Решение для системы мониторинга динамики подземных вод
Система динамического мониторинга подземных вод ориентирована на потребности управления зонами чрезмерной эксплуатации подземных вод, защиты водоисточников и мониторинга геологической среды. В мониторинговых скважинах устанавливаются погружные уровнемеры для непрерывного отслеживания изменений уровня подземных вод, а также датчики качества воды для контроля основных параметров, таких как электропроводность, pH и температура. С помощью маломощных RTU-терминалов и солнечных энергосистем обеспечивается долгосрочный автоматический мониторинг и дистанционная передача данных в условиях автономной работы в полевых условиях, предоставляя непрерывные и надежные данные мониторинга для управления ресурсами подземных вод и защиты экологической среды.
Overview
Кратко
Система динамического мониторинга подземных вод ориентирована на потребности управления зонами чрезмерной эксплуатации подземных вод, защиты водоисточников и мониторинга геологической среды. В мониторинговых скважинах устанавливаются погружные уровнемеры для непрерывного отслеживания изменений уровня подземных вод, а также датчики качества воды для контроля основных параметров, таких как электропроводность, pH и температура. С помощью маломощных RTU-терминалов и солнечных энергосистем обеспечивается долгосрочный автоматический мониторинг и дистанционная передача данных в условиях автономной работы в полевых условиях, предоставляя непрерывные и надежные данные мониторинга для управления ресурсами подземных вод и защиты экологической среды.
Key Advantages
Challenges
- The area of groundwater over-extraction nationwide has reached 287,000 square kilometers, with water levels in key regions such as the North China Plain continuing to decline.
- Traditional manual well logging has a low frequency (monthly/quarterly), making it unable to capture the dynamic changes and sudden events in groundwater levels.
- Monitoring wells are often located in remote fields, without access to municipal electricity or network connectivity, making the deployment of traditional wired monitoring solutions extremely costly.
- Groundwater quality pollution is showing a worsening trend, but there is a lack of in-situ real-time monitoring methods, often relying on sampling and laboratory testing.
Results
- Комплексная система мониторинга переэксплуатации подземных вод в одной провинции: развернуто 280 мониторинговых скважин, охватывающих зоны переэксплуатации в трех городских округах, что позволяет в реальном времени отслеживать эффект пополнения запасов. За три года уровень подземных вод поднялся на 1,2 метра.
- Проект по защите источников питьевой воды в одном городе: вокруг водозаборной зоны установлены 32 мониторинговые скважины для непрерывного контроля уровня воды и её качества. Благодаря этому удалось успешно предупредить один случай загрязнения с верховья реки и за 48 часов заранее запустить план аварийного водоснабжения.
- Groundwater monitoring in a geological hazard-prone area: Twelve deep monitoring wells were installed within the landslide body. During continuous heavy rainfall, abnormal rises in groundwater levels were detected, leading to the issuance of a geological hazard warning 24 hours in advance.
Подробности решения
Решение для системы мониторинга динамики подземных вод
Решение для системы мониторинга динамики подземных вод — это комплексная система для долгосрочного автоматического мониторинга уровня и качества подземных вод в наблюдательных скважинах. Она использует погружные уровнемеры, датчики качества воды и микромощные RTU-терминалы для телеметрии, обеспечивая надежные данные для управления водными ресурсами.
Автономное питание от солнечных панелей и литиевых батарей гарантирует непрерывную работу в удаленных полевых условиях. Система предоставляет критически важные данные для управления переэксплуатацией подземных вод, защиты источников водоснабжения и предупреждения геологических опасностей.
Контекст и необходимость автоматизации мониторинга
Проблема переэксплуатации подземных вод в Китае является серьезной: площадь переэксплуатации по всей стране достигает 287 тысяч квадратных километров. На Северо-Китайской равнине сформировалась крупнейшая в мире воронка подземных вод.
Традиционный режим ручных замеров в скважинах не может отразить непрерывный динамический процесс изменения уровня подземных вод. Автоматизированный онлайн-мониторинг является неизбежной тенденцией для научного управления подземными водами и соответствует требованиям государственных планов по созданию сети мониторинговых станций.
Архитектура системы мониторинга подземных вод
Система построена по модульному принципу, обеспечивая полный цикл от сбора данных до предоставления прикладных сервисов. Каждый уровень архитектуры оптимизирован для работы в сложных полевых условиях.
Скважинное восприятие
Измерение уровня погружным уровнемером, измерение качества воды датчиками электропроводности, pH и температуры.
Наземный сбор данных
Микромощный RTU-терминал, питание от солнечных панелей и литиевых батарей, передача данных через Beidou+4G.
Центр обработки данных
Платформа управления информацией мониторинга подземных вод, база данных временных рядов, карты изолиний уровня воды.
Прикладные сервисы
Предупреждение о переэксплуатации, оценка безопасности источников водоснабжения, вспомогательное предупреждение о геологических опасностях.
Ключевые функции системы мониторинга
Непрерывный мониторинг уровня подземных вод
Погружной уровнемер опускается ниже уровня воды в наблюдательной скважине, точно измеряя глубину по принципу гидростатического давления. Диапазон измерений охватывает 0-200 метров, удовлетворяя потребности мониторинга от мелких грунтовых до глубоких напорных вод.
Мониторинг качества воды in situ
Датчик электропроводности в реальном времени отслеживает изменения минерализации подземных вод, что критично для предупреждения вторжения морской воды. Датчики pH и температуры обнаруживают аномалии кислотности и отслеживают геотермальные изменения без необходимости отбора проб.
Работа в полевых условиях без обслуживания
Микромощный RTU-терминал имеет ток в режиме ожидания менее 1 мА. Солнечная панель мощностью 20 Вт и литиевая батарея емкостью 100 А·ч могут поддерживать непрерывную работу в течение 30 пасмурных дней. Передача через спутниковую систему Beidou покрывает удаленные районы без сигнала 4G.
Рекомендуемая конфигурация оборудования
| Параметр мониторинга | Рекомендуемое оборудование | Описание |
|---|---|---|
| Уровень грунтовых вод | Погружной уровнемер | Зонд из нержавеющей стали 316L, диапазон 0-200 м, точность 0.1% от ПИ |
| Электропроводность | Кондуктометр | Мониторинг изменения минерализации, предупреждение о вторжении морской воды |
| Значение pH | Измеритель pH/ОВП | Мониторинг аномалий кислотности/щелочности воды |
| Сбор данных | Микромощный автономный RTU | Солнечная панель + литий-ионный аккумулятор, двойной канал связи: Бэйдоу + 4G |
Технические характеристики и преимущества
Высокоточный мониторинг уровня воды
Погружной датчик уровня с диапазоном измерения 0-200 м.
- Точность: 0.1% от полной шкалы
- Разрешение: 1 мм
- Подходит для мониторинга глубоких и мелких скважин
Сверхнизкое энергопотребление и автономность
Ток в режиме ожидания микромощного RTU-терминала <1 мА.
- 20-ваттная солнечная панель + литий-ионный аккумулятор
- Непрерывная работа в течение 30 дней пасмурной погоды
- Концепция "установил и забыл"
Надежная связь и сбор данных
Двойная связь Beidou + 4G для работы в любой местности.
- Автоматическое переключение между каналами
- Гибкий интервал сбора от 5 минут до 24 часов
- Автоматическое усиление сбора в период паводка
Долговечность и защита
Конструкция, устойчивая к суровым условиям подземных вод.
- Зонд из нержавеющей стали 316L
- Кабель из полиуретана, устойчивый к коррозии
- Срок службы в подземных водных средах более 5 лет
Ключевые преимущества решения
Полное отсутствие обслуживания
Солнечная энергия + Бэйдоу, не требуется электросеть и интернет, работает даже в пустынях и горах.
Сверхдолгая автономная работа
Микромощная конструкция, литий-ионный аккумулятор работает 30 дней без подзарядки в пасмурную погоду.
Подходит для глубоких скважин
Диапазон погружного уровнемера до 200 метров, покрывает потребности мониторинга глубоких напорных вод.
Масштабируемое развертывание
Стандартизированные комплекты оборудования, установка на одну скважину занимает полдня, подходит для создания сети мониторинга из сотен скважин.
Approach
Как мы внедряем интеллектуальные решения пошагово.
Анализ требований и проектирование
Анализ геологических условий и гидрологических характеристик для определения расположения скважин, параметров мониторинга и частоты сбора данных
Подбор оборудования и монтаж
Подбор основного оборудования: электромагнитных расходомеров LGF, радарных уровнемеров и RTU-терминалов; монтаж датчиков и настройка связи
Развертывание платформы и интеграция
Развертывание платформы сбора данных, настройка протоколов передачи и комплексное тестирование системы
Эксплуатация и оптимизация
Организация регулярного обслуживания и удаленного мониторинга; постоянная оптимизация стратегий сбора и порогов предупреждений
Готовы оптимизировать бизнес?
Свяжитесь с нами — наша команда предложит решения под ваши задачи.
Связаться