摘要：随着我国地下水监测业务的发展及国家地下水监测工程项目的实施，地下水测站将大幅增加，对站点监测的实时性及准确性要求越来越高。

关键词：地下水位;监测仪器;质量检测

一、检测平台的创建与应用

1、规约符合性检测平台

①检测平台。检测平台包括计算机及报文规定专用检测软件，具有数据收发、查询、控制功能，实时显示及分析发送和接收的正确信息帧。可提取信息帧的分层信息，如链路层标志与功能码、应用层信息对象标识等，直观判断信息交换的正确性。GPRS接入方式为TCP/IP协议。

②受检仪器。依据检测要素，应能按报文规定要求处理和发送相关数据，实现相应功能。

③信道设备。包括GPRS通信信道、固定IP网络。受检仪器与检测平台通过GPRS信道交互信息，检测平台接收通信报文，并通过专用检测软件判断交换信息的正确性。

④检测范围。根据《国家地下水监测工程（水利部分）监测数据通信报文规定》要求，检测功能码。

2、实验室检测平台。实验室检测是检测仪器基本性能最重要的检测阶段，检测平台包括仪器精度、稳定性、环境适应性、外观结构、电源功耗、密封性能、测温误差、固态存储等指标的检测设备设施。

3、模拟野外比测平台。地下水位监测仪器模拟野外比测试验平台主要由以下装置构成：

①模拟野外地下水试验井。试验井全井采用钢管，井内水体与地下水完全隔离，并设置相应的注排水系统，采用井用潜水泵排水，人工改变水位，在试验井口设仪器升降装置。

主要技术指标：试验井井管为钢管，其内径450mm，井底封闭，通过配套的注排水系统控制水位;试验井深33m，井斜角小于2。;排水用井用潜水泵为单相井用潜水泵，额定流量2m3/h，额定功率0.37kW，扬程35m。

②压力式水位计水下部分升降装置。仪器升降装置由升降架、升降机、不锈钢钢丝绳、仪表架、线缆卷等组成，升降机通过不锈钢钢丝绳将放置压力水位计水下部分的仪表架放置在相应位置。

③标准水位测量设备（悬锤式水位计）。测量范围为50m;测尺为复塑钢尺，分辨力为1mm;示值误差符合钢卷尺国家标准Ⅱ级精度△=±（0.3+0.2 L）mm，L为长度值，单位为m。

二、监测仪器的质量评估理论与方法

监测仪器的质量评估应是一个综合评价过程，不同类型的仪器应有相应的要求。对于包括RTU在内的综合监测仪器，先必须通过数据传输规约符合性测试要求，浮子水位计必须满足实验室测试要求，压力水位计还应通过模拟野外比测试验，验证仪器的长期稳定性及可靠性。

对于产品质量的评定，所有通过试验的仪器应在所有关键试验项目中均通过试验，非关键试验项目最多允许有一项出现一般不合格情况（一般不合格是指当产品出现故障时，无需更换部件、零部件、修改软件，仅需现场简单处理即可恢复产品正常运行）。

需注意的是，模拟野外比测对压力式水位计是一项较复杂的评价指标，它全面验证了仪器的准确性、稳定性、可靠性。为此，提出了一套能真实反映综合监测仪器质量的技术指标，作为模拟野外比测的评价标准。技术指标为：①当地下水位埋深变幅为0～10m时，埋深测量的综合误差在±2cm以内，数据率为≥95%，综合误差在±3cm以内，数据率100%;②中心站接收到的数据无缺失，与固态存储数据一致。

三、检测关键技术与方法

1、稳定性试验。当前，市场上的压力监测仪器大多为陶瓷电容式压力传感器，通常采用双电容结构，具有稳定性高，蠕变、时间、温度漂移小等优点，这些指标对压力监测仪器非常重要，通常稳定性检测分为以下两种漂移检测：

①时间漂移。试验期间，被测水位计连续工作10d（水温变差≤±3℃），按每天采集6次，发送1次的模式，仪器投入时漂装置调试完后，检测人员通过水位测针读取装置中的标准水位值，在5min内连续测量三次，取平均值（最大值与最小值之差为≤0.5mm，若超过重新测量），同时，记录每台被测仪器的测量值作为初始测量值，并记录在附表中。在时间漂移试验的10d内，考虑到水面蒸发对标准水位值的影响，当检测人员通过水位测针读取装置中的水位变化时，每天9：00及15：00人工补水，保持装置内水位不变（水位变化不超过0.1mm）。在整个测试过程中，被测水位计的输出值被发送并存储到测试数据接收平台，被测水位计输出值与其初始测量值之差的最大值，为水位计在测试点的时间漂移测量误差。

②温度漂移。试验前，使用校准的温度计显示水温数据（在水面下1m处，确保标准温度与试验装置显示的温度差为≤0.5℃）。试验过程中，通过温度调节装置调节试验水温，将装置内水温由4℃单向改为40℃，取4、10、20、30、40℃等温度点附近温度进行试验，被测水位计连续工作。装置内水温在第一个测试点（4℃）稳定15min后，待装置内水位静置，通过水位测针读取装置中的标准水位值，在5min内取连续三次测量的平均值（最大值与最小值差为≤0.5mm，若超过重新测量），并记录每个被测仪器的测量值，作为初始测量值。考虑到试验中温度变化对水体体积（标准水位值）的影响，在每个试验温度点保持恒定15min后，检测人员通过水位测针读取装置中的水位变化，人工调节装置内水位，保证装置内水位不变（水位变化不超过0.1mm，三次测量，方法同4℃），并读取此时被测水位计输出值。被测水位计输出值与每次测量的初始值之差的最大值为温度测试点水位计的温度漂移测量误差。

2、模拟野外比测。在地下水位监测仪器模拟野外比测试验中，采用人工改变试验井水位、加速模拟试验环境变化方法，测量标准水位值及受检仪器测量值。标准水位值采用悬锤式水位计人工测量，对比测试井水位随机变化，水位变化率不大于60cm/min，被测仪器的测量值通过GPRS发送至测试数据接收平台，比测时间不少于60d，被测仪器在井内固定放置后的前2d，通过埋深测量值及标准水位值计算设定被测仪器综合测量误差的计算基值，通过对数据的分析处理，考核被测仪器的长期测量稳定性及可靠性。

四、检测技术的创新点

1、建立了完整的地下水位监测仪器质量控制检测平台。根据国家地下水监测项目要求，检测平台包括地下水位监测仪器的规约符合性检测、实验室检测、必要的模拟野外比测，能满足监测仪器各项技术指标的质量检测。过去此类仪器的检测是参照国家标准，通过常规检测设备和手段进行的，缺乏针对性。该平台的建设弥补了传统检测装置在过去未达到的测量范围或精度，针对压力式水位计搭建的长期模拟野外比测平台，从规约符合性检测到实验室检测，再到模拟野外比测，填补了地下水位监测仪器综合评价的空白。

2、提出一种新的质量评价关键指标。针对国家地下水监测项目，提出了质量评价的关键指标，如仪器精度、稳定性、环境适用性、功耗、固态存储指标等，为今后相关仪器国家标准的修订提供技术支持。同时，对压力式水位计的温度和时间稳定性检测方法进行了改进，使检测结果能更好地反映仪器的真实质量水平。

3、提出了地下水位监测仪器模拟野外比测试验方法。模拟野外比测法可考核仪器的长期稳定性和可靠性。因模拟野外比测是基于传感器+RTU的综合仪器，不仅对传感器的测量误差有要求，而且对数据的采集、传输和存储也有较高要求，是一个综合评价过程。因此，在模拟野外比测数据结果基础上，对各仪器数据进行统计分析，提出一套综合评价指标，评价指标同时涵盖了传感器、RTU和数据传输要求，具有一定全面、针对性、合理性。

参考文献

[1]姚永熙.水资源信息监测及传输应用技术[M].南京：河海大学出版社，2015：13-14.