分布式电导率监测仪在海水入侵灾害中的应用

摘要：设计了一个基于分布式电导率电极结构的野外数据采集系统，并将其应用于海水入侵监测中;以LPC2378嵌入式处理器为核心，搭配相应的存储芯片和外围功能芯片，组成系统的硬件部分;以自动控制和电导率换算算法为核心，进行相应硬件模块的驱动程序开发与系统应用程序的编制，组成系统的控制软件与数据处理成图的软件部分;目前该系统已经应用于河北省秦皇岛市北戴河、南戴河地区监测中，实践证明，分布式电导率监测仪符合设计指标，性能可靠，安装简便，非常适合于野外工作的要求。

引言

海水入侵是由于陆地地下淡水水位下降而引起的海水回灌侵染地下淡水层的自然现象，近年来我国沿海地区海水入侵淡水含水层的现象屡屡发生，从北向南涉及辽宁、河北、天津、山东、广西、海南等多个省份，其中，环渤海地区海水入侵发展尤为迅速，平均每年增加62平方千米。目前国内应对海水入侵主要以监测、预防为主，布设了一定数量的地下水观测孔来监测海水入侵，用测绳测量水位，取水化验确定含盐量等方法监测海水入侵状况，这种方法实施时工作量大，过程繁琐，数据处理准确度差。本文提出的分布式电导率监测仪，通过对海水入侵观测井内不同深度的井液的电导率数值的采集，利用水的电导率与含盐量成线性关系，根据电导率数值与电极所在的井深，确定咸淡水的分界情况，方便、快捷、准确地完成对海水入侵状况的监控，相对于传统方法具有很大的优越性。

整体结构

分布式电导率监测仪由主机、电缆、分布式测量电极组成。在一个观测井内布设30个测量电极，电极间距1米，每一个电极通过继电器连接在主机的数字量输出引脚。主机在定时时间到后控制30个继电器按顺序分时通断30个电极，通过ADC采集的数据存入主机的存储器，在后续处理中以曲线形式表达监测效果，分布式电导率监测仪体系结构如图1所示。　　

硬件系统设计

本系统硬件部分包括主控单元及数据采集与存储部分、电极选择部分、电极供电部分。

主控单元及数据采集与存储部分

使用EPC-2901工控板做为主控单元，该工控板是基于32位ARM7处理器LPC2378的可扩展的嵌入式工控主板，拥有CF卡接口、ADC、独立实时时钟，具有MiniISA总线接口，通过该接口可以扩充符合MiniISA总线规范的数据板卡，体系结构如图2所示。