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臨沂市地熱井遠程動態監控系統的建設與應用

更新時間：2023-01-17　點擊量：1503

臨沂市地熱井遠程動態監控系統的建設與應用

推薦地熱井遠程動態監控系統/地熱井GPRS遠程監控系統

臨沂市地處沂沭斷裂帶，得天獨厚的地熱地質條件造就了豐富、優良的地熱資源。臨沂市被授予“中國地熱城"、“中國溫泉之城"稱號以來，始終堅持開發與保護并重，開源與節流并舉，在全省實現生產地熱井遠程動態監控全覆蓋。

　　１　開發利用現狀

　　臨沂市溫泉有２　６００多年的歷史，孔子曾在此沐浴。自２０世紀５０年代末，臨沂市對地熱資源進行系統研究，初步分析了地質構造、地層與地熱流體的關系，圈定了地熱異常范圍。目前，臨沂市發現地熱異常區４９處，總面積１　４１７．８５ｋｍ２，預計遠景地熱資源總量５．４×１０１８Ｊ，相當于１．８４億ｔ標準煤的產熱量①。

　　臨沂市共開鑿深層地熱井１９眼，地熱資源儲量已經備案的可采熱流體量共１７　０９９．４３ｍ３／ｄ，即６２４．１３萬ｍ３／ａ。湯頭、銅井、松山、許家湖４個已開發地熱田的年可采熱流體量為３９７萬ｔ，目前全市地熱資源利用企業１４家，２０１２年開采量１９３萬ｔ，年實際熱流體開采量占可開采熱流體量的４８．６％，熱流體量的保證程度較高。

　　２　系統建設

　　２．１　功能

　　臨沂市地熱井自動化遠程監控系統是通過采集地熱井水位、水溫、流量、壓力，對全市生產地熱井進行實時監控，為地熱資源主管部門對地熱資源的開發利用提供可靠數據，為制定合理限采計劃提供科學依據，為地熱礦產資源補償費的征收提供，幫助地熱開發利用企業制定合理的開發利用方案［１］。

　　２．２　設備

　　地熱井水位、水溫、開采流量的監測手段為自動化監測，流量計采用超聲波流量計，水位計采用擴散硅投入式，六芯中空導氣電纜，溫度計采用Ｐｔ１００管道插入式，測量精度為０．５％，采用７２０１控制模塊采集瞬時流量、累計流量、地下水位、水溫，結合電源控制柜控制溫泉井用電系統的通斷。采用

　　ＧＰＲＳ６１００傳輸模塊進行遠程測量、控制。

　　２．３　組成

　　硬件：服務器、數據專線、路由器等。

　　軟件：操作系統軟件、數據庫軟件、地熱井實時監控與管理系統軟件、防火墻軟件。

　　通信網絡：中國移動公司ＧＰＲＳ無線網絡。

　　測控終端：ＤＡＴＡ－９２０１地熱井遠程測控成套設備。

　　計量設備：流量計、水位變送器、溫度變送器、壓力變送器、水泵啟動柜。

　　圖１　整體結構圖

　　２．４　

　　地熱井遠程監控系統包括基礎數據、遠程監控、查詢、報表４個主要功能。

　　基礎數據：查詢縣區、用戶及熱井信息，密碼修改、個人設置等基本操作。

　　遠程監控：可以進行流量、熱量、費用設置，超過預設值系統會進行欠費報警，管理員進行禁止取水操作，電源控制柜將自動切斷地熱井用電系統，使其停泵。企業整改后通過允許取水操作恢復開泵。

　　查詢：可以對地熱井瞬時流量、累計流量、水位、水溫、壓力、設備狀態等進行整點列表式查詢或實時數據查詢。

　　報表：可以統計一個地區或單個地熱井一段時間內的取水狀態，可以生成年、月和日報表，并可以導出Ｅｘｃｅｌ表格，方便管理員進行統計。

　　系統數據庫設在山東省地質環境監測總站。

　　２．５　主要特點

　　該系統實現了全天候無人值守、自動監測水量、水溫、水位、水壓等數據，進行自動化監測監控管理；可設定地熱水開采超采量閥值，實現了自動報警和遠程控閘；監測數據可自動保存和傳輸到監測中心，能夠以報表、圖表等形式顯示在監測中心的計算機上［２］。

　　３　系統應用

　　臨沂市地熱井遠程動態監控系統已經應用于市、縣兩級國土資源管理部門的日常地熱業務管理。

　　全市９眼生產地熱井全部安裝該系統。主要應用如下：

　　隨時掌握水量、水溫、水位及水壓變化情況；每年年初根據上一年監測結果制定該年度限采計劃，下達溫泉企業；可以監視并治理超采；作為征收地熱礦產資源補償費主要依據；通過發現系統中異常數據多次及時發現或有效避免設備故障；定期匯總數據，結合水質監測結果繪制地熱水動態變化曲線圖（圖３），宏觀掌握地熱水變化情況。

　　該系統運行以來，因其提供信息采集匯總、數據動態更新、多功能方式查詢、統計等日常業務功能，以及系統安裝簡單，操作簡便，信息表現直觀，容易推廣使用等優勢，已經成為臨沂市管理地熱資源的有效工具。

　　以湯泉旅游區為例，該區的河東湯頭地熱田是臨沂市溫泉開發利用四個示范區之一，擁有溫泉開發利用企業１１家，并有３家在建，可利用地熱井４眼，采礦權人為湯頭溫泉開發中心。溫泉水管理以“統一供水、統一管理、統一收費"為原則，根據遠程監控系統監測數據，地熱資源開發管理處對溫泉開發企業下達年度開采計劃。采礦權人將溫泉水通過供水分配系統統一分配到溫泉利用企業，并收取水費。市國土局對采礦權人收取地熱礦產資源補償費［４］。

　　４　系統保障

　　為加強地熱資源遠程監控系統管理，臨沂市出臺了《臨沂市地熱資源遠程監控系統管理辦法》。結合當前臨沂市地熱資源管理工作的實際，對地熱資源遠程監控系統維護管理的責任主體、管理體制、地熱開發利用單位義務、監測數據統計及設備保護等問題予以了規范，是全省*個遠程監控系統管理辦法，*臨沂市地熱資源遠程監控系統管理的空白，對于確保監控系統規范化、程序化、制度化運行，科學開發利用和保護地熱資源，促進地熱資源可持續利用提供更加有力的保障。

　　５　結語

　　臨沂市地熱井遠程監控系統經過一年時間建設，兩年時間應用，建立并完善了測量地熱水溫度、流量、壓力、水位的技術手段，無論在管理方面還是在為企業服務方面都發揮了積極作用，已經顯示出保護地熱資源的科技優勢，節約資源成效顯著。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

地源熱泵分布式溫度集中測控系統

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TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

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

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，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。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測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統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、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩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測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

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，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

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，增強了系統的穩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，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 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測系統系統功能：

1、溫度在線監測

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. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，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】

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，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進行地溫監測，本系統的可靠性和穩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測方法：

為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，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是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，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，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統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，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統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的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩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。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：

傳統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、系統的精度差，會受環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的穩定性，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。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。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。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；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 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統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優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）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環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、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

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

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，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

臨沂市地熱井遠程動態監控系統的建設與應用

臨沂市地熱井遠程動態監控系統的建設與應用

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