分布式電導率監(jiān)測儀在海水入侵災害中的應用

　　摘要：設計了一個基于分布式電導率電極結構的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并將其應用于海水入侵監(jiān)測中;以LPC2378嵌入式處理器為核心，搭配相應的存儲芯片和外圍功能芯片，組成系統(tǒng)的硬件部分;以自動控制和電導率換算算法為核心，進行相應硬件模塊的驅動程序開發(fā)與系統(tǒng)應用程序的編制，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)應用于河北省秦皇島市北戴河、南戴河地區(qū)監(jiān)測中，實踐證明，分布式電導率監(jiān)測儀符合設計指標，性能可靠，安裝簡便，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)應對海水入侵主要以監(jiān)測、預防為主，布設了一定數(shù)量的地下水觀測孔來監(jiān)測海水入侵，用測繩測量水位，取水化驗確定含鹽量等方法監(jiān)測海水入侵狀況，這種方法實施時工作量大，過程繁瑣，數(shù)據(jù)處理準確度差。本文提出的分布式電導率監(jiān)測儀，通過對海水入侵觀測井內(nèi)不同深度的井液的電導率數(shù)值的采集，利用水的電導率與含鹽量成線性關系，根據(jù)電導率數(shù)值與電極所在的井深，確定咸淡水的分界情況，方便、快捷、準確地完成對海水入侵狀況的監(jiān)控，相對于傳統(tǒng)方法具有很大的優(yōu)越性。

　　整體結構

　　分布式電導率監(jiān)測儀由主機、電纜、分布式測量電極組成。在一個觀測井內(nèi)布設30個測量電極，電極間距1米，每一個電極通過繼電器連接在主機的數(shù)字量輸出引腳。主機在定時時間到后控制30個繼電器按順序分時通斷30個電極，通過ADC采集的數(shù)據(jù)存入主機的存儲器，在后續(xù)處理中以曲線形式表達監(jiān)測效果，分布式電導率監(jiān)測儀體系結構如圖1所示。　　

　　硬件系統(tǒng)設計

　　本系統(tǒng)硬件部分包括主控單元及數(shù)據(jù)采集與存儲部分、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的可擴展的嵌入式工控主板，擁有CF卡接口、ADC、獨立實時時鐘，具有MiniISA總線接口，通過該接口可以擴充符合MiniISA總線規(guī)范的數(shù)據(jù)板卡，體系結構如圖2所示。