分布式電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)儀在海水入侵災(zāi)害中的應(yīng)用

　　摘要：設(shè)計(jì)了一個(gè)基于分布式電導(dǎo)率電極結(jié)構(gòu)的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于海水入侵監(jiān)測(cè)中;以LPC2378嵌入式處理器為核心，搭配相應(yīng)的存儲(chǔ)芯片和外圍功能芯片，組成系統(tǒng)的硬件部分;以自動(dòng)控制和電導(dǎo)率換算算法為核心，進(jìn)行相應(yīng)硬件模塊的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)與系統(tǒng)應(yīng)用程序的編制，組成系統(tǒng)的控制軟件與數(shù)據(jù)處理成圖的軟件部分;目前該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于河北省秦皇島市北戴河、南戴河地區(qū)監(jiān)測(cè)中，實(shí)踐證明，分布式電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)儀符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，性能可靠，安裝簡(jiǎn)便，非常適合于野外工作的要求。

　　引言

　　海水入侵是由于陸地地下淡水水位下降而引起的海水回灌侵染地下淡水層的自然現(xiàn)象，近年來我國沿海地區(qū)海水入侵淡水含水層的現(xiàn)象屢屢發(fā)生，從北向南涉及遼寧、河北、天津、山東、廣西、海南等多個(gè)省份，其中，環(huán)渤海地區(qū)海水入侵發(fā)展尤為迅速，平均每年增加62平方千米。目前國內(nèi)應(yīng)對(duì)海水入侵主要以監(jiān)測(cè)、預(yù)防為主，布設(shè)了一定數(shù)量的地下水觀測(cè)孔來監(jiān)測(cè)海水入侵，用測(cè)繩測(cè)量水位，取水化驗(yàn)確定含鹽量等方法監(jiān)測(cè)海水入侵狀況，這種方法實(shí)施時(shí)工作量大，過程繁瑣，數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確度差。本文提出的分布式電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)儀，通過對(duì)海水入侵觀測(cè)井內(nèi)不同深度的井液的電導(dǎo)率數(shù)值的采集，利用水的電導(dǎo)率與含鹽量成線性關(guān)系，根據(jù)電導(dǎo)率數(shù)值與電極所在的井深，確定咸淡水的分界情況，方便、快捷、準(zhǔn)確地完成對(duì)海水入侵狀況的監(jiān)控，相對(duì)于傳統(tǒng)方法具有很大的優(yōu)越性。

　　整體結(jié)構(gòu)

　　分布式電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)儀由主機(jī)、電纜、分布式測(cè)量電極組成。在一個(gè)觀測(cè)井內(nèi)布設(shè)30個(gè)測(cè)量電極，電極間距1米，每一個(gè)電極通過繼電器連接在主機(jī)的數(shù)字量輸出引腳。主機(jī)在定時(shí)時(shí)間到后控制30個(gè)繼電器按順序分時(shí)通斷30個(gè)電極，通過ADC采集的數(shù)據(jù)存入主機(jī)的存儲(chǔ)器，在后續(xù)處理中以曲線形式表達(dá)監(jiān)測(cè)效果，分布式電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)儀體系結(jié)構(gòu)如圖1所示?！　?/p>

　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)硬件部分包括主控單元及數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)部分、電極選擇部分、電極供電部分。

　　主控單元及數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)部分

　　使用EPC-2901工控板做為主控單元，該工控板是基于32位ARM7處理器LPC2378的可擴(kuò)展的嵌入式工控主板，擁有CF卡接口、ADC、獨(dú)立實(shí)時(shí)時(shí)鐘，具有MiniISA總線接口，通過該接口可以擴(kuò)充符合MiniISA總線規(guī)范的數(shù)據(jù)板卡，體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。