地下水封洞庫水幕孔自動注水系統技術方案

本實用新型專利技術屬于地下水封洞庫水幕孔注水技術領域，特別涉及一種地下水封洞庫水幕孔自動注水系統。集控單元通過控制線與若干個測控單元依次串聯，并在集控單元內設置主控計算機；同時，集控單元通過有線或無線網絡與上位機連接；測控單元內的水管段的一端與進水管連接，另一端與出水管連接；出水管的出口通過注水封孔栓塞與地下水封洞庫的水幕孔密封連接；所述測控單元內的水管段上沿水流方向依次設置電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器；各測控單元內的電磁閥、流量傳感器及壓力傳感器分別通過RS485通訊線與集控單元內的主控計算機連接。本實用新型專利技術實現了對水幕孔注水全過程的自動控制，控制準確度和測量精度高，且能夠對注水狀態遠程實時監控。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于地下水封洞庫水幕孔注水
，特別涉及一種地下水封洞庫水幕孔自動注水系統。
技術介紹
地下水封儲油洞庫，就是在穩定的地下水位以下開挖巖洞，且洞壁不襯砌，利用洞庫周圍巖體內的地下水壓力來封存油品。因此也可稱為不襯砌地下水封儲油洞庫，或地下水封儲油裸洞。地下儲油洞庫相對地上儲油庫(大多為地面鋼罐)，因其占地少、投資小、損耗少、污染小、運營管理費用低、安全性能高、裝卸速度快等優點，而在許多國家被廣泛采用。利用地下水壓力保持氣密性是地下水封洞庫能夠長期存儲油品的關鍵，這要求在儲油洞室上部的巖體中維持足夠厚度的裂隙含水層。地下水封洞庫一般修建在穩定地下水位以下且巖性較好的巖體中。洞室開挖前，地下水通過連通的節理裂隙滲透到巖層的深部并充滿巖層空隙。然而在開挖地下洞室中，地下水會通過連通裂隙涌入被挖空的洞室，引起地下水流失。在天然地下水補給不足時，為了防止地下水位下降，可以在儲油洞室上部開挖水幕巷道及水幕孔，通過水幕孔向巖體注水，對地下水回補，減少因開挖對地下水環境造成的破壞，保證儲庫水封條件。在施工期，必須按照要求的設計注水壓力對每個水幕孔持續注水，并記錄實際注水壓力和累計注水流量。此外，在進行水幕孔連通性試驗和氣密性試驗時，更需要對水幕孔注水進行準確控制和量測。然而，由于地下水封洞庫工程的建設在我國尚處于起步階段，目前對水幕孔注水的控制僅僅依靠人工手動調節注水管上的閥門開度，且使用普通民用水表和壓力表量測注水壓力和累計注水量，實際操作中誤差大，效率低，精確度低，常常出現注水過程失控的情況。至今還沒有成型的水幕孔自動化注水設備。
技術實現思路
本技術提供了一種地下水封洞庫水幕孔自動注水系統，能夠解決目前水幕孔注水設備簡陋、測量精度低、依靠人工控制誤差大、效率低下、且易出現注水過程失控的問題。本技術采用的技術方案為:集控單元通過控制線與若干個測控單元依次串聯，并在集控單元內設置主控計算機；同時，集控單元通過有線或無線網絡與上位機連接；測控單元內的水管段的一端與進水管連接，另一端與出水管連接；出水管的出口通過注水封孔栓塞與地下水封洞庫的水幕孔密封連接；所述測控單元內的水管段上沿水流方向依次設置電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器；各測控單元內的電磁閥、流量傳感器及壓力傳感器分別通過RS485通訊線路與集控單元內的主控計算機連接。所述控制線為四芯控制線。其中兩芯是RS485通訊線，另外兩芯是電源線。所述集控單元內部還封裝有蓄電池組、充電適配器和無線路由器，集控單元殼體上設置網絡接口、四芯接頭、外置天線、電纜接口；電纜穿過電纜接口與充電適配器連接，充電適配器的輸出端通過兩芯電源線分別與蓄電池組、無線路由器、主控計算機、四芯接頭連接；主控計算機通過網線分別與無線路由器及網絡接口連接，通過兩芯RS485通訊線與四芯接頭連接；無線路由器通過網線與外置天線連接。所述電纜與充電適配器之間設置斷路器。所述測控單元內部還封裝有I/O模塊和端子排，測控單元的殼體上設置輸入口四芯接頭和輸出口四芯接頭；輸入口四芯接頭、端子排、輸出口四芯接頭之間通過兩芯電源線串聯；I/o模塊通過兩芯RS485通訊線分別與電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器、輸入口四芯接頭、輸出口四芯接頭連接；端子排通過兩芯電源線分別與I/O模塊、電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器連接。所述測控單元的殼體上設置兩個金屬箍緊護套，進水管與出水管通過金屬箍緊護套固定于殼體上；進水管與出水管的自由端分別安裝快速接頭；進水管上安裝手動閥門。所述集控單元和測控單元均采用密封式結構，防護等級為IP65。所述進水管、測控單元內的水管段、出水管均為抗壓強度大于3兆帕的高壓水管。所述壓力傳感器的測量精度為0.0lMPa,流量傳感器的測量精度為0.lL/min。所述上位機包括遠程控制計算機及工業級掌上電腦。本技術的有益效果為:采用上述地下水封洞庫水幕孔自動注水系統，可以實現對水幕孔的自動化注水控制，控制準確度和測量精度比人工測控大大提高。使用遠程計算機，可以在洞庫外的中控室中遠程控制注水過程，并查看當前注水狀態，實現了對注水過程的實時控制與觀測。此外，本系統將主要元器件分別封裝于集控單元和測控單元中，使本系統能夠在惡劣地外部環境下運行，確保了系統可靠度。【附圖說明】圖1為本技術提供的水幕孔自動注水系統的結構示意圖；圖2為本技術所述系統中的集控單元的內部結構圖；圖3為本技術所述系統中的測控單元的內部結構圖。圖中標號:1-集控單元；2_測控單元；3_四芯控制線；4_手動閥門；5_注水封孔栓塞；6-遠程控制計算機；7_工業級掌上電腦；8_有線網絡；9_進水管；10_出水管；11-電纜；12_接地螺釘；13_斷路器；14_充電適配器；15_蓄電池組；16_主控計算機；17_無線路由器；18-網線；19_外置天線；20_網絡接口 ；21_兩芯RS485通訊線；22_兩芯電源線；23_四芯接頭；24-1/0模塊；25_端子排；26_電磁閥；27_流量傳感器；28_壓力傳感器；29_三通管；30-金屬箍緊護套；31_輸入口四芯接頭；32_輸出口四芯接頭；33_快速接頭。【具體實施方式】本技術提供了一種地下水封洞庫水幕孔自動注水系統，下面結合附圖和【具體實施方式】對本技術做出詳細的說明。如圖1所示，該地下水封洞庫水幕孔自動注水系統包括集控單元1、各個水幕孔處的測控單元2、注水封孔栓塞5、遠程控制計算機6。集控單元I的結構如圖2所示。集控單元I的外殼是一個IP65級的密封鋁制殼體，在地下洞庫施工過程中，濕潮、多塵、多爆破振動的惡劣環境下，能夠保護其內部密封的各種元器件。集控單元I內部封裝有蓄電池組15、充電適配器14、主控計算機16和無線路由器17，集控單元I殼體上設置網絡接口 20、四芯接頭23、外置天線19、電纜接口 ；電纜11穿過電纜接口通過斷路器13與充電適配器14連接，且電纜11的地線與接地螺釘12連接；充電適配器14的輸出端通過兩芯電源線22分別與蓄電池組15、無線路由器17、主控計算機16、四芯接頭23連接；主控計算機16通過網線18分別與無線路由器17及網絡接口 20連接，通過兩芯RS485通訊線21與四芯接頭23連接；無線路由器17通過網線18與外置天線19連接。主控計算機16是所述自動注水系統的核心控制部件，其內存儲了自動注水系統的控制程序、測控單元2內傳感器的配置參數和控制參數(包括注水目標壓力、數據采集時間間隔)，并將測控單元2采集的注水壓力和累計注水量數據存儲到本機的數據庫中。測控單元2的結構如圖3所示。測控單元2的外殼也是一個IP65級的密封鋁制當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
地下水封洞庫水幕孔自動注水系統，其特征在于，集控單元通過控制線與若干個測控單元依次串聯，并在集控單元內設置主控計算機；同時，集控單元通過有線或無線網絡與上位機連接；測控單元內的水管段的一端與進水管連接，另一端與出水管連接；出水管的出口通過注水封孔栓塞與地下水封洞庫的水幕孔密封連接；所述測控單元內的水管段上沿水流方向依次設置電磁閥、流量傳感器、壓力傳感器；各測控單元內的電磁閥、流量傳感器及壓力傳感器分別通過RS485通訊線與集控單元內的主控計算機連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：段云嶺，趙雪峰，馮金銘，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：新型
國別省市：北京;11