地下水（土壤）智能在线监测系统

Sensoil 方案描述

　　以色列Sensoil公司专门研究从地表到地下整个渗流区的水渗透和污染物运输过程进行实时连续的跟踪监测，依靠潜在污染区的目标区域中安装一套智能传感器和取样口。此设计用于形成一个监控站。长期管理地下生态学的同时，提供地下水流和污染物传输的基本信息。

　　该技术能够实现对地表与地下之间非饱和区域的水渗流和污染物迁移进行原位实时检测。在污染物到达地下水层之前提供预警信息，给客户及时采取补救措施提供依据。

       Sensoil 的一体化渗流区监控系统（简称“VMS”）专为监控气体和土壤的水文特性而设计。系统被插在一个柔性套筒内，这使它能够到达各类型土壤的深层，深度最高可达 100 米。该系统使用技术提取土壤中的孔隙水，利用多孔陶瓷材料从不饱和土壤中进行提取。该系统依靠的是成套的智能传感器和取样口。这些智能传感器通过倾斜的无套管钻孔安装在目标地点地下，提供整个渗流区水流和运输模式的基本信息。该系统能够实现对孔隙水化学成分和污染物浓度进行频繁取样。数据收集和分析技术可以用于污染物的早期探测、选定整治措施的优化、土石坝安全性的监控实施、矿石提取的效率的提高。

系统中包含的电子器件提供了有关样本源的提取位置、水流速度以及渗流区藏水量的时间变化的详细信息及所有数据能够连续联网获得，并将根据监测点现场的地质及水文条件，定制监测方案和系统，通过柔性探头提供液体在渗流层的实时迁移数据，获取污染物的迁移踪迹，速度、可能的污染状况等。如果一点污染发生，可及时预警并采取措施。防止污染物继续渗漏到地下水，同时能够准确的、定性并定量的追踪污染物的渗漏及对周边环境尤其是地下水的污染状况，即时准确的将监测数据提供给相关部门，制定切实可行的整改措施，尽量减少或杜绝因泄漏事故对周边环境和居民造成污染伤害，减少由此带来的社会经济损失。

所有数据能够连续联网获得。且在污染到达地下水之前，提出在线预警，该系统的研究初衷是为了科研项目研究使用，但现在已逐步推广至商业应用。至今都工作良好，为我们的客户提供了非常真实有效的数据。

       Sensoil的在线监控技术的发明者Ofer Dahan教授是本古里安大学内盖夫分院环境水文与微生物学系的教授，著名的水文学家，并在不劳斯坦研究院沙漠研究所、扎克伯格研究所任职。Ofer教授以及他率领的研究科室人员为我们的技术提供全过程的技术支持。

Figure 1. Schematic illustration of the monitoring system

Sensoil 系统构成

1. VMS柔性套筒

由TPU聚氨酯(埃雷兹热塑性)0.5毫米厚织物制造而成。,其监测单元,将采用安装在直径在15cm（6英寸），3米长的钻孔内，孔与垂直方向成35 o角。柔性套筒将包含主机的所有监控单元、所有的电线和导管。

Figure 3: Monitoring sleeve through its construction phases

2.含水量传感器部分(FTDR)

灵敏的时域反射计(FTDR)传感器将用于安装在VMS柔性套筒上。FTDR传感器将遵循的通用结构设计,（Dahan教授 2007,2008出版）。然而,其操作系统基于的电子设备，每个TDT含水量传感器都将作为一个灵活的虚拟机单位， FTDR波辅助线带有聚氨酯涂层。

3.包气带取样口（VSP）

根据包气带的物理机理,能够抽取孔隙水的包气带取样口是基于创建液压沉积物孔隙水之间的连续性和采样单元。类似于标准的张力计和吸盘，通过细孔媒介实现液压的连续性，,如陶瓷单元和疏松的多孔介质。VSP技术操作通过一组小直径毛细管道和控制阀门。按150毫升取样量设计的包气带采样口本体是由聚丙烯单元、,多孔陶瓷单元、尼龙管、石英粉组成。包气带采样口安装在VMS套筒内。

4.控制系统

控制面板将被安装在一个标准的防老化的电气柜里。Acclima数据记录器收集所有含水量的数据，并集合地面取样系统。

规格参数

VMS一条套筒

1. 系统包含一条4米长的VMS 柔性套筒,安装在直径为15CM与垂直方向成35度角的4米长的倾斜钻孔内。

2. 柔性套筒长度方向共有3个取样口单元和3个含水量传感器单元。

3 .含水量传感器单元由20cm长的传感器和柔性波传导单元构成。

4. 取样口单元按150毫升取样量设计,本体是由聚丙烯单元、,多孔陶瓷单元、尼龙管、石英粉组成。

5. 控制单元是一个 100x80X30 (H, W, D) cm控制面板，安装于地面之上的控制箱内，内含外置取样单元，以及水力数据记录读取单元。

6.　参数见下表1：

注：该系统是由分布于不同深度的监测单元组成，每一个监测单元是由土壤水含量传感器，土壤孔隙水取样口组成，用来监测土壤体积水含量和采集土壤孔隙水。

第一部分：地面控制系统

   　 该系统由防老化控制柜和控制面板组成。控制面板将被安装在一个标准的防老化的电气柜里。Acclima数据记录器收集所有含水量的数据，并集合地面取样系统。

   　 该控制柜严格按照户外使用标准，进行了防老化处理。如果工作现场具有腐蚀性，该系统还可选取与地下系统分体安装的形式，将该控制箱安装与特定的可有效隔离腐蚀性的空间，距离可控制在50米范围内。

第二部分：地面取样系统

       该系统由压力表、取样口手动开关阀、取样口、引水毛细管、取样瓶等组成。根据地面与地下的真空压力差将地下液体通过地下取样单元，经毛细管，泵到取样瓶中。同时该系统还可以通过压力差将地面液体引到地下，用于清洗取样单元或进行液体灌注实验，以及取样系统功能测试。

     地面采样瓶可根据实际需求选取相应材质的容器，不使用塑料瓶，选择耐烃类溶剂材质制作的取样容器。

第三部分：地下在线监测部分的柔性套筒

      该系统包含一条3米长的柔性套筒，安装在直径为15CM与垂直方向成35度角的3米长的倾斜钻孔内。柔性套筒长度方向共承载有3个取样口单元和3个含水量传感器单元。

      该系统由柔性套筒、取样毛细管、压力、含水量等传感线组成。主要负责地下监测数据的传输、地下液体取样传输。套管由TPU聚氨酯(埃雷兹热塑性)0.5毫米厚织物制造而成。其监测单元，将采用安装在直径在15cm（6英寸），3米长的钻孔内，孔与垂直方向成35度角。柔性套筒将承载主机的所有监控单元、所有的电线和导管。

    　套管的材质和结构，决定了其耐腐蚀性能极佳，能够适应各种土壤地理环境，具备长期深埋地下的条件。安装时，套管内部要灌注特殊水泥浆，确保套管内外压力平衡。起到支撑钻孔内壁的作用，不会当含水量和地质结构变化时引起塌陷。

第四部分：地下在线监测传感单元

    灵敏的时域反射计(FTDR)传感器将用于安装在柔性套筒上。FTDR传感器将遵循的通用结构设计，（Dahan教授 2007、2008出版）。然而，其操作系统基于的电子设备，每个TDT含水量传感器都将作为一个灵活的虚拟机单位，FTDR波辅助线带有聚氨酯涂层。含水量传感器单元由20cm长的传感器和柔性波传导单元构成。

第五部分：地下取样单元（承载取样口、取样毛细管等）

       根据包气带的物理机理,能够抽取孔隙水的包气带取样口是基于创建液压沉积物孔隙水之间的连续性和采样单元。类似于标准的张力计和吸盘，通过细孔媒介实现液压的连续性，如陶瓷单元和疏松的多孔介质。

       技术操作通过一组小直径毛细管道和控制阀门。按150毫升取样量设计的包气带采样口本体是由聚丙烯单元、多孔陶瓷单元、尼龙管、石英粉组成。包气带采样口安装在套筒内。

第六部分：地下取样控制单元

第七部分：真空及密封系统

第八部分：监控终端

所有的地下监控信息的收集、传输、下载都经由控制终端。控制终端集中在地面控制面板内。