一、內(nèi)容概述
中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心在國(guó)土資源部環(huán)境司、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院的項(xiàng)目支持下，針對(duì)國(guó)內(nèi)在地下水監(jiān)測(cè)儀器方面的不足，綜合考慮野外環(huán)境和人為破壞等各種因素，自主研發(fā)了地下水動(dòng)態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)。研發(fā)工作可分為三個(gè)階段。
1.2002～2004年
研究解決的主要核心技術(shù)：
（1）應(yīng)用國(guó)外先進(jìn)的傳感器技術(shù)研制出水位/水溫復(fù)合式探頭，為克服大氣壓變化的影響，研制了獨(dú)特的氣壓平衡裝置，使傳感器與大氣連通，有效地克服了大氣壓變化對(duì)測(cè)量值的影響，使探頭穩(wěn)定性得到了充分對(duì)保證。
（2）設(shè)計(jì)了全密封圓筒式結(jié)構(gòu)，便于野外安裝及保管，密封、防潮問(wèn)題的解決，使儀器系統(tǒng)可靠性得到了保證。
（3）研制了低功耗、高穩(wěn)定的主機(jī)電路。為了解決野外長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，既要求連續(xù)工作，又要求直流（電池）供電問(wèn)題，儀器系統(tǒng)全部采用低功耗的元器件，對(duì)功耗較大的傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器以及單片機(jī)等采用了間斷供電方式。
（4）研制了單片機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理軟件，并針對(duì)儀器在推廣使用中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，對(duì)軟件進(jìn)行了修改，針對(duì)幾種由于用戶操作不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐傻挠绊懀黾恿朔婪洞胧?/p>
上述成果于2004年獲國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，2007年榮獲中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)2007年度優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)。2008年獲得了“地下水動(dòng)態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀”（專利號(hào)：ZL200820108674.3）、“水位監(jiān)測(cè)氣壓平衡裝置”（專利號(hào)：ZL200820108673.9）兩項(xiàng)實(shí)用新型專利。
2.2009年
“WS-1040地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)儀”被列入科技部“國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃”，依托國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品項(xiàng)目，對(duì)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行了升級(jí)改造。通過(guò)核心器件的升級(jí)換代、信號(hào)調(diào)理電路的改進(jìn)，進(jìn)一步降低了整機(jī)功耗，提高系統(tǒng)的集成性、穩(wěn)定性和可靠性。其功能已達(dá)同類產(chǎn)品水平。
3.2010年至今
依托地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，開(kāi)展了實(shí)用地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，完成了地下水動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制。取得了如下成果：
（1）與國(guó)際知名品牌聯(lián)合，研發(fā)了地下水動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)實(shí)用產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控。
（2）開(kāi)發(fā)了多級(jí)多源設(shè)備遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于多源、多方式、多級(jí)別的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收和同步更新。與地下水遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理。
（3）地下水動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)部門(mén)的檢測(cè)，得到了國(guó)內(nèi)外同行的好評(píng)。特別是在美國(guó)地下水監(jiān)測(cè)展會(huì)上，引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。
（4）工程化是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)產(chǎn)品的工程化工作，提高了質(zhì)量，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了科研樣機(jī)向產(chǎn)品化的真正轉(zhuǎn)變。同時(shí)，通過(guò)工程化工作，積累了經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了人才，規(guī)范了產(chǎn)品的研發(fā)，提高了技術(shù)人員的工程化能力。為今后科技成果的轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。
（5）依托地調(diào)項(xiàng)目，開(kāi)展項(xiàng)目延伸，地下水遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在南水北調(diào)沿線地下水監(jiān)測(cè)工作中發(fā)揮了作用。
地下水動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器、商用公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)中心站組成。在系統(tǒng)中，中心站通過(guò)公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)與各監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行信息交換，完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回收和監(jiān)測(cè)設(shè)備管理。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備包括水位水溫傳感器、數(shù)傳儀器、井口保護(hù)裝置。各監(jiān)測(cè)儀器通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)了地下水水位和水溫長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在存儲(chǔ)單元。通過(guò)數(shù)傳儀器將數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送到控制中心。數(shù)傳儀器采用不銹鋼圓筒結(jié)構(gòu)，通過(guò)電纜配接傳感器，傳感器及數(shù)傳儀器均可放入監(jiān)測(cè)井中，因此便于保護(hù)，并克服了氣候及天氣的影響。整套儀器通過(guò)井口保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)了野外監(jiān)測(cè)設(shè)備的安全管理。監(jiān)測(cè)中心站包括數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、終端服務(wù)器和控制軟件。可定期通過(guò)公共網(wǎng)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳入中心站并完成儀器的參數(shù)設(shè)置。該系統(tǒng)具有自動(dòng)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程傳輸、接收、解譯、入庫(kù)、管理和監(jiān)測(cè)井信息、監(jiān)測(cè)設(shè)備信息、通訊設(shè)備信息管理以及異常報(bào)警等功能，數(shù)據(jù)可對(duì)*********、省級(jí)、地市級(jí)三級(jí)機(jī)構(gòu)同步傳輸和更新。此外，該監(jiān)測(cè)儀器還具有高精度、高分辨率、抗干擾、微功耗等優(yōu)點(diǎn)，可全天候無(wú)人值守工作。內(nèi)置大氣壓傳感器，除獨(dú)立測(cè)量氣壓、氣溫外，可以在無(wú)通氣管條件下進(jìn)行就地大氣壓力補(bǔ)償。
二、應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例
該系統(tǒng)能對(duì)地下水水位和水溫動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，可廣泛應(yīng)用于水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、環(huán)境保護(hù)、水資源管理、地?zé)峋谋O(jiān)測(cè)、水利、礦區(qū)水文等領(lǐng)域。
1.地下水動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在南水北調(diào)工程地下水監(jiān)測(cè)中發(fā)揮作用
南水北調(diào)作為國(guó)家重大戰(zhàn)略工程，掌握其沿線區(qū)域地下水基礎(chǔ)資料，將為今后的調(diào)蓄、工程管理等后續(xù)工作提供重要依據(jù)。由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心自主研發(fā)、具有國(guó)際先進(jìn)水平的10套S-GRT-1型地下水遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)儀安裝在了南水北調(diào)工程河南、河北段，分別在河南鶴壁、安陽(yáng)和河北邯鄲、邢臺(tái)、石家莊等地區(qū)，監(jiān)測(cè)區(qū)域全長(zhǎng)350km，可以對(duì)地下水的水位、水溫、氣壓、氣溫等數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集。該批儀器自2012年9月1日安裝完畢并啟動(dòng)以來(lái)，已經(jīng)成功運(yùn)行兩個(gè)多月，傳回的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。
未來(lái)，我國(guó)自主研發(fā)的相關(guān)地下水遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系列儀器將陸續(xù)安裝在南水北調(diào)工程的沿線，為監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)地下水的安全提供持續(xù)有力保障。
2.黑河流域地下水監(jiān)測(cè)
黑河流域地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)始于20世紀(jì)80年代，監(jiān)測(cè)區(qū)域主要有張掖、高臺(tái)、臨澤、酒泉4個(gè)縣市，主要對(duì)地下水水位、水質(zhì)、水溫、泉水流量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)手段以人工監(jiān)測(cè)為主。水環(huán)地調(diào)中心結(jié)合自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“黑河流域地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的觀測(cè)與機(jī)制研究”，將自主研發(fā)的地下水動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于黑河平原區(qū)，其目的一是為該項(xiàng)目的科學(xué)研究提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)支撐，二為黑河流域的地下水科學(xué)管理提供決策依據(jù)。該系統(tǒng)可對(duì)地下水水位和水溫的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)。測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在儀器內(nèi)部的存儲(chǔ)單元內(nèi)，可定期通過(guò)公共服務(wù)網(wǎng)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳入終端管理平臺(tái)并完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)設(shè)備的動(dòng)態(tài)管理。實(shí)現(xiàn)了地下水動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、傳輸、遠(yuǎn)程管理。極大方便了監(jiān)測(cè)部門(mén)的相關(guān)工作。為黑河流域地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的觀測(cè)與機(jī)制研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
三、推廣轉(zhuǎn)化方式
地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)成果的推廣轉(zhuǎn)化可通過(guò)宣傳報(bào)道、會(huì)議交流、人員培訓(xùn)、技術(shù)咨詢等方式向用戶推薦并引入市場(chǎng)。成果將通過(guò)局部試點(diǎn)示范，并逐步在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于地下水長(zhǎng)期觀測(cè)、水資源調(diào)查、地表水監(jiān)測(cè)、抽水井水位監(jiān)測(cè)、工業(yè)用水管理等多種場(chǎng)合。
