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 использует погружные уровнемеры, датчики качества воды и микромощные RTU-терминалы для телеметрии, обеспечивая долгосрочный автоматический мониторинг уровня и параметров качества подземных вод в наблюдательных скважинах. Автономное питание от солнечных панелей и литиевых батарей гарантирует непрерывную работу в удаленных полевых условиях, предоставляя надежные и непрерывные данные мониторинга для управления переэксплуатацией подземных вод, защиты источников водоснабжения и предупреждения геологических опасностей.
Контекст создания системы мониторинга подземных вод
Проблема переэксплуатации подземных вод в Китае является серьезной: площадь переэксплуатации по всей стране достигает 287 тысяч квадратных километров, а на Северо-Китайской равнине сформировалась крупнейшая в мире воронка подземных вод. «Положение об управлении подземными водами» Государственного совета требует создания сети мониторинговых станций подземных вод для реализации двойного контроля общего объема водозабора и уровня воды. План Министерства водного хозяйства на 14-ю пятилетку четко предусматривает совершенствование национального проекта мониторинга подземных вод, включая строительство и модернизацию более 20 тысяч мониторинговых точек.
Традиционный режим ручных замеров в скважинах (раз в месяц или квартал) не может отразить непрерывный динамический процесс изменения уровня подземных вод, особенно в периоды таких событий, как пополнение запасов из-за ливней или интенсивный водозабор, когда уровень может значительно измениться в течение нескольких часов. Автоматизированный онлайн-мониторинг является неизбежной тенденцией для научного управления подземными водами.
Архитектура системы мониторинга
- Скважинное восприятие
Измерение уровня погружным уровнемером, измерение качества воды датчиками электропроводности/pH/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, статистическая отчетность
Ключевые функции мониторинга подземных вод
Непрерывный мониторинг уровня подземных вод
Погружной уровнемер опускается ниже уровня воды в наблюдательной скважине, точно измеряя глубину уровня по принципу гидростатического давления. Диапазон измерений охватывает 0-200 метров, удовлетворяя потребности мониторинга от мелких грунтовых до глубоких напорных вод. Интервал сбора данных можно гибко настраивать, во время ливней он автоматически сокращается до 5 минут.
Мониторинг качества воды in situ
Датчик электропроводности в реальном времени отслеживает изменения минерализации подземных вод (вторжение морской воды, распространение загрязняющих веществ), датчик pH обнаруживает аномалии кислотности/щелочности, датчик температуры воды отслеживает геотермальные и сезонные изменения. Не требуется отбор проб и отправка в лабораторию, обеспечивается мониторинг in situ в реальном времени.
Предупреждение о переэксплуатации и анализ тенденций
Платформа автоматически строит графики изменения уровня во времени, карты изолиний уровня и карты воронок понижения уровня. Устанавливается пороговое значение "красной линии" уровня, при его превышении вниз автоматически срабатывает предупреждение. Поддерживается статистика тенденций изменения уровня по годам/сезонам/месяцам для оценки эффективности мер по борьбе с переэксплуатацией.
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/дождливых дней. Передача коротких сообщений через спутниковую систему Beidou покрывает удаленные районы без сигнала 4G, что действительно позволяет "установить и забыть".
Рекомендуемая конфигурация оборудования для мониторинга
Преимущества решения для мониторинга
- 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, нулевое годовое обслуживание - 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
Технические характеристики системы мониторинга
- Высокоточный мониторинг уровня воды: погружной датчик уровня с диапазоном измерения 0-200 м, точностью 0.1% от полной шкалы, разрешением 1 мм, подходит для мониторинга глубоких и мелких скважин.
- In-situ water quality monitoring: conductivity sensors monitor changes in mineralization, pH sensors detect acid-base anomalies, and temperature sensors track geothermal influences.
- Сверхнизкое энергопотребление: ток в режиме ожидания микромощного RTU-терминала <1 мА, в сочетании с 20-ваттной солнечной панелью и литий-ионным аккумулятором обеспечивает непрерывную работу в течение 30 дней пасмурной погоды без подзарядки.
- Двойная связь Beidou + 4G: В удаленных районах без сигнала 4G передача данных осуществляется через короткие сообщения спутника Beidou, а в зонах покрытия 4G автоматически переключается на высокоскоростной канал.
- Автоматический сбор по расписанию: можно установить гибкий интервал сбора от 5 минут до 24 часов, с усиленным сбором в период паводка и обычным сбором в засушливый период, что позволяет экономить энергопотребление.
- Антикоррозийный и долговечный: датчик с зондом из нержавеющей стали 316L и кабелем из полиуретана, устойчивый к коррозии и проникновению влаги, срок службы в подземных водных средах более 5 лет.
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