黃 博

（廣東省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，廣東 惠州 516008）

1 概述

隨著社會的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量提出更高的要求。本文就將對惠陽區(qū)淡水城區(qū)地下水動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)做出以下幾個方面，如工程概述、設(shè)計原則、監(jiān)測系統(tǒng)組成這幾個方面來研究監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。

2 工程概況

淡水城區(qū)地下水動態(tài)實時檢測系統(tǒng)工作包括了施工10個水文觀測孔，利用水文觀測孔來建設(shè)10個自動化地下水動態(tài)監(jiān)測站，巖溶發(fā)育區(qū)布設(shè)5個地面沉降監(jiān)測點，實時監(jiān)測地下水位、水溫、地面沉降等重要參數(shù)，建設(shè)地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)云平臺，通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)監(jiān)測點地下水位數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、計算、查詢和導(dǎo)出功能。對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能計算，對比歷史數(shù)據(jù)，生成曲線圖，對比各個時期不同的因素的對比。研究各個數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，給地質(zhì)科學(xué)研究提供精確的數(shù)據(jù)，有利于工程的開展。

現(xiàn)場個別監(jiān)測點因場地施工條件限制，監(jiān)測點位置進(jìn)行調(diào)整，如表1所示。

表1 惠陽區(qū)淡水城區(qū)地下水動態(tài)監(jiān)測工程監(jiān)測點信息表

3 惠陽區(qū)淡水城區(qū)地下水動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

本系統(tǒng)建設(shè)本著實用、先進(jìn)、可靠的原則，在建設(shè)系統(tǒng)時應(yīng)符合以下的原則：

（1）系統(tǒng)在使用時應(yīng)達(dá)到國家環(huán)境行業(yè)制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，才可以使用。

（2）系統(tǒng)要保證多個方面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如安全可靠性、系統(tǒng)的技術(shù)必須要先進(jìn)、監(jiān)測功能必須齊全、建設(shè)過程中要合理分配、還要滿足方便維護的標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)要具有良好的穩(wěn)定性和安全性

（3）可靠性與穩(wěn)定性：要想系統(tǒng)穩(wěn)定地運行，必須采用可靠的定型產(chǎn)品和技術(shù)。

（4）先進(jìn)性和成熟性：最新技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)建設(shè)，這樣可以保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，同時成熟的技術(shù)也可以得到運用。

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

（6）開放性及可擴展性：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及設(shè)備不僅只能滿足當(dāng)前的需要，同時還要考慮到未來網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的擴展。采用標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的設(shè)計，為未來系統(tǒng)的擴展和升級提供便利和基礎(chǔ)。

（7）安全性和保密性：使用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)保證系統(tǒng)的安全性和保密性。在使用系統(tǒng)時應(yīng)保證信息資料的安全性及保密性，對監(jiān)測系統(tǒng)的操作，應(yīng)該保障其安全性和保密性

3.2 設(shè)計架構(gòu)

地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由許多系統(tǒng)組成，例如傳感子系統(tǒng)、采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、預(yù)警子系統(tǒng)和發(fā)布子系統(tǒng)組成。傳感器子系統(tǒng)包括：地面沉降監(jiān)測地下水監(jiān)測（地下水位、水溫）、（地表垂直位移、水平位移）、降雨監(jiān)測（降雨）。傳感器子系統(tǒng)在整個系統(tǒng)當(dāng)中有著非常重要的作用，是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，傳感器子系統(tǒng)的作用是用于測量各監(jiān)測參數(shù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)；同時，各監(jiān)測站通過4G 通信將監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)器和監(jiān)測數(shù)據(jù)采集平臺。上傳的數(shù)據(jù)和信息將由通信服務(wù)程序進(jìn)行智能計算，智能計算過后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，然后以TCP/IP的形式發(fā)送到終端。數(shù)據(jù)經(jīng)過綜合等處理后，由倉儲軟件程序進(jìn)行分析、標(biāo)記和存儲，將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給經(jīng)過授權(quán)和認(rèn)證的用戶，讓他們操作現(xiàn)場監(jiān)測站設(shè)備。

在山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施項目檢查中發(fā)現(xiàn)，部分省份群測群防體系完全采用自籌經(jīng)費，在配套經(jīng)費不能完全到位的情況下，往往忽略了群測群防體系建設(shè)，不能達(dá)到山洪災(zāi)害防治非工程措施項目建設(shè)的目標(biāo)。為了解決上述問題，一方面要強調(diào)群測群防體系建設(shè)的重要性，另一方面要規(guī)范群測群防體系建設(shè)。參照部分省份建設(shè)經(jīng)驗，提出“十個一”的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)內(nèi)容，即在山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)內(nèi)的每個村，要做到必須有1個簡易雨量監(jiān)測報警站，明確1名報警員，配備1套簡易報警設(shè)備，編制1個村級應(yīng)急撤避預(yù)案，確定1處避災(zāi)安置點，制作1個宣傳告示欄，每戶發(fā)放1張明白卡，每戶明確1個轉(zhuǎn)移避險責(zé)任人，至少搞1次培訓(xùn)，至少搞1回演練。

3.3 系統(tǒng)設(shè)計功能

這個系統(tǒng)要有以下功能可快速采集、存儲監(jiān)測點的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)及電源工作電壓和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并可及時將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中心。檢測系統(tǒng)同時還要支持各種主流物聯(lián)網(wǎng)通訊方式發(fā)送至中心站，中心站可以將檢測數(shù)據(jù)成果推送到上一層的領(lǐng)導(dǎo)單位。檢測數(shù)據(jù)成果發(fā)送到遠(yuǎn)程中心后，遠(yuǎn)程中心就可以隨時獲取檢測站數(shù)據(jù)，并讀取有關(guān)數(shù)據(jù)。在這個系統(tǒng)中，監(jiān)測點是非常重要的，它可以憑借計算機和互聯(lián)網(wǎng)平臺來計算檢測數(shù)據(jù)并且查詢功能，監(jiān)測點還與監(jiān)測預(yù)警平臺相關(guān)聯(lián)，監(jiān)測預(yù)警平臺在接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行圖形操作，統(tǒng)計分析，預(yù)警分析?？梢员ＷC監(jiān)測系統(tǒng)的有效運行。

4 監(jiān)測系統(tǒng)組成

4.1 一體化地下水動態(tài)監(jiān)測站

地下水位綜合動態(tài)監(jiān)測站由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)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(shè)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(nèi)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(jiān)測。輸入水位計，有著全不銹鋼結(jié)構(gòu)和24mm×136mm智能體積，有了這些結(jié)構(gòu)，水位計可方便放置在1″以上的測壓管內(nèi)。而且輸入水位計為智能傳感器，智能傳感器將數(shù)據(jù)傳遞至智能平臺，智能平臺分析數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。并且得出結(jié)論。

4.2 一體化地表沉降監(jiān)測站

一體化地表沉降監(jiān)測站由GNSS 接收機、天線保護罩、物聯(lián)網(wǎng)卡、蓄電池、太陽能控制器、太陽能板、304不銹鋼護欄等設(shè)備組成。監(jiān)測終端MS331產(chǎn)品是中海達(dá)創(chuàng)新推出的監(jiān)測專用型的GNSS 接收機；其搭載全球最新技術(shù)并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三星多頻主板和高靈敏度天線，實現(xiàn)多星座多頻段的信號跟蹤；該產(chǎn)品配置穩(wěn)定的微處理器，大容量高速eMMC閃存，使用簡易小型一體化結(jié)構(gòu)，采用了嚴(yán)密的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，數(shù)據(jù)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(wěn)定。

4.3 一體化降雨量監(jiān)測站

一體化降雨量監(jiān)測站由RS-YL-N01-4翻斗式雨量計、DTU 傳輸模塊、物聯(lián)網(wǎng)卡、蓄電池、太陽能控制器、太陽能板、304 不銹鋼護欄等設(shè)備組成。本儀器的核心部件翻斗采用了現(xiàn)代設(shè)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(zhuǎn)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(jiān)測工程的建設(shè)

5.1 監(jiān)測站布置

2020 年10 月21 日，惠陽區(qū)自然資源局、廣東省惠州地質(zhì)工程勘察院、廣州中海達(dá)定位技術(shù)有限公司等人員一起對10個地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測點進(jìn)行現(xiàn)場勘查。

5.2 設(shè)備參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)

5.2.1 一體化地下水動態(tài)監(jiān)測站功能、特性、參數(shù)

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(yōu)勢。HD-TRSSW水位計表體積小，可以直接放到管道里面進(jìn)行監(jiān)測，可以直接收集水位數(shù)據(jù)。將水位數(shù)據(jù)傳到智能平臺，智能平臺在進(jìn)行計算，簡單方便。監(jiān)測站性能如表2所示。

表2 監(jiān)測站性能表

5.2.2 一體化地表沉降監(jiān)測站功能、特性、參數(shù)

（2）基于北斗的三星八頻高精度全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)：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(dǎo)航系統(tǒng)，可以最大限度地跟蹤和觀測所有可見GNSS衛(wèi)星信號，從而提高測量精度。

（3）4G 全網(wǎng)通通信：內(nèi)置4G 全網(wǎng)通通信，網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定，傳輸更便捷。

（4）多樣化傳輸間隔：支持多種頻率的原始數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)更新率可高達(dá)1Hz，并且保持最佳觀測質(zhì)量。

（5）數(shù)據(jù)加密：原始數(shù)據(jù)加密傳輸，保障用戶數(shù)據(jù)的安全性。

（6）海量數(shù)據(jù)存儲：內(nèi)置16GB 的高性能eMMC儲存器，可支持連續(xù)存儲50個月以上的數(shù)據(jù)。

（7）高精度測量技術(shù)：擁有著高精度GNSS 測量解算技術(shù)測量引擎，精度直達(dá)毫米級，在測量數(shù)據(jù)方面可以得到最好的質(zhì)量保證。

（8）遠(yuǎn)程管理：使用遠(yuǎn)程控制軟件，實現(xiàn)監(jiān)測終端的批量管理，使得維護更為簡單方便。

（9）軍工級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計：美鋁合金外殼，雷莫高品質(zhì)插拔自鎖連接器，十大防護設(shè)計，原始數(shù)據(jù)加密傳輸，內(nèi)置硬件看門狗；可用性更強，運行更穩(wěn)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(fēng)能等供電，為24h 連續(xù)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(fù)到最后的設(shè)置，并繼續(xù)工作。

5.2.3 一體化降雨量監(jiān)測站功能、特性、參數(shù)

雨量計設(shè)備為降水量測量一次儀表，其性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)代設(shè)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(jiān)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(shù)都是在學(xué)校范圍內(nèi)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(xué)校多協(xié)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(xué)校里面草地的環(huán)境，在施工過后，要恢復(fù)好草地環(huán)境，不能因為建設(shè)工程而破壞了環(huán)境。

6 結(jié)語

本文針對建設(shè)惠陽區(qū)淡水城區(qū)地下水動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)提出建議，為了讓監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)能夠順利進(jìn)行，本文提出建議和措施，給與建議，有利于監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)行，更好地滿足居民的居住需求。

表3 降雨量監(jiān)測站性能表