一个成熟的行业: 地下水监测的演变

地下水科学家和工程师在试图使数据收集更安全，更高效时面临着独特的障碍。地下水监测通常需要前往偏远，难以接近的地点。然后，设备需要部署在地下，遥不可及。而这仅仅是个开始.开发解决行业挑战的技术需要准确性、精确性和创新性。我们与技术顾问亚当·霍布森 (Adam Hobson) 坐了下来，他是现场的常驻地下水专家，讨论了地下水监测如何从劳动密集型的人工测量转变为自动化的，今天的高分辨率数据收集。

现场:带我们回到起点。在Insitu建立时，地下水监测是什么样的？

亚当·霍布森:直到19 70年代和80年代，地下水主要是通过使用胶带进行手动测量来测量的。人们每次想知道水位是多少时，都需要到井里用胶带测量水位。还有其他方法，如浮子和起泡器，今天仍在使用。它们仍然被认为是准确的方法，但它们不像潜水压力传感器那样容易使用。

现场:人们使用什么类型的传感器？

亚当·霍布森:大多数压力传感器是带有压力传感器和温度传感器的仪器，但没有电池，也没有数据记录。现场有一种称为PXD的方法，该世代的许多水文地质学家都熟悉。尚未开发带有压力传感器，数据记录器和电源的一体式软件包。但如果你不想使用水平尺，潜水压力传感器是一种选择。一旦开发出来，事情的数字方面就真正起飞了。

现场:当时是什么样子？

亚当·霍布森:1976年，切斯特·麦基 (Chester McKee) 在美国怀俄明州拉勒米 (Laramie) 的地下室开始了现场工作，为现场铀矿开采行业提供咨询和产品支持。他想要一种方法，可以一次看到大面积上的多口井，并创造了HERMIT。

隐士是一个数据记录器和电池，坐在表面，并提供一个集线器连接到多个pxd。McKee正在开发我之前提到的全能单元，但他还没有完成。同时，传感器需要从地面供电，所有数据都需要存储在地面上。因此，您将在每个井中从PXD运行电缆，并在地面上创建这个大网络，连接到集线器 HERMIT这将编程所有的压力传感器到一个数据记录器。

In-situ的广告。

亚当·霍布森:这是现场开始进入软件开发的地方，因为您需要一个接口来处理和分析您的数据。我们从Win-Situ开始。您将通过笔记本电脑连接到HERMIT，并且您将有一个界面可以进入并处理PC上的数据。但同样，当你在野外，用你的电脑连接到HERMIT。这不是你可以远程访问的遥测设备。

现场技术人员使用仪器监控油井。

现场:当时的遥测是什么样的？

亚当·霍布森:遥测存在，但它并不常见或负担得起。电子解决方案很麻烦-大型机柜，太阳能电池板和大电池可以长时间为电子设备供电。它们的安装和维护成本很高，而且项目通常没有足够的空间或资源来建造这种基础设施。我们不是一个个创建遥测技术的人，但我们希望使我们的单元易于设置和连接，以扩展对这种监控的访问。

现场:但我们是**创建所有功能于一体的数据记录器。那是什么时候发生的？

亚当·霍布森:是的，麦基在1989年推出了一体式数据记录器/压力传感器/温度传感器。它还没有被称为TROLL4000，但它本质上是我们今天使用的相同技术。TROLL4000是一次有人在一个仪器中安装所有这些功能，并使其足够小，可以在井中部署。

现场:是什么启发了切斯特·麦基开始开发这些乐器？

亚当·霍布森:很多公司设计一个产品，然后试图找到一个应用程序来销售它-这不是我们。切斯特·麦基在野外工作。他看到了水文地质学家面临的挑战，并开发了技术来满足这些需求。近50年后，我们继续采取这种方法。

现场:多功能于一体的记录仪如何改变地下水数据采集？

亚当·霍布森:独立数据记录器真正彻底改变了行业。突然之间，您可以收集更频繁的读数，因为您不必每次要测量水位时都要派人到现场。我可以部署我的记录器一次，而不是每三个月进行一次测量，并将其设置为每15分钟读取一次，而无需返回那里。它提高了我们收集基线数据和了解短期和长期趋势的能力。而且，您可以获得更好的空间覆盖范围，因为您不受电缆长度或数据记录中心距离的限制。

因此，人们可以收集更频繁的读数并获得更好的空间覆盖，而不必派人到现场。这不仅节省了金钱和时间，而且还大大改善了从事这项工作的人的健康和安全。有时部署只是在路上，但有时他们在危险或难以进入的区域。独立的数据记录器 -- 以及后来的远程监控 -- 意味着人们不必把自己置于危险的境地。

连接到PXD

现场:随着遥测技术变得更容易获得，这进一步提高了效率和安全性。

亚当·霍布森:没错.当井内遥测技术发展时，您几乎可以在世界任何地方将数据传送到您的计算机。这样效率更高，可以更好地了解水位和水质的变化。

现场:你还没有提到水质。水质监测何时进入地下水空间？

亚当·霍布森:在19 80年代和90年代，人们开始更加关注地下水污染和水质。随着技术开始支持更高频率的数据收集和远程数据收集，人们开始对收集基线数据感兴趣，以了解自然条件和长期环境变化。

地下水位和质量会迅速变化。如果你每年只出去测量四次，你会得到地下水的总体趋势。但了解这些变化如何影响长期趋势需要高分辨率数据，这意味着高频数据。

高频数据对于其他应用也很重要。含水层测试和地下水采样尤其需要快速表征。您能够足够快地处理数据，以使其对该应用程序有用。因此，这些工具的进步提高了地下水监测所有领域的效率。

现场:这些进步如何影响专业人士？

亚当·霍布森:专业人士提前适应以前不存在的技术。水文学家和水文地质学家不是电气工程师。没有人在学校接受过电子方面的培训，因为他们还不存在，或者他们还没有建立足够的教育项目。所以，很多都是自学的。

这就是现场需要使设备和遥测易于使用的地方。我们想让它容易与我们的设备接口，所以你可以介绍一种新的记录器或遥测设备，并得到它和运行的同一天。我们的使命是创造具有成本效益和可访问的设备。

现场:今天，我们看到了软件方面的需求。

亚当·霍布森:是的，这是我们在改进技术时造成的问题。当你扩大了你的程序，扩大了你的空间覆盖范围，增加了你的记录间隔，突然你有了所有这些新的数据，你都能够管理它。需要易于使用的软件和数据管理程序来匹配我们仪器的功能。技术的实用性不仅来自仪器，还来自您用于与之交互的软件和附件。

在这方面，现场确实突破了极限。我们创建了我们的移动应用程序vustitu，并提供了各种工具来帮助进行含水层测试，地下水采样，校准，设置等，因此，任何人都可以用一点点知识来编程我们的一种仪器。去年，我们将该应用程序连接到HydroVu，因此您的数据文件会自动存储在云中。为了使数据收集有意义，您需要强大的平台来管理这些数据。所有这些考虑因素紧紧结合在一起，以更有效地监测地下水和水位。

现场:您如何看待未来地下水技术的发展？

亚当·霍布森:我认为我们将继续看到软件方面的发展，使访问和管理大量数据变得更加容易，并分析数据。传感器可能不会改变很多。它们可能会变得更小，更准确，更节能。但总体概念将保持不变。有时基本原则并没有真正改变，但是我们处理数据的方式可以改变。