地熱井分布式光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)

技

術

方

案

   北京鴻鷗成運儀器設備有限公司

1.1概述

相對于以上傳統(tǒng)的供暖方式來說,，地熱能供暖在滿足人們供暖需求的同時不會對環(huán)境造成污染這也是國家大力推廣發(fā)展的原因之一,。地熱井供暖是指通過打地熱井，抽取地下熱水并用于供暖系統(tǒng),，地熱井供暖的優(yōu)勢在于清潔,、環(huán)保、舒適,，因為深層地下水有自己的循環(huán)系統(tǒng),，水被采上供暖，再循環(huán)到地下,，整個過程是沒有消耗的,，理論上可以無限再生。符合低碳環(huán)保,、節(jié)能減排的環(huán)境建設要求,。

地熱井供暖還有一些工藝需要完善，比如尾水排放的溫度過高,，造成了資源的浪費,，因此，地熱井的溫度實時監(jiān)測尤其重要,。分布式光纖測溫系統(tǒng)*取代了傳統(tǒng)的熱電阻式傳感器,，解決了井下惡劣環(huán)境溫度監(jiān)測長期穩(wěn)定的需求。

二,、系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)采用了當今*光電技術,、通訊技術、微處理器技術,、數字化溫度傳感技術,。*設計的低溫、強電場,、潮濕環(huán)境運行技術,。該系統(tǒng)的開發(fā)研制均在天然氣采集區(qū)、熱力管道經多次反復試驗、攻關才得以完善,，完整安全地把數據傳送至監(jiān)測終端,。因此，該系統(tǒng)是一種高可靠性的溫度在線監(jiān)測系統(tǒng),。

本系統(tǒng)具有良好的計算機界面,、可顯示現場管道模擬圖，顯示傳感器所監(jiān)測的實際位置及所有管道的相關參數,，當運行中管道出現異常時,，顯示畫面及事故音響同時發(fā)出報警信號，可通過計算機的模擬圖上直接查看,，并能迅速準確地判斷出發(fā)生故障的實際位置,，很大程度地防止了更大的事故發(fā)生及提高了技術管理水平。本系統(tǒng)支持RS－485/RS－232和ETHERNET等標準通訊接口和通訊協議可與監(jiān)控室內網絡互連,。

2.1系統(tǒng)結構與說明

為保障被監(jiān)測管道的安全,，本系統(tǒng)采用技術*、性能*的線式光纖測溫系統(tǒng),，將感溫光纖敷設在熱力管道上，然后接入控制室的監(jiān)測解調儀上,，監(jiān)測解調儀將攜帶有溫度信息的光信號解調后就得到沿管道的分布溫度,。監(jiān)測解調儀通過通訊口將數據傳送到上位機，生成直觀的圖文畫面供用戶查詢?yōu)g覽,。下圖為系統(tǒng)簡圖：

系統(tǒng)總體性能指標

溫度測量范圍：-40℃—150℃（采用特殊光纖可擴展至800℃）

測溫長度：1000m,，2000 m，4000m,8000m,，16000,長監(jiān)測距離20km

測溫精度：<±0.5℃

光纖通道：1,，2，4--128

定位精度：自由展開光纖：<1m,，光纖探頭：<5cm

采樣速率（空間采樣間隔）：100MHz （1.0m）

光纖接口：FC/APC

測溫光纖：多模62.5/125

測量時間：<10s/周期,、<15s/周期、<20s/周期

數據接口：RS232,RJ45(網口)

要求測溫光纖損耗：<1dB/km @ 1550nm

電源：220V, 50Hz

主機工作環(huán)境：溫度0℃～60℃

              濕度<80%（無冷凝）

2.2系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)：

1,、傳感器與傳輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)應用*分布式光傳感技術,，通過光纖傳感器，將被測溫度量轉變成光信號,。由于從傳感器輸出的信號為光信號,，所以可以直接通過光纜進行遠距離傳輸。光纖良好的耐環(huán)境性能也為長期的安全監(jiān)控提供了可靠的保障,。

2,、數據采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)的功能：光纖傳感器所產生的光信號經光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監(jiān)控室的光纖監(jiān)測解調儀直接進行數字量識別并轉換為物理量，記錄的數據可以在計算機終端顯示,、記錄,、保存或直接進入監(jiān)測數據庫。

3,、監(jiān)測數據管理軟件系統(tǒng)

該系統(tǒng)的目的是根據各監(jiān)測項目的特點,，使各種不同類型的數據通過恰當的組織被有效地儲存起來。在保證必要信息儲存的前提下,，盡量減少數據冗余度,。該管理系統(tǒng)能方便地從數據系統(tǒng)中獲取數據，同時數據可以被不同用戶方便地調用,。

三,、系統(tǒng)參考標準

《線型光纖感溫火災探測器》GB/T 21197-2007

《工業(yè)產品使用說明書總則》GB9969.1

《數字計算機硬件測試》(ISA-RP55.1)

《工業(yè)控制設備及系統(tǒng)的端子板》(NEMA-ICS4)

《工業(yè)控制裝置及系統(tǒng)的外殼》(NEMA-ICS6)

《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ 116-87)

《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB 50116-98)

《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》(GB 50166-92)

《火災報警控制器通用技術條件》(GBJ 4717-93)

其它現行的相關國家和行業(yè)標準規(guī)范

四、監(jiān)測范圍及運行目標

4.1監(jiān)測范圍

采用線式感溫光纖對地熱井進行在線溫度監(jiān)測,。

五,、管道測溫解決方案

5.1設計原則

本設計依據國家關于火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范及工業(yè)自動化測控系統(tǒng)的設計技術規(guī)范，采用目前在工業(yè)界廣為使用并被證明是成功的分布式光纖測溫系統(tǒng),，以其結構*,、布線成本低、抗干擾能力強,、運行安全可靠,、擴充靈活方便的*性能，在投資費用合理的前提下,，實現管道泄漏時溫度差監(jiān)測功能,。實時監(jiān)測井下溫度，對溫度的異變及時進行預報,，及時發(fā)現隱患,，及時進行防范。

5.2方案說明

根據地熱井分布情況,，設計光纜安裝（參考方案）,，見下表：

5.2.1配置清單

5.2.2設計說明：

本項目需要地熱井1口，深度均是2500m,。

鋪設如下圖,。

全自動野外地溫監(jiān)測系統(tǒng)/凍土地溫自動監(jiān)測系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測溫系統(tǒng)/地熱普查/地溫監(jiān)測哪家好選鴻鷗

礦井測溫系統(tǒng)/礦建凍結法施工溫度監(jiān)測系統(tǒng)/深井溫度場地溫監(jiān)測系統(tǒng)

TD-016C型 地源熱泵能耗監(jiān)控測溫系統(tǒng)

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫,，淺層地溫在線監(jiān)測系統(tǒng),，分布式地溫監(jiān)測系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產企業(yè)，新能源技術安裝公司,，地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產業(yè)等單位設計,，通過連接我司單總線地熱電纜,，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統(tǒng),。歡迎各類單位以及經銷商詳詢,！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制,。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產品介紹】

    地源熱泵空調系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要,。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點,。較傳統(tǒng)的測溫電纜設計方法,，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響,、性價比高等優(yōu)點,，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤,。

   采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連,，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連,。 本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監(jiān)測,，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究,，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究,。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng),。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數據,，為優(yōu)化地源熱泵設計,、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值,。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點：

１．結構簡單,，一根總線可以掛接1-60根傳感器,，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣,，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊,，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器,，防護等級達到ＩＰ６８,，可耐壓力高達5Mpa. 

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結：高性價格比,，根據不同的需求,，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題,，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

   本系統(tǒng)技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器,，測井深：1000米,，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能： 

1,、溫度在線監(jiān)測 

2,、 報警功能 

3、 數據存儲 

4,、定時保存設置

5,、歷史數據報表打印 

6、歷史曲線查詢等功能,。

【技術參數】

1,、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度： 正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3,、分  辨 率： 0.1℃

4,、采樣點數： 小于128

5、巡檢周期： 小于3s（可設置）

6,、傳輸技術： RS485,、RF(射頻技術)、GPRS

7,、測點線長： 小于350米

8,、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年 

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10,、工作濕度： 小于90%RH

11,、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力,，使用時,，請按以下方法操作與使用：
1． 使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護,。
若置與U形管外,，請小心操作，做好電纜防護,，防止在安裝過程中電纜被劃傷,，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置,，因溫度為緩慢變化量,，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量,。
3. 電纜采用三線制總線方式,，紅色為電源正,，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負,，蘭色為信號線,。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點,，實際使用應該限制在150個節(jié)點以內,。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力，但總線不能短路,。
6. 系統(tǒng)供電,，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電,，當距離在500米之內,，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

地源熱泵空調系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要,。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性,。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。

   由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng),，硬件采取*ARM技術,；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性,、直觀明了,；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝,。目前該系統(tǒng)廣泛應用于地源熱泵地埋管,、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井,、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測,，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法：
　　為了實現地源熱泵系統(tǒng)的診斷,，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準,。在系統(tǒng)的設計階段,，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數,，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后,，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡,，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統(tǒng)的運行效率,。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準,。
　　首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析,，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置,、朝向,、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件,，計算出該區(qū)域全年供暖,、制冷的負荷，我們根據該負荷,，選擇合適的系統(tǒng)配置,，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運行過程中土壤溫度的變化情況,，得到初始土壤溫度標準曲線,。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況,，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度,，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,，對建筑物進行供熱和供冷,，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數,，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要,。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性,。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點,。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的數字總線式測溫電纜因為接線方便,、精度高且不受環(huán)境影響,、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測,，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤,。

   為方便研究土壤、水質等環(huán)境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量,，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井,，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井,，要放12路線PT100傳感器,。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭,，則所需線材要1500米,，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀,，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計,，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元,，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測溫精度，但對模擬量數據采集,，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數,，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫,，能夠做到0.5度的精度,，則是非常不容易。針對這一需求,，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統(tǒng),。礦井深部地溫監(jiān)測，地源熱泵溫度監(jiān)測研究,，地源熱泵溫度測量系統(tǒng),，淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析：
   傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻,、PT100或PT1000作為溫度敏感元件,，因其是模擬量，要對溫度進行采集,，若需較高精度,，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時,，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大,，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式,，并需定期對溫度進行校正,。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜,，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾,，其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差,，會受環(huán)境及時間的影響較大,。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環(huán)境往往存在電場,、磁場等不確定因素,，這些因素會對電信號產生較大的干擾,，從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，每年需要進行校準,，因而它們的使用有很大的局限性。

    北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的總線式數字溫度傳感器,，具有防水,、防腐蝕、抗拉,、耐磨的特性,，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部,，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別,，無需校正，因數據傳輸采用總線方式,，總線電纜或傳感器外徑可做得很小,，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢,。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫,、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器,，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號,，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上,，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能,。

地源熱泵大數據監(jiān)控平臺建設

一、系統(tǒng)介紹

1,、建設自動監(jiān)測監(jiān)測平臺,，可監(jiān)測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度,、

壓力,、流量；系統(tǒng)空調側和地源側溫度,、壓力,、流量；熱泵機組和水泵的電壓,、電流,、功率、

電量等參數,；地溫場的變化等,，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測，異常情況預

警，做到真正的無人值守,?？蓪岜孟到y(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價,，為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數據指導依據,。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監(jiān)測數據及變化曲線,；

3）室外環(huán)境溫度數據及變化曲線,；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力,、流量等監(jiān)測數據及變化曲線,；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力,、流量等監(jiān)測數據及變化曲線,；

6）機房內用電設備的電流、電壓,、功率,、電能等監(jiān)測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監(jiān)測數據及變化曲線,；

8）能耗綜合分析,、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2,、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經安裝自動監(jiān)測設備的地熱井實施自動監(jiān)測的數據分

析展示,，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫,、流量實施傳輸分析,，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監(jiān)管,，有地熱井運行的穩(wěn)定性,。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線,；

3）開采井井內水位監(jiān)測及變化曲線,；

推薦產品如下：

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地熱管理系統(tǒng)（geothermal management system）是為實現地熱資源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地熱監(jiān)測產品系列介紹：

1.0-1000米單點溫度檢測（普通表和存儲表）／0-3000米單點溫度檢測（普通顯示,，只能顯示溫度,，沒有存儲分析軟件功能）

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測/高精度遠程地溫監(jiān)測系統(tǒng)（采集器采用低功耗、攜帶方便,；物聯網NB無線傳輸至WEB端B/S架構網絡,；單總線結構,，可擴展256個點；進口18B20高精度傳感器,，在10-85度范圍內,，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視（同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機——地熱資源監(jiān)測系統(tǒng)／地熱管理系統(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內溫度／壓力／能耗等多參數內容,，可實現物聯網遠程監(jiān)控,，24小時無人值守）

有此類深井地溫項目,，歡迎新老客戶朋友垂詢,！北京鴻鷗成運儀器設備有限公司

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