用于基坑井点降水的监测系统及其监测方法与流程

本发明涉及基坑井点降水
技术领域：
，具体来说涉及用于进行基坑井点降水的监测系统。
背景技术：
：地下水资源较地表水资源复杂，因此降水施工和地下水本身质和量的变化以及引起地下水变化的环境条件和地下水的运移规律不能直接观察，同时，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是缓变型的，一旦积累到一定程度，就成为不可逆的破坏；是以，准确开发保护地下水就必须依靠长期的地下水监测，以及时掌握动态变化情况。基坑工程中的井点降水，是人工降低地下水位的一种方法，故又称“井点降水法”。在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。由于开挖造成承压水顶板厚度不足导致的突涌现象在全国各地的基坑项目中时有发生。这使得监测井点降水后地下水的水位成为监测中必不可少的项目。井点降水的现有技术方案中，多数采用“钢尺水位计”进行测量井、钻孔或者水位管内的地下水水位变化的监测。所述钢尺水位计是通过在测头的内部安装了水阻接触点，当触点接触到水面时，会接通接收系统，驱使接收系统的音响器发出蜂鸣声，并在触点离开水面时，关闭接收系统。值得注意的是，虽然前述钢尺水位计的操作简单，但对于需要准确或者需要实时监测多个监测井地下水水位时，由人工逐一测量多个监测井将导致以下技术问题：1)为达到实时监测，监测人员需随时待命进行监测，同时设备还要重新布设，过程繁琐，造成工作重复，相当耗费人力；2)重复使用次数多也会加大对所述钢尺水位计的损害，缩短了设备使用寿命；3)每次测量作业所需流程繁杂，相当耗费时间；4)人工测量容易导致误差偏大，进而造成工程事故发生率高；5)由于人工测量难以达到确实地对水位实时监测，容易发生水位升高到影响施工正常进行的状况，进而需要通过提高抽水泵功率以降低水位，造成抽水泵的工作量增加、耗电等问题。技术实现要素：鉴于上述情况，本发明提供一种用于基坑井点降水的监测系统及其监测方法，通过在井内设置压力计用以转换量测地下水水位的变化，以及在井外设置终端设备，用以测量抽水泵功率的变化并显示测得的水位及功率数据，解决了人工测量水位导致的技术问题，达到提供一种设置精简、测量数据精准的用于基坑井点降水的监测系统，具有高效率控制地下水水位变化，并大幅节约人力物力，提高设备的工作效率等有益技术效果。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种用于基坑井点降水的监测系统，所述井点设有钢管及设于所述钢管底部的抽水泵；其中，所述用于基坑井点降水的监测系统包括：所述抽水泵，输出一功率信号；压力计，用以测量所述井点内的水压并输出一压强信号；终端设备，包括水位计算显示模块、功率读取显示模块以及开关控制装置；所述水位计算显示模块与所述压力计电性连接，用以接收并根据所述压强信号进行计算后，输出显示所述井点的水位数据；所述功率读取显示模块与所述抽水泵电性连接，供接收所述功率信号并输出显示所述抽水泵的功率数据，所述功率数据用以换算所述抽水泵的抽水流量；所述开关控制装置与一电源连接，用以控制所述终端设备的电源开关。是以，本发明通过前述技方案，通过将压力计长期安装在井点内测量地下水位，能够达到小时实时监测，有效避免了以往人工测量所导致的技术问题。此外，配合同时对地下水水位及抽水泵功率进行实时监测，能够根据侧得的水位数据及抽水流量，在第一时间调整基坑井点内的水位，避免水位过高导致其他施工技术问题。本发明用于基坑井点降水的监测系统的进一步改进在于，所述抽水泵具有一送水管连接至所述钢管外部；所述压力计通过一管束设置于所述送水管靠近所述抽水泵处。本发明用于基坑井点降水的监测系统的更进一步改进在于，所述管束成形有开放的环形主体，用以套置于所述送水管表面；所述环形主体的外侧成形有一密封容置部，用以密封容置所述压力计；所述环形主体自所述密封容置部两侧延伸成形有二自由端，所述二自由端之间通过调节螺栓调节距离，以令所述环形主体紧固于所述送水管表面；所述水位计算显示模块的测量信号线穿置于所述钢管内部以和所述压力计连接。本发明用于基坑井点降水的监测系统的进一步改进在于，所述钢管靠近底部的管壁上开设有一安装口；所述压力计安装于所述安装口上，用以测量所述井点内的水压。本发明用于基坑井点降水的监测系统的进一步改进在于，所述水位计算显示模块具有一测量信号线与所述压力计电信连接，所述压强信号通过所述测量信号线输出至所述水位计算显示模块；所述功率读取显示模块具有一测量信号线与所述抽水泵电信连接，所述功率信号通过所述测量信号线输出至所述功率读取显示模块；所述开关控制装置具有一电源线与所述电源连接。本发明用于基坑井点降水的监测系统的更进一步改进在于，所述终端设备具有一外壳用以安装所述水位计算显示模块、所述功率读取显示模块及所述开关控制装置，所述外壳的开口盖设有一可活动且设有读数窗口的面板；所述水位计算显示模块与所述功率读取显示模块各设有一显示元件，所述显示元件自所述读数窗口显露。本发明用于基坑井点降水的监测系统的更进一步改进在于，所述终端设备的外壳上设有电源指示灯及故障指示灯；所述电源指示灯与所述开关控制装置连接，用以显示所述终端设备的电源开关状态；所述故障指示灯与所述水位计算显示模块及/或所述功率读取显示模块连接，用以警示所述水位计算显示模块及/或功率读取显示模块的运作异常状态。本发明用于基坑井点降水的监测系统的进一步改进在于，所述水位计算显示模块接收所述压强信号后，根据下式p＝ρgh计算获得所述水位数据；其中，p是由所述压强信号获得的井点内水的相对压强，单位为帕斯卡(Pa)；ρ是井点内水的密度，单位为公斤/立方公尺；g是常量，单位为9.8牛顿/千克；h是井点内水位，单位为公尺。此外，本发明另提供了一种用于基坑井点降水的监测方法，其方法步骤包括：在井点设置压力计，用以实时测量井点内固定高度的水压，获得井点内水压的压强信号；在井点底部设置抽水泵，用以实时测量所述抽水泵的功率，获得抽水泵的功率信号；将所述压强信号根据下式p＝ρgh计算获得所述井点内的水位数据；其中，p是由所述压强信号获得的井点内水的相对压强，单位为帕斯卡(Pa)；ρ是井点内水的密度，单位为公斤/立方公尺；g是常量，单位为9.8牛顿/千克；h是井点内水位，单位为公尺；将所述功率信号输出显示，用以换算获得所述抽水泵的抽水流量；根据所述水位数据及所述抽水流量监测调整基坑井点内的水位。进一步地，所述用于基坑井点降水的监测方法，是通过前述的用于基坑井点降水的监测系统的压力计及抽水泵测得所述压强信号及所述功率信号，以及通过所述监测系统的终端设备计算获得所述水位数据及功率数据。附图说明图1是本发明监测系统的井点布置第一实施例示意图。图2是本发明监测系统的井点布置第二实施例示意图。图3是本发明压力计的结构俯视示意图。图4是本发明压力计的结构正视示意图。图5是本发明压力计的结构侧视示意图。图6是本发明终端设备的外观结构示意图。图7是本发明终端设备的内部设置示意图。附图标记与部件的对应关系如下：10－钢管；11－安装口；20－抽水泵；21－送水管；30－压力计；40－终端设备；41－外壳；42－面板；421－读数窗口；422－合页；43－水位计算显示模块；431－测量信号线；432－显示元件；44－功率读取显示模块；441－测量信号线；442－显示元件；45－开关控制装置；46－电源线；47－电源指示灯；48－故障指示灯；50－管束；51－环形主体；52－密封容置部；53－自由端；54－调节螺栓。具体实施方式为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。请参阅图1至图7，本发明提供一种用于基坑井点降水的监测系统及其监测方法。如图1所述井点设有钢管10及设于所述钢管10底部的抽水泵20，所述用于基坑井点降水的监测系统包括所述抽水泵20、压力计30、终端设备40。其中：所述抽水泵20设置在所述钢管10底部，如图1、图2所示，所述抽水泵20具有一送水管21连接至所述钢管10外部，用以将井点内的地下水抽出井外。于本发明中，所述抽水泵20并用以输出一功率信号至所述终端设备40。所述压力计30用以测量所述井点内的水压并输出一压强信号。如图1显示井点布置的第一实施例，所述压力计30可以通过一管束50设置于所述送水管21靠近所述抽水泵20处，以完全浸置在地下水中的状态测量井内水压；如图2显示井点布置的第二实施例，是在钢管10靠近底部的管壁上开设一安装口11，通过将所述压力计30安装于所述安装口11上，以部分压力计30浸置于地下水中的状态测量井内水压。于本发明第一井点布置实施例中，如图3、图4及图5所示，所述管束50成形有开放的环形主体51，用以套置于所述送水管21表面；所述环形主体51的外侧成形有一密封容置部52，用以密封容置所述压力计30；所述环形主体51自所述密封容置部52两侧延伸成形有二自由端53，所述二自由端53之间通过调节螺栓54调节距离，以令所述环形主体51紧固于所述送水管21表面；所述水位计算显示模块43的测量信号线431穿置于所述钢管10内部以和所述压力计30连接。于本发明第二井点布置实施例中，所述压力计30外部较佳设有密封防水层，以确保压力计30在浸于水中环境时仍能够正常运作测量水压，所述水位计算显示模块43的测量信号线431密封地穿过所述防水层与压力计30连接。且所述压力计30可以通过其外部的密封防水层与所述钢管10的安装口11焊接结合。如图6、图7所示，所述终端设备40具有一外壳41用以安装一水位计算显示模块43、一功率读取显示模块44及一开关控制装置45，所述外壳41的开口盖设有一可活动且设有读数窗口421的面板42。于本实施例中，所述面板42通过合页422与所述外壳41枢接，以完成活动开阖的动作。所述面板42与所述外壳41的活动结合结构并不限于所述合页422也可以是其他本领域常见用以将面板活动地设置在外壳的结构。其中，所述水位计算显示模块43具有一测量信号线431与所述压力计30电信连接，所述压强信号通过所述测量信号线431输出至所述水位计算显示模块43，所述水位计算显示模块43接收并根据所述压强信号进行计算后，输出显示所述井点的水位数据。所述功率读取显示模块44具有一测量信号线441与所述抽水泵20电信连接，所述功率信号通过所述测量信号线441输出至所述功率读取显示模块44，所述功率读取显示模块44接收所述功率信号并输出显示所述抽水泵20的功率数据，所述功率数据用以供施工人员对照抽水泵20的操作手册换算获得所述抽水泵20的抽水流量；所述开关控制装置45用以控制所述终端设备40的电源开关，所述开关控制装置45具有一电源线46，供所述开关控制装置45与一电源(图未示)连接。此外，如图6、图7所示，所述水位计算显示模块43与所述功率读取显示模块44各设有一显示元件432、442，用以实时显示所述井点内的水位数据及功率数据，所述显示元件432、442自所述读数窗口421显露，以便于施工人员监测所述水位数据及功率数据。进一步地，为了确保本发明用于基坑井点降水的监测系统能正常运作，以提供确实且有效的实时监测数据，所述终端设备40的外壳41上另设有电源指示灯47及故障指示灯48；所述电源指示灯47与所述开关控制装置45连接，所述开关控制装置45与电源线46接通时电性控制所述电源指示灯47亮灯，用以显示终端设备40的电源开关状态。所述故障指示灯48可以设置一个或两个以上，用以与所述水位读取显示模块43、所述功率读取显示模块44或其他视实际需求增设的功能模块连接；具体地，所述水位读取显示模块43在接收到的压强信号出现异常时，可电性控制与其连接的故障指示灯48亮灯；所述功率读取显示模块44在接收到的功率信号出现异常时，可电性控制与其连接的故障指示灯48亮灯；借此，所述故障指示灯48通过亮灯与否，达到警示施工人员测量装置是否正常运作。于本实施例中，所述电源指示灯47可以设置为绿灯，所述故障指示灯48可以设置红灯，通过颜色的区分，以利施工人员快速辨别本发明用于基坑井点降水的监测系统的运作状态。以上说明了本发明用于基坑井点降水的监测系统的具体实施例。以下说明本发明用于基坑井点降水的监测系统的监测方法。具体地，本发明用于基坑井点降水的监测系统的监测方法步骤包括：在井点设置压力计30，用以实时测量井点内固定高度的水压，获得井点内水压的压强信号；在井点底部设置抽水泵20，用以实时测量所述抽水泵的功率，获得抽水泵20的功率信号；将所述压强信号根据下式：p＝ρgh计算获得所述井点内的水位数据；其中，p是由所述压强信号获得的井点内水的相对压强，单位为帕斯卡(Pa)；ρ是井点内水的密度，单位为公斤/立方公尺；g是常量，单位为9.8牛顿/千克；h是井点内水位，单位为公尺；将所述功率信号输出显示，用以换算获得所述抽水泵20的抽水流量；根据所述水位数据及所述抽水流量监测调整基坑井点内的水位。通过本发明前述用于基坑井点降水的监测系统及其监测方法，整个系统经由所述压力计30测得水位，并显示在终端设备40上，让施工人员可以准确、快速地根据水位的大小，选择是否增加抽水泵20的功率，达到实时且精准地监控地下水水位大小的有益技术效果。以下进一步说明本发明用于基坑井点降水的监测系统的测量原理。在不抽水的情况下，由于管内的流速很小，所以可以利用流体静力学解释本系统的工作原理。1755年，欧拉以平衡流体中取出的正六面体作为隔离体，经过微元分析，在外力平衡条件下得出了欧拉平衡微分方程式(1)：X-1ρ∂p∂x=0Y-1ρ∂p∂x=0Z-1ρ∂p∂x=0---(1)]]>式(1)中，X、Y、Z：分别代表x、y、z方向上地下水所受的单位质量力；ρ：表示地下水的密度；分别为x、y、z三个方向上的单位质量表面力；分别为三个轴向的压强变化率。将式(1)各式分别乘以dx、dy、dz相加后可得：dp＝ρ(Xdx+Ydy+Zdz)(2)式(2)中，dp：压强的全微分。将(2)式对仅受重力作用的静水积分即可得静水压强基本方程，式(3)：p＝ρgh(3)式(3)中，p：相对压强。先由压力计30测出相对压强，最后由水位计算显示模块43中预先写入式(3)的电路板计算出水位h。是以，本发明通过前述用于基坑井点降水的监测系统及其监测方法，经由在井内设置压力计，将水压变化转换为地下水水位的变化，以及在井外设置终端设备，用以测量抽水泵功率的变化并显示测得的水位及功率数据，解决了人工测量水位导致的技术问题，达到提供一种设置精简、测量数据精准的用于基坑井点降水的监测系统，具有高效率控制地下水水位变化，并大幅节约人力物力，提高设备的工作效率等有益技术效果。以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3