本發(fā)明涉及了水質(zhì)監(jiān)測(cè)，具體涉及了一種隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，我國(guó)在隧道工程建設(shè)方面取得了巨大的成就，同時(shí)也帶來(lái)了在隧道運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的病害治理問(wèn)題。由于隧道的修建時(shí)間、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝和穿越地層的不同，部分山嶺隧道在施工后期或投入運(yùn)營(yíng)后會(huì)出現(xiàn)排水盲管結(jié)晶堵塞失效問(wèn)題，削弱了隧道排水系統(tǒng)的排水能力，導(dǎo)致隧道電路損壞、設(shè)備銹蝕、襯砌結(jié)構(gòu)滲漏水、凍脹開(kāi)裂等病害。由于隧道排水系統(tǒng)的隱蔽性，施工和運(yùn)營(yíng)階段無(wú)法及時(shí)感知排水系統(tǒng)病害信息，病害得不到及時(shí)、有效的整治。盲管是隧道排水系統(tǒng)的重要組成部分，也是地下水進(jìn)入水溝的最后通道，其堵塞狀態(tài)對(duì)于整個(gè)隧道排水系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

2、地下水流經(jīng)圍巖、初期支護(hù)后進(jìn)入盲管，攜帶了大量的陰陽(yáng)離子，在盲管口產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)作用形成結(jié)晶物，離子濃度是影響結(jié)晶物生成的重要因素。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盲管排水中的離子濃度，對(duì)于獲得盲管堵塞狀態(tài)具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。測(cè)試系統(tǒng)至少包括測(cè)試裝置、數(shù)據(jù)分析儀和數(shù)字采集儀，其中，測(cè)試裝置包括至少兩個(gè)電極傳感器探頭，電極傳感器探頭用于置于盲管水樣中將離子濃度形成的電勢(shì)差轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；數(shù)據(jù)分析儀與電極傳感器探頭數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)分析儀用于接收電極傳感器探頭的電信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析輸出相應(yīng)的電流信號(hào)，進(jìn)而儲(chǔ)存；數(shù)字采集儀與數(shù)據(jù)分析儀電連接，數(shù)字采集儀用于接收數(shù)據(jù)分析儀的電流信號(hào)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳?。本發(fā)明通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)能夠高效、實(shí)時(shí)獲取隧道盲管排出水中的離子濃度數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單，便于控制，環(huán)境適應(yīng)性高。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試系統(tǒng)，至少包括測(cè)試裝置、數(shù)據(jù)分析儀和數(shù)字采集儀；

4、測(cè)試裝置包括電極傳感器探頭，電極傳感器探頭用于置于盲管水樣中將離子濃度形成的電勢(shì)差轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

5、數(shù)據(jù)分析儀與電極傳感器探頭數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)分析儀用于接收電極傳感器探頭的電信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析輸出相應(yīng)的電流信號(hào)，進(jìn)而儲(chǔ)存；

6、數(shù)字采集儀與數(shù)據(jù)分析儀電連接，數(shù)字采集儀用于接收數(shù)據(jù)分析儀的電流信號(hào)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳恕?/p>

7、本發(fā)明提供了一種隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試系統(tǒng)，至少包括測(cè)試裝置、數(shù)據(jù)分析儀和數(shù)字采集儀，其中，測(cè)試裝置包括電極傳感器探頭，電極傳感器探頭用于置于盲管水樣中將離子濃度形成的電勢(shì)差轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；數(shù)據(jù)分析儀與電極傳感器探頭數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)分析儀用于接收電極傳感器探頭的電信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析輸出相應(yīng)的電流信號(hào)，進(jìn)而儲(chǔ)存；數(shù)字采集儀與數(shù)據(jù)分析儀電連接，數(shù)字采集儀用于接收數(shù)據(jù)分析儀的電流信號(hào)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳恕１景l(fā)明通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)能夠高效、實(shí)時(shí)獲取隧道盲管排出水中的離子濃度數(shù)據(jù)，為隧道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)單位提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，幫助其合理管理和應(yīng)對(duì)隧道水環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，為有效預(yù)防和減輕隧道盲管結(jié)晶病害提供簡(jiǎn)單可靠的途經(jīng)。

8、進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)分析儀中，將離子濃度的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的分析計(jì)算具體如下：

9、公式一，測(cè)量的離子濃度值與輸出電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

10、

11、公式一中，i—離子濃度對(duì)應(yīng)的輸出的電流值；

12、a—初始電流輸出值；

13、k—區(qū)間電流差值；

14、d—當(dāng)前測(cè)得的離子濃度值；

15、h—設(shè)定的輸出上限電流對(duì)應(yīng)的離子濃度值；

16、l—設(shè)定的輸出下限電流對(duì)應(yīng)的離子濃度值。

17、進(jìn)一步的，考慮到隧道內(nèi)的工作環(huán)境與地面環(huán)境不同，需要對(duì)電流輸出進(jìn)行溫度修正，修正公式為：

18、i′＝a+k′t；

19、公式二中，i′—溫度對(duì)應(yīng)的輸出的電流值；

20、a—初始電流輸出值；

21、k′—修正系數(shù)；

22、t—二次儀表所顯示的溫度值。

23、進(jìn)一步的，修正系數(shù)為0.16。

24、進(jìn)一步的，電極傳感器探頭包括傳感器模塊和信號(hào)處理電路，傳感器模塊和信號(hào)處理電路電性連接；或/和，數(shù)據(jù)分析儀包括微控制器模塊，微控制器模塊包括電連接的控制器和儲(chǔ)存器；或/和，數(shù)字采集儀包括無(wú)線通訊模塊。

25、進(jìn)一步的，控制器為stm32控制器。

26、進(jìn)一步的，無(wú)線通訊模塊包括無(wú)線傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)芯片cc2530。

27、進(jìn)一步的，測(cè)試裝置包括三個(gè)電極傳感器探頭，分別為的ca2+傳感器探頭、mg2+傳感器探頭和h+傳感器探頭。

28、進(jìn)一步的，測(cè)試系統(tǒng)還包括電源，電源分別與數(shù)據(jù)分析儀和數(shù)字采集儀電連接。

29、進(jìn)一步的，測(cè)試系統(tǒng)還包括便攜采集分析箱，測(cè)試裝置、數(shù)據(jù)分析儀和數(shù)據(jù)采集儀設(shè)置在便攜采集分析箱內(nèi)；便攜采集分析箱能夠與隧道盲管排水口連接。

30、便攜采集分析箱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，適應(yīng)隧道內(nèi)部較差的工作環(huán)境。

31、進(jìn)一步的，便攜采集分析箱內(nèi)設(shè)置有流通池，流通池能夠接收盲管水樣以及將盲管水樣排出便攜采集分析箱外；

32、至少兩個(gè)電極傳感器探頭間隔設(shè)置在流通池上并能夠與流通池中的盲管水樣接觸。

33、將盲管水引出過(guò)濾進(jìn)入流通池進(jìn)行測(cè)試，克服了傳統(tǒng)地下水監(jiān)測(cè)元件無(wú)法應(yīng)用于隧道盲管水監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)。

34、進(jìn)一步的，所述流通池的頂部間隔設(shè)置有孔位，電極傳感器探頭能夠插入孔位中固定并與流通池中的盲管水樣接觸。

35、進(jìn)一步的，測(cè)試系統(tǒng)還包括引流裝置，引流裝置用于分別與隧道盲管排水口和便攜采集分析箱連接；

36、引流裝置內(nèi)設(shè)置有過(guò)濾結(jié)構(gòu)，用于過(guò)濾掉隧道盲管出水中的雜質(zhì)。

37、引流裝置一方面能夠?yàn)楸銛y采集分析箱的安裝提供便利，另一方面，能夠有效除去水樣中的雜質(zhì)，使得測(cè)試效果更為準(zhǔn)確。

38、本發(fā)明的另一目的是為了提供利用上述測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行水樣離子濃度的測(cè)試方法。

39、上述的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試方法，包括以下步驟：

40、在隧道盲管排水口選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將傳感器探頭固定，并與盲管水樣接觸；

41、電極傳感器探頭與數(shù)據(jù)分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)連接；

42、數(shù)據(jù)分析儀與數(shù)字采集儀進(jìn)行電連接；

43、待隧道盲管的排水口的出水穩(wěn)定，接通電源，測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行。

44、本發(fā)明提供了隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試方法，包括在隧道盲管排水口選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將傳感器探頭固定，并與盲管水樣接觸；傳感器探頭與數(shù)據(jù)分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)連接；數(shù)據(jù)分析儀與數(shù)字采集儀進(jìn)行電連接；待隧道盲管的排水口的出水穩(wěn)定，接通電源，測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行。該測(cè)試方法操作簡(jiǎn)單，便于控制，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盲管出水的離子濃度，環(huán)境適應(yīng)性高。

45、進(jìn)一步的，隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試方法，還包括以下步驟：

46、在隧道盲管排水口選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)引流裝置接入便攜采集分析箱，盲管水樣流入流通池，將傳感器探頭固定在流通池上，并與盲管水樣接觸。

47、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

48、1、本發(fā)明提供了一種隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試系統(tǒng)，至少包括測(cè)試裝置、數(shù)據(jù)分析儀和數(shù)字采集儀，其中，測(cè)試裝置包括電極傳感器探頭，電極傳感器探頭用于置于盲管水樣中將離子濃度形成的電勢(shì)差轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；數(shù)據(jù)分析儀與電極傳感器探頭數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)分析儀用于接收電極傳感器探頭的電信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析輸出相應(yīng)的電流信號(hào)，進(jìn)而儲(chǔ)存；數(shù)字采集儀與數(shù)據(jù)分析儀電連接，數(shù)字采集儀用于接收數(shù)據(jù)分析儀的電流信號(hào)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳?。本發(fā)明通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)能夠高效、實(shí)時(shí)獲取隧道盲管排出水中的離子濃度數(shù)據(jù)，為隧道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)單位提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，幫助其合理管理和應(yīng)對(duì)隧道水環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，為有效預(yù)防和減輕隧道盲管結(jié)晶病害提供簡(jiǎn)單可靠的途經(jīng)。

49、2、本發(fā)明提供了隧道盲管出水離子濃度的測(cè)試方法，包括在隧道盲管排水口選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將傳感器探頭固定，并與盲管水樣接觸；傳感器探頭與數(shù)據(jù)分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)連接；數(shù)據(jù)分析儀與數(shù)字采集儀進(jìn)行電連接；待隧道盲管的排水口的出水穩(wěn)定，接通電源，測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行。該測(cè)試方法操作簡(jiǎn)單，便于控制，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盲管出水的離子濃度，環(huán)境適應(yīng)性高。