地质体多参数原位自动监测与数据传输系统研究

【摘要】： 地质体水微流速、含水率、温度、热导率、电导率五项参数分别反映了地质体的水热动态和电属性分布,对多种地质研究具有重要意义。目前,国内外尚没有能对这些参数同时进行监测的仪器。鉴于此,研制可对该五项参数动态变化规律同时进行监测的仪器系统就显的十分必要。主要目标是以固体的热传导方程和电磁波时域反射理论为基础,研制一套地质体多参数原位自动监测与数据传输系统。该系统可以现场原位自动监测地质体水微流速、含水率、温度、热导率、电导率五参数,在室内中心站通过无线传输模块可随时调用前端机存储器中的数据。结合特定地质体进行安装埋设方法和工艺研究,完成系统的野外安装运行。所涉及的关键技术包括:多参数复合式探头的研制;拥有定时、控制、高速数据采集、数据拟合、数据存储功能的前端机研制;数据反演算法研究与实现;数据无线传输模块的研制。通过对上述技术的综合集成,研制出了智能化的具有多参量同时监测、远程实时控制和易于便携等特点的地质体多参数原位自动监测系统。 研究工作的创新点、特色技术和主要成果,概述如下: (1)多参数复合式探头是本监测系统的一项重要特色技术。尤其是对热导率、微流速监测方法的研究,改变了该类参数没有检测仪器的现状。 (2)在保证满足高速、高精度、多参数数据采集和处理功能的前提下,实现了前端机的低功耗和便携式设计。 (3)实现了数据的无线传输和前端机的远程无线管理。 (4)对反演技术在地质体水热参数估算上应用作了研究,把解析和反演两种方法得到的数据进行了对比。 (5)结合特定地质条件对探头的安装埋设工艺进行了研究,提出了在该地质条件下的多参数复合式探头安装方法。 该监测系统的成功研制,填补了国内外的空白,使我国长期监测类仪器系统在技术上进入世界前列。