地熱資源監測系統主要用于對地熱資源的動態變化進行監測和管理,以確保地熱資源的可持續利用。它通常由總控中心信息平臺、地熱自動化監測設備和通信網絡構成,具備自動采集、存儲、遠程傳輸、數據展示、統計分析和預警等功能。
地熱資源監測系統能夠實時監測地熱井的水位、水溫、開采量、回灌量以及井口壓力等關鍵數據,這些數據對于地熱資源的開發和管理至關重要。通過對這些數據的分析,可以了解地熱資源的儲量和分布,評估地熱資源的利用潛力,制定合理的開發利用方案,并避免過度開發導致的資源枯竭和環境污染。
一、環境適應性強:耐受地熱特殊工況
1.抗腐蝕與防結垢設計
核心傳感器(溫度、壓力、流量)采用耐腐蝕材質(如316L不銹鋼、鈦合金),部分關鍵部件噴涂防腐涂層(如聚四氟乙烯、陶瓷涂層),可耐受地熱流體中高濃度礦物質(如氯離子、硫酸根離子)的腐蝕,避免設備因腐蝕失效(普通傳感器在高礦化度環境下壽命通常縮短50%,該系統傳感器壽命可延長至3-5年)。
針對地熱流體易析出碳酸鈣、硅垢的問題,監測井口加裝高精度過濾器(濾網孔徑≤1mm),傳感器探頭設計為光滑流線型,減少結垢附著;部分流量傳感器(如電磁流量計)自帶自動除垢功能(如定期低壓反沖洗),避免結垢堵塞導致數據失真。
2.寬溫域與高穩定性運行
系統可在-30℃~150℃的寬溫度范圍穩定工作,適配不同深度地熱資源(淺層地溫能10-20℃、中深層地熱80-150℃)的監測需求;傳感器溫控模塊采用PID閉環控制,在高溫環境下(如120℃地熱井口)仍能保持測量精度(溫度誤差≤±0.5℃,壓力誤差≤±0.2%FS)。
戶外設備(數據采集終端、太陽能電池板)防護等級達IP65及以上,可抵御暴雨、沙塵暴、高溫高濕等惡劣天氣,避免雨水、灰塵進入設備內部導致短路,確保全年連續運行(年均故障率≤5%)。
二、監測參數全面:覆蓋地熱開發全流程
1.核心參數精準監測
涵蓋地熱資源開發關鍵參數,包括熱儲層參數(熱儲溫度、壓力、水位埋深)、流體參數(地熱流體流量、溫度、pH值、礦化度、主要離子濃度)、環境參數(井口周邊土壤溫度、大氣溫度濕度),可根據需求擴展監測項(如地熱井套管應力、周邊地下水水位),實現“從熱儲到地表”的全鏈條監測。
針對不同參數特性配置專用傳感器:如溫度用鉑電阻傳感器(PT1000,精度高)、壓力用擴散硅壓力傳感器(抗過載能力強)、流量用電磁流量計(不受流體粘度、密度影響)、水質參數用在線水質分析儀(實時監測pH、電導率,數據更新頻率≤1分鐘),確保各參數測量精準。
2.時空連續性強
時間上支持高頻次監測(最小采樣間隔1分鐘)與長期連續監測(可無間斷運行≥1年),既能捕捉地熱資源短期波動(如開采時壓力驟降),也能記錄長期變化趨勢(如熱儲溫度年度衰減),為地熱資源儲量評估、可持續開發提供長時序數據支撐。
空間上可實現多井聯網監測,通過布設多個監測站點(如同一熱田的生產井、回灌井、觀測井),形成區域化監測網絡,對比分析不同井位的參數差異,掌握地熱資源在空間上的分布與流動規律(如熱流體運移方向)。
三、數據傳輸與處理智能化:高效管控與風險預警
1.多鏈路數據傳輸,確保不丟數
采用“無線+有線”雙備份傳輸方式:戶外監測點優先用4G/5G/LoRa無線傳輸(適配偏遠地區無有線網絡的場景,傳輸距離可達1-10km),近城區或集中監測區用光纖/以太網有線傳輸(帶寬大、延遲低,適合高頻數據傳輸);若主鏈路中斷,自動切換至備用鏈路(切換時間≤10秒),同時觸發本地存儲(數據采集終端內置≥16GB存儲,可緩存3個月數據),恢復鏈路后自動補傳,避免數據斷連。
2.云端平臺智能分析與預警
配套云端監測平臺具備數據實時展示(動態曲線、數字儀表盤)、自動分析(如熱儲壓力下降速率計算、流量異常識別)、報表生成(日報/周報/月報,支持Excel/PDF導出)功能,可自動對比監測數據與預設閾值(如壓力低于安全值、溫度異常升高),一旦超閾值,立即通過短信、APP推送、平臺彈窗等方式報警(報警響應時間≤1分鐘),提醒運維人員及時處理(如關停超采井、檢修泄漏管路)。
部分系統集成AI算法,可基于歷史數據預測地熱資源變化趨勢(如未來1年熱儲溫度變化),為地熱開發方案優化(如調整開采量、規劃回灌方案)提供智能化建議,減少人工分析成本。
四、運維便捷與低功耗:降低長期使用成本
1.遠程運維,減少現場工作量
支持遠程控制與診斷:通過云端平臺可遠程調整傳感器采樣間隔、校準參數,重啟數據采集終端;部分智能傳感器具備自診斷功能(如檢測探頭是否故障、線纜是否斷線),并將故障信息上傳至平臺,運維人員無需頻繁到現場,僅需針對性處理故障(可減少70%以上的現場運維次數)。
模塊化設計:傳感器、數據采集終端、供電模塊均為模塊化組件,拆卸更換便捷(如傳感器故障時,無需整體拆除設備,僅需更換探頭),縮短維修時間(單次維修≤2小時)。
2.低功耗設計,適配偏遠地區
針對無市電供應的偏遠監測點,采用“太陽能+鋰電池”供電方案:太陽能電池板效率≥20%,鋰電池容量≥100Ah,在日均光照4小時的條件下,可滿足設備24小時不間斷運行(含傳感器、數據傳輸、本地存儲),且具備過充過放保護(延長電池壽命至3-5年);市電供應區域則采用“市電+UPS備用電源”,確保斷電時設備持續工作(備用電源續航≥4小時)。
