[发明专利]准分布式地热浅井温度实时监测系统及方法

说明书

本发明涉及分布式地热浅井温度实时监测领域，提供了一种监测系统及方法。系统包括微控制子系统、光信号发射与传输子系统、温度传感网络、光电信号转换与处理子系统；微控制子系统，控制扫描光信号的发射；光信号发射与传输子系统，发出扫描光信号至温度传感网络；光电信号转换与处理子系统接收每条温度传感器串返回的光信号并进行光电转换后传输至微控制子系统实现温度监测。本发明解决了现有监测设备抗腐蚀能力差且容易受到电磁干扰，不能多通道实时监测及精度低的缺陷。

技术领域

本发明涉及地热浅井温度实时监测领域，尤其涉及一种准分布式地热浅井温度实时监测系统及方法。

背景技术

浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度(一般小于200米)范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的一般低于25℃的热能。

目前，我国浅层地温能研究程度较低，特别是换热效率、节能等方面都存在着瓶颈，究其根源则为无法确定性的捕获地热浅井即小井眼换热通道内温度的空间分布情况。

现有技术利用铂电阻或DS18B20温度传感器或采用通道切换的方式进行地热浅井温度数据采集，其监测设备抗腐蚀能力差且容易受到电磁干扰，不能保证在恶劣环境下的长期稳定运行，且实时性差，精度较低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种准分布式温度地热浅井实时监测系统及方法，用以解决现有技术监测实时性差及精度较低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供了一种准分布式地热浅井温度实时监测系统，包括微控制子系统、光信号发射与传输子系统、温度传感网络、光电信号转换与处理子系统；

微控制子系统，用于向光信号发射与传输子系统发出控制信号控制扫描光信号的发射；

光信号发射与传输子系统，发出扫描光信号至温度传感网络；

温度传感网络包括N条温度传感器串；N≥1；每条温度传感器串包括至少一支光纤布拉格光栅温度传感器；

光电信号转换与处理子系统接收每条温度传感器串返回的光信号并进行光电转换后传输至微控制子系统实现温度监测。

本发明有益效果如下：选用光纤布拉格光栅温度传感器测量温度代替传统的铂电阻或DS18B20温度传感器，因为光纤传输的是光波信号，避免了原传感器容易受电磁干扰的缺陷，且光纤不易腐蚀，可有效地保证在恶劣环境下长期稳定的运行。地热浅井水温变化是瞬间的，且其温度变化范围小，精度要求高，本发明采用多通道同时扫描探测代替通道切换的监测方式，实时性好、精度高。

进一步，所述光信号发射与传输子系统包括扫描光源、光纤耦合器和N个三端口光环形器；

扫描光源在微控制子系统控制下发出单通道连续光谱；

光纤耦合器将所述单通道连续光谱分为N路光信号；

每路光信号经由一个三端口光环行器的端口1和端口2进入一条温度传感器串；

温度传感器串返回的光信号经光环行器的端口2和端口3进入光电信号转换与处理子系统。

采用上述进一步方案的有益效果是：扫描光源其扫描范围、步进光波长等信息能够设定，可以满足多通道监测的需求。通过光纤耦合器分为多个通道，使得传感器可以同时多通道扫描，且每一通道光能量能够实现均分或按要求定制，解决了现有技术没有扩展性的缺陷。采用三端口光环形器很好地保证了各信号之间的分离。

进一步，所述光电信号转换与处理子系统包括N个光电探测器、微弱信号处理模块、AD转换模块和数据采集模块；

N个光电探测器分别探测N条温度传感器串返回的光信号并将光信号转化为模拟电信号；