礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研制與應(yīng)用

李 演，武玉璞，閆星光

（河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，河北 邢臺(tái) 054000）

獲得準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)信息，就要注重對(duì)新的技術(shù)應(yīng)用，監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研制和礦山水文地質(zhì)參數(shù)的獲得需求相結(jié)合，研制針對(duì)性的監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)，就能促進(jìn)實(shí)際礦山水文地質(zhì)工作勘測(cè)工作質(zhì)量的提高。通過(guò)從理論上深化礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研究，就能為實(shí)際系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)提供有益發(fā)展思路。

1 礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)需求

礦山水文地質(zhì)參數(shù)的獲得，是為礦山開(kāi)采工作順利實(shí)施的重要基礎(chǔ)工作。處在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，水文地質(zhì)參數(shù)獲得準(zhǔn)確性要求在不斷的提高，這就需要有更為高性能的參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的支持，為礦山水文地質(zhì)工作的進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)加強(qiáng)研究分析，就能有助于提高現(xiàn)場(chǎng)水文試驗(yàn)的工作質(zhì)量和效率，對(duì)水文地質(zhì)工作人員的工作壓力也能大大的減輕，最大化的降低工作成本和縮短試驗(yàn)周期[1]。在水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的應(yīng)用下，能對(duì)穩(wěn)定和非穩(wěn)定抽水試驗(yàn)有效完成，并能自動(dòng)生成報(bào)告，這就能大大提高水文地質(zhì)工作的效率。在20世紀(jì)50年代的時(shí)候，沃斯列夫在水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中采用了沖擊試驗(yàn)技術(shù)，并研發(fā)了數(shù)學(xué)模型，這一試驗(yàn)進(jìn)行中在待測(cè)定地區(qū)水位達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)后快速向外抽一定量水，或是注入一定量水，觀察區(qū)域水文恢復(fù)狀況對(duì)數(shù)據(jù)分析。此次的礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研究分析，是在這一理論基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展的。

2 礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)組成和系統(tǒng)應(yīng)用效果

2.1 礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)組成

礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要的作用有兩個(gè)，對(duì)傳統(tǒng)水文試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，以及使用沖擊試驗(yàn)替代傳統(tǒng)水文試驗(yàn)。傳統(tǒng)的試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是非穩(wěn)定流試驗(yàn)，結(jié)果處理的過(guò)程比較復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)建立了常用的計(jì)算穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流公式方法，這樣系統(tǒng)就能輕松的結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線加以對(duì)比和插值等處理。本文所研究的礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)，主要是通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)兩個(gè)重要部分所組成的[2]。其中的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)硬件以及數(shù)據(jù)傳輸電纜和軟件等組成。后處理系統(tǒng)則是軟件組成，兩個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行工作當(dāng)中，能夠進(jìn)行單獨(dú)化的工作，試驗(yàn)?zāi)軉为?dú)通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行完成，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及報(bào)告生成是通過(guò)后處理系統(tǒng)來(lái)完成的。

2.2 礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)應(yīng)用效果

（1）數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，不同的系統(tǒng)所發(fā)揮的功能也是不同的，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是多個(gè)部分所構(gòu)成的，其中水位擾動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用就發(fā)揮著重要作用。水位擾動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用過(guò)程中，主要是專門為沖擊試驗(yàn)配備的設(shè)備，為能有效實(shí)現(xiàn)井內(nèi)水位瞬間變化的目標(biāo)，常用PVR管，從中填充砂子上下進(jìn)行封閉，在對(duì)其應(yīng)用的時(shí)候管的體積不能過(guò)小，特別是對(duì)于強(qiáng)滲透的底層就要擴(kuò)大體積。在攜帶方面也要注意，為方便攜帶讓水位能有明顯變化，就可通過(guò)類似提水試驗(yàn)當(dāng)中提筒，在下部設(shè)置進(jìn)水口其中設(shè)置鋼球，一米一節(jié)，在使用的時(shí)候能結(jié)合井孔用水量增加以及減小提筒長(zhǎng)度[3]。

為能保障和當(dāng)前鉆孔直徑相適應(yīng)，就要充分重視放置提筒的時(shí)候加上放入直徑五毫米通訊電纜，提筒的直徑不能大于七十毫米，兩端尖銳轉(zhuǎn)交處要打磨成半圓形狀，避免由于提升的速度比較快造成損壞的現(xiàn)象。

數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器標(biāo)定以及數(shù)據(jù)采集程序的部分，也在實(shí)際的監(jiān)測(cè)工作中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。傳感器的輸出量以及被測(cè)量指標(biāo)間的關(guān)系都是非線性的，要對(duì)其特性實(shí)施線性的處理就有軟件法和硬件法兩種方式，此次的處理系統(tǒng)應(yīng)用是通過(guò)軟件法實(shí)施線性處理的。通過(guò)自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，就能實(shí)現(xiàn)高頻率以及全程化精確化的監(jiān)測(cè)水位變化的目標(biāo)，不會(huì)有人工的干預(yù)。在系統(tǒng)的應(yīng)用中對(duì)于出水量大的井孔，就要設(shè)置采數(shù)時(shí)間的間隔，精確測(cè)量水位值。

數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中的電纜以及探頭和支架也是重要的組成部分，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中能發(fā)揮積極作用。如探頭部件的作用主要是對(duì)數(shù)據(jù)采集工作的重要硬件設(shè)備，對(duì)探頭設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，就要將探頭放在提筒下面，孔底上某位置上，另一端就要和通訊電纜進(jìn)行連接好，以及要進(jìn)行設(shè)置進(jìn)水孔[5]。這樣水在進(jìn)水孔就被傳感器感知水的壓力，并能將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在電纜的應(yīng)用下傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集裝置上。對(duì)于電纜的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，就要將電纜纏繞在支架上，每米都會(huì)有刻度所以在實(shí)驗(yàn)前就要對(duì)長(zhǎng)度的刻度實(shí)施校正，保障長(zhǎng)度的精確。

（2）參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中后處理系統(tǒng)。對(duì)于后處理系統(tǒng)的應(yīng)用，此次主要是應(yīng)用了Visual Studio.NET 2005 編制，其中就涉及到數(shù)據(jù)分析和報(bào)表生成程序，將便攜PC作為軟件的載體，能夠?qū)ΦV山水文地質(zhì)的參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)的采集和摘選，和實(shí)際計(jì)算無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)剔除。通過(guò)沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及傳統(tǒng)水文的試驗(yàn)結(jié)合的方法應(yīng)用，形成最終的水文試驗(yàn)報(bào)告。后處理系統(tǒng)主要是幾個(gè)重要的模塊組成的，穩(wěn)定流分析以及沖擊試驗(yàn)和非穩(wěn)定流分析幾個(gè)模塊。對(duì)于界面的部分能分割幾個(gè)重要部分，算法選擇區(qū)域，以及側(cè)邊欄區(qū)域和數(shù)據(jù)圖形區(qū)域。對(duì)于側(cè)邊欄主要是自動(dòng)滑動(dòng)的設(shè)計(jì)方式，對(duì)井孔目錄進(jìn)行建立，將井孔的參數(shù)能夠錄入進(jìn)入形成報(bào)表和進(jìn)行實(shí)際的打印工作等。對(duì)于算法選擇的區(qū)域主要是進(jìn)行沖擊試驗(yàn)以及穩(wěn)定流等數(shù)據(jù)輸入的。在實(shí)際的沖擊試驗(yàn)過(guò)程中，做好記錄數(shù)據(jù)的工作，一直到試驗(yàn)結(jié)束[6]。通過(guò)后處理系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)Λ@得的數(shù)據(jù)進(jìn)行摘選以及分析處理等，獲得生動(dòng)的數(shù)據(jù)曲線，這些對(duì)實(shí)際工作都發(fā)揮著重要作用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要和實(shí)際系統(tǒng)需求緊密的結(jié)合，將數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)以及后處理系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮，保障礦山水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作順利實(shí)施，提高工作的質(zhì)量和效率。

[1]吳偉偉.晉中地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制的現(xiàn)狀與研究[J].山西水利科技.2016(04).

[2]李洋,高志.國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器選型分析[J].地下水.2017(05).

[3]韋國(guó)付.水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研制與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2014(22).