个村级应急撤避预案，确定1处避灾安置点，制作1个宣传告示栏，每户发放1张明白卡，每户明确1个转移避险责任人，至少搞1次培训，至少搞1回演练。

3.3 系统设计功能

这个系统要有以下功能可快速采集、存储监测点的各项监测数据及电源工作电压和环境温度数据，并可及时将相关数据上传至数据中心。检测系统同时还要支持各种主流物联网通讯方式发送至中心站，中心站可以将检测数据成果推送到上一层的领导单位。检测数据成果发送到远程中心后，远程中心就可以随时获取检测站数据，并读取有关数据。在这个系统中，监测点是非常重要的，它可以凭借计算机和互联网平台来计算检测数据并且查询功能，监测点还与监测预警平台相关联，监测预警平台在接收到数据后，进行图形操作，统计分析，预警分析。可以保证监测系统的有效运行。

4 监测系统组成

4.1 一体化地下水动态监测站

地下水位综合动态监测站由物联网网卡、电池、太阳能控制器、DTU 传输模块、太阳能电池板、304 不锈钢护栏、HD-TRSSW 输入水位计传感器等设备组成。水工建筑物或岩土边坡测压管的长期布置使用HD-TRSSW 输入水位计，以测量测压管内水位位置的变化。水库、河流、湖泊等的水位变化长期用它来监测。输入水位计，有着全不锈钢结构和24mm×136mm智能体积，有了这些结构，水位计可方便放置在1″以上的测压管内。而且输入水位计为智能传感器，智能传感器将数据传递至智能平台，智能平台分析数据，将数据进行处理。并且得出结论。

4.2 一体化地表沉降监测站

一体化地表沉降监测站由GNSS 接收机、天线保护罩、物联网卡、蓄电池、太阳能控制器、太阳能板、304不锈钢护栏等设备组成。监测终端MS331产品是中海达创新推出的监测专用型的GNSS 接收机；其搭载全球最新技术并具有自主知识产权的三星多频主板和高灵敏度天线，实现多星座多频段的信号跟踪；该产品配置稳定的微处理器，大容量高速eMMC闪存，使用简易小型一体化结构，采用了严密的标准设计，数据加密传输，以及十大电源防护；使得GNSS 接收机精度更高，操作更简易，可用性更好，运行更稳定。

4.3 一体化降雨量监测站

一体化降雨量监测站由RS-YL-N01-4翻斗式雨量计、DTU 传输模块、物联网卡、蓄电池、太阳能控制器、太阳能板、304 不锈钢护栏等设备组成。本仪器的核心部件翻斗采用了现代设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自动去除灰尘，便于清洗的特性。脉冲转485信号输出，可直接获取降雨量的多少，无需二次计算，不需要过多的计算。简单方便。

5 管理监测工程的建设

5.1 监测站布置

2020 年10 月21 日，惠阳区自然资源局、广东省惠州地质工程勘察院、广州中海达定位技术有限公司等人员一起对10个地质灾害监测点进行现场勘查。

5.2 设备参数与技术指标

5.2.1 一体化地下水动态监测站功能、特性、参数

HD-TRSSW 投入式水位计有着非常多的功能，拥有着其他水位计不可比拟的优势。HD-TRSSW水位计表体积小，可以直接放到管道里面进行监测，可以直接收集水位数据。将水位数据传到智能平台，智能平台在进行计算，简单方便。监测站性能如表2所示。

表2 监测站性能表

5.2.2 一体化地表沉降监测站功能、特性、参数

（2）基于北斗的三星八频高精度全球定位导航系统：足够的并行接收通道，支持基于北斗的三星八频高精度全球定位导航系统，可以最大限度地跟踪和观测所有可见GNSS卫星信号，从而提高测量精度。

（3）4G 全网通通信：内置4G 全网通通信，网络更稳定，传输更便捷。

（4）多样化传输间隔：支持多种频率的原始数据输出，数据更新率可高达1Hz，并且保持最佳观测质量。

（5）数据加密：原始数据加密传输，保障用户数据的安全性。

（6）海量数据存储：内置16GB 的高性能eMMC储存器，可支持连续存储50个月以上的数据。

（7）高精度测量技术：拥有着高精度GNSS 测量解算技术测量引擎，精度直达毫米级，在测量数据方面可以得到最好的质量保证。

（8）远程管理：使用远程控制软件，实现监测终端的批量管理，使得维护更为简单方便。

（9）军工级标准设计：美铝合金外壳，雷莫高品质插拔自锁连接器，十大防护设计，原始数据加密传输，内置硬件看门狗；可用性更强，运行更稳定。

（10）宽电压多模式供电：外部宽压供电：9～28VDC；支持蓄电池、太阳能及风能等供电，为24h 连续工作提供保障，且不论接收机因何原因引起掉电，上电后接收机都能恢复到最后的设置，并继续工作。

5.2.3 一体化降雨量监测站功能、特性、参数

雨量计设备为降水量测量一次仪表，其性能符合国家标准GB/T21978.2-2014《降水量观测要求》要求。

雨量计的核心部件翻斗采用现代设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有强大的功能，如自洗灰尘，便于清洗的功能。如表3降雨量监测站性能表所示。

5.3 实施过程中遇到的问题以及解决办法

项目实施大多数都是在学校范围内的，如何在施工过程中不扰乱校园秩序是一个难题，为了解决这个问题，施工方要跟学校多协商、多商量，拿出一个双方都可以接受的方案，同时还要注意保护学校里面草地的环境，在施工过后，要恢复好草地环境，不能因为建设工程而破坏了环境。

6 结语

本文针对建设惠阳区淡水城区地下水动态实时监测系统建设提出建议，为了让监测系统的建设能够顺利进行，本文提出建议和措施，给与建议，有利于监测系统建设的进行，更好地满足居民的居住需求。

表3 降雨量监测站性能表