地热资源监测系统主要用于对地热资源的动态变化进行监测和管理,以确保地热资源的可持续利用。它通常由总控中心信息平台、地热自动化监测设备和通信网络构成,具备自动采集、存储、远程传输、数据展示、统计分析和预警等功能。
地热资源监测系统能够实时监测地热井的水位、水温、开采量、回灌量以及井口压力等关键数据,这些数据对于地热资源的开发和管理至关重要。通过对这些数据的分析,可以了解地热资源的储量和分布,评估地热资源的利用潜力,制定合理的开发利用方案,并避免过度开发导致的资源枯竭和环境污染。
一、环境适应性强:耐受地热特殊工况
1.抗腐蚀与防结垢设计
核心传感器(温度、压力、流量)采用耐腐蚀材质(如316L不锈钢、钛合金),部分关键部件喷涂防腐涂层(如聚四氟乙烯、陶瓷涂层),可耐受地热流体中高浓度矿物质(如氯离子、硫酸根离子)的腐蚀,避免设备因腐蚀失效(普通传感器在高矿化度环境下寿命通常缩短50%,该系统传感器寿命可延长至3-5年)。
针对地热流体易析出碳酸钙、硅垢的问题,监测井口加装高精度过滤器(滤网孔径≤1mm),传感器探头设计为光滑流线型,减少结垢附着;部分流量传感器(如电磁流量计)自带自动除垢功能(如定期低压反冲洗),避免结垢堵塞导致数据失真。
2.宽温域与高稳定性运行
系统可在-30℃~150℃的宽温度范围稳定工作,适配不同深度地热资源(浅层地温能10-20℃、中深层地热80-150℃)的监测需求;传感器温控模块采用PID闭环控制,在高温环境下(如120℃地热井口)仍能保持测量精度(温度误差≤±0.5℃,压力误差≤±0.2%FS)。
户外设备(数据采集终端、太阳能电池板)防护等级达IP65及以上,可抵御暴雨、沙尘暴、高温高湿等恶劣天气,避免雨水、灰尘进入设备内部导致短路,确保全年连续运行(年均故障率≤5%)。
二、监测参数全面:覆盖地热开发全流程
1.核心参数精准监测
涵盖地热资源开发关键参数,包括热储层参数(热储温度、压力、水位埋深)、流体参数(地热流体流量、温度、pH值、矿化度、主要离子浓度)、环境参数(井口周边土壤温度、大气温度湿度),可根据需求扩展监测项(如地热井套管应力、周边地下水水位),实现“从热储到地表”的全链条监测。
针对不同参数特性配置专用传感器:如温度用铂电阻传感器(PT1000,精度高)、压力用扩散硅压力传感器(抗过载能力强)、流量用电磁流量计(不受流体粘度、密度影响)、水质参数用在线水质分析仪(实时监测pH、电导率,数据更新频率≤1分钟),确保各参数测量精准。
2.时空连续性强
时间上支持高频次监测(最小采样间隔1分钟)与长期连续监测(可无间断运行≥1年),既能捕捉地热资源短期波动(如开采时压力骤降),也能记录长期变化趋势(如热储温度年度衰减),为地热资源储量评估、可持续开发提供长时序数据支撑。
空间上可实现多井联网监测,通过布设多个监测站点(如同一热田的生产井、回灌井、观测井),形成区域化监测网络,对比分析不同井位的参数差异,掌握地热资源在空间上的分布与流动规律(如热流体运移方向)。
三、数据传输与处理智能化:高效管控与风险预警
1.多链路数据传输,确保不丢数
采用“无线+有线”双备份传输方式:户外监测点优先用4G/5G/LoRa无线传输(适配偏远地区无有线网络的场景,传输距离可达1-10km),近城区或集中监测区用光纤/以太网有线传输(带宽大、延迟低,适合高频数据传输);若主链路中断,自动切换至备用链路(切换时间≤10秒),同时触发本地存储(数据采集终端内置≥16GB存储,可缓存3个月数据),恢复链路后自动补传,避免数据断连。
2.云端平台智能分析与预警
配套云端监测平台具备数据实时展示(动态曲线、数字仪表盘)、自动分析(如热储压力下降速率计算、流量异常识别)、报表生成(日报/周报/月报,支持Excel/PDF导出)功能,可自动对比监测数据与预设阈值(如压力低于安全值、温度异常升高),一旦超阈值,立即通过短信、APP推送、平台弹窗等方式报警(报警响应时间≤1分钟),提醒运维人员及时处理(如关停超采井、检修泄漏管路)。
部分系统集成AI算法,可基于历史数据预测地热资源变化趋势(如未来1年热储温度变化),为地热开发方案优化(如调整开采量、规划回灌方案)提供智能化建议,减少人工分析成本。
四、运维便捷与低功耗:降低长期使用成本
1.远程运维,减少现场工作量
支持远程控制与诊断:通过云端平台可远程调整传感器采样间隔、校准参数,重启数据采集终端;部分智能传感器具备自诊断功能(如检测探头是否故障、线缆是否断线),并将故障信息上传至平台,运维人员无需频繁到现场,仅需针对性处理故障(可减少70%以上的现场运维次数)。
模块化设计:传感器、数据采集终端、供电模块均为模块化组件,拆卸更换便捷(如传感器故障时,无需整体拆除设备,仅需更换探头),缩短维修时间(单次维修≤2小时)。
2.低功耗设计,适配偏远地区
针对无市电供应的偏远监测点,采用“太阳能+锂电池”供电方案:太阳能电池板效率≥20%,锂电池容量≥100Ah,在日均光照4小时的条件下,可满足设备24小时不间断运行(含传感器、数据传输、本地存储),且具备过充过放保护(延长电池寿命至3-5年);市电供应区域则采用“市电+UPS备用电源”,确保断电时设备持续工作(备用电源续航≥4小时)。
