地熱井分布式光纖測溫監測系統

簡要描述：地熱井分布式光纖測溫監測系統*取代了傳統的熱電阻式傳感器，解決了井下惡劣環境溫度監測長期穩定的需求。本系統采用了當今*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、潮濕環境運行技術。該系統的開發研制均在天然氣采集區、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測終端。因此，該系統是一種高可靠性的溫度在線監測系統。

更新時間： 2024-09-11

所屬分類：地熱井分布式光纖測溫監測系統

型號：HO-D-2000

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詳細說明：

地熱井分布式光纖測溫監測系統

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境造成污染這也是國家大力推廣發展的原因之一。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，地熱井供暖的優勢在于清潔、環保、舒適，因為深層地下水有自己的循環系統，水被采上供暖，再循環到地下，整個過程是沒有消耗的，理論上可以無限再生。符合低碳環保、節能減排的環境建設要求。

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測尤其重要。分布式光纖測溫系統*取代了傳統的熱電阻式傳感器，解決了井下惡劣環境溫度監測長期穩定的需求。

二、系統簡介

本系統采用了當今*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、潮濕環境運行技術。該系統的開發研制均在天然氣采集區、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測終端。因此，該系統是一種高可靠性的溫度在線監測系統。

本系統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生故障的實際位置，很大程度地防止了更大的事故發生及提高了技術管理水平。本系統支持RS－485/RS－232和ETHERNET等標準通訊接口和通訊協議可與監控室內網絡互連。

2.1系統結構與說明

為保障被監測管道的安全，本系統采用技術*、性能*的線式光纖測溫系統，將感溫光纖敷設在熱力管道上，然后接入控制室的監測解調儀上，監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瀏覽。下圖為系統簡圖：

系統總體性能指標

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

主機工作環境：溫度0℃～60℃

濕度<80%（無冷凝）

2.2系統包含的子系統：

1、傳感器與傳輸系統

該系統應用*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。光纖良好的耐環境性能也為長期的安全監控提供了可靠的保障。

2、數據采集系統

該系統的功能：光纖傳感器所產生的光信號經光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監控室的光纖監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、保存或直接進入監測數據庫。

3、監測數據管理軟件系統

該系統的目的是根據各監測項目的特點，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。該管理系統能方便地從數據系統中獲取數據，同時數據可以被不同用戶方便地調用。

三、系統參考標準

《線型光纖感溫火災探測器》GB/T 21197-2007

《工業產品使用說明書總則》GB9969.1

《數字計算機硬件測試》(ISA-RP55.1)

《工業控制設備及系統的端子板》(NEMA-ICS4)

《工業控制裝置及系統的外殼》(NEMA-ICS6)

《建筑設計防火規范》(GBJ 116-87)

《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116-98)

《火災自動報警系統施工及驗收規范》(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標準規范

四、監測范圍及運行目標

4.1監測范圍

采用線式感溫光纖對地熱井進行在線溫度監測。

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施工及驗收規范及工業自動化測控系統的設計技術規范，采用目前在工業界廣為使用并被證明是成功的分布式光纖測溫系統，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測功能。實時監測井下溫度，對溫度的異變及時進行預報，及時發現隱患，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

序號	名稱	型號	數量
1	分布式光纖測溫主機（4通道）	HO-D-2000	1臺
2	特種測溫光纜（地熱井）井壁測試	HO-GL-120	2500米
3	特種測溫光纜（地熱井）井筒測試	HO-LL-120	2500米
4	分布式光纖測溫在線監測組態軟件		1個
5	工作站（工控機／顯示器）	610	1套
6	光纖終端盒	JCHL-A	1套
7	光纖接續盒	JCHL-B	2套

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

礦井總線分散式溫度測量系統方案

礦井分散式垂直測溫系統/地熱普查/地溫監測哪家好選鴻鷗

礦井測溫系統/礦建凍結法施工溫度監測系統/深井溫度場地溫監測系統

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；

地熱井分布式光纖測溫監測系統

1.1概述

二、系統簡介

2.1系統結構與說明

2.2系統包含的子系統：

三、系統參考標準

四、監測范圍及運行目標

4.1監測范圍

五、管道測溫解決方案

5.1設計原則

5.2方案說明

5.2.1配置清單

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