本发明专利技术公开了一种准分布式地层温度精细测量系统，包括设置在测量区域内的串列传感采集部分和填埋在地层测量井中的串列温度传感部分，串列传感采集部分由第一、第二组多路转换开关及脉冲发生器、单片机、接口芯片组成，第1组多路转换开关由第1、2多路转换开关组成，第2组多路转换开关由第3、4多路转换开关组成；串列温度传感部分由超五类双绞线缆的一部分和多个铂热电阻构成，超五类双绞线缆的橙、棕、绿、蓝导线和橙白、棕白、绿白、蓝白导线形成4×4矩阵，矩阵每个节点处各连接一铂热电阻；超五类双绞线缆其余部分与第1和第2组多路转换开关连接。该系统传感数据能长距离可靠传输、长期稳定工作，其性价比高，可广泛推行应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分布式传感
，特别是涉及一种准分布式地层温度精细测量系统。
技术介绍
浅层地热能资源作为一种环保、清洁、可再生的新型能源，在世界上正在以大于每年20％的增长速度被开发利用，我国大规模开发利用浅层地热能资源的势头同样十分迅猛。开发浅层地热能资源是发展绿色经济、低碳经济和循环经济的必然趋势。科学、数字、合理量化地规划和管理开发浅层地热能资源是浅层地热能可持续运用、与环境(包括植被、农作物、建筑)友好和资源化的关键。因此，动态地长期地取得表征浅层地热能资源最重要的地层温数据是十分重要的。动态、长期地取得表征浅层地热能资源最重要的层温数据的传统方法为多点冗余布线测温传感器的方法，其缺点为：引线多和现场调试困难，一个测温点需要3条引线，因为要求测温达到0.1度的精度，不仅需要标定，而且需要再加一条调整精度的引线(调整导线长度的电阻)，因此一个测温点需要4条引线，对于一个浅层地热能测试点，要求长120米、以8米为间隔地分布温度测温点，共需64条引线。另外，所构成的传感器网体积大且呈不平滑状，因此下缆后会因为填土不易夯实而形成空隙，不能真实反映土壤层温。考虑到构成的传感器网的测温精度应该为0.2度，因此分辨率应该达到0.15度的标值。上述传感器，调试是困难的。更重要的是该分布传感器成本高，施工技术要求苛刻，不能满足国土地热资源的普查和浅层地热能动态监测的设计要求。尽管分布式光纤光栅温度传感器可以用于浅层地层层温的测量，但是需要进行浅层地层层温测量的区域多，每个区域的测量点位数量大，因其价格的原因不能采用。中国专利技术专利ZL201010227592.2公开了一种分布式地层温度测量和有线传输采集系统其采用单总线的数字方式传输测量温度的数值，实践表明，对于一个长度为120米分布传感系统，如果其采集器放置在地层层面井口并加以高质量的密封防水，基本能满足长期稳定测量的要求，但是，对于一个浅层地温能的利用区的动态监测，需要在这个区域不同的地方安装15-30个监测点，所述监测点距离浅层地热能动态监测站房距离最长为550米，采用上述专利技术以双绞线缆直接传输到采集器放置在地层层面井口的采集器中，实践表明，由于传输线线间的线间电容和其它干扰源，上述专利技术不能实现准确、长期、稳定的测量；中国专利技术专利ZL201010227606.2和ZL201010227620.0公开了一种分布式地层精细温度测量和无线或无线移动数字网传输采集系统，其采用采集器放置在地层层面井内、再以无线或无线移动数字网传输到浅层地热能动态监测站的方式进行测量，该技术的浅层地热能动态监测系统制造成本高，防水封装困难(特别是安装在人工湖底和人工河底的地层温度测量)，不能耐久使用，不能广泛推广。
技术实现思路
考虑到浅层地热能地层层温测量深度最深为180米，对于一个测量点其分布测量点最多16个，且温度均在0-20℃左右，在此范围精度调整易行，基于此，本专利技术提供一种传感数据能够长距离可靠传输、长期工作稳定、价比高、成本低廉的准分布式地层温度精细测量系统。本专利技术的目的是这样实现的：一种准分布式地层温度精细测量系统，包括设置在测量区域内的准分布串列传感采集部分和填埋在地层测量井中的准分布串列温度传感部分，所述准分布串列传感采集部分由第一组和第二组多路转换开关以及脉冲发生器(4)、单片机、接口芯片组成，所述第1组多路转换开关由第1和第2多路转换开关组成，所述第2组多路转换开关由第3和第4多路转换开关组成；所述准分布串列温度传感部分由超五类双绞线缆的一部分和多个铂热电阻构成，所述超五类双绞线缆中的橙、棕、绿、蓝4条导线和橙白、棕白、绿白、蓝白4条导线形成4×4矩阵，所述矩阵的每个节点(即测量节点)处分别连接一个所述铂热电阻；所述超五类双绞线缆的其余部分与第1和第2组多路转换开关连接；其中，所述超五类双绞线缆中的橙、棕、绿、蓝导线分别与第1多路转换开关和第2多路转换开关的引脚(S1、S2、、S3、S4)并联相连；所述超五类双绞线缆中的橙白、棕白、绿白、蓝白导线分别与第3多路转换开关和第4多路转换开关的引脚(S1、S2、、S3、S4)并联相连；所述第1、第2多路转换开关并联的输出端和第3、第4多路转换开关并联的输出端分别与脉冲发生器的确定脉冲宽度的时间常数RC的电阻的两端(A、B)相连；脉冲发生器的脉冲输出端与单片机的P3.2输入端相连；第1、第2多路转换开关的通道选择端(2×A0、2×A1、2×A2)分别与单片机的P1.0、P1.1、P1.2端口相连；第3、第4多路转换开关的通道选择端(2×A0、2×A1、2×A2)分别与单片机(5)的P1.3、P1.4、P1.5端口相连；单片机(5)的P3.0、P3.1两端与接口芯片(6)相连。优选的是，所述准分布串列温度传感部分中，超五类双绞线缆的长度为160m。优选的是，对于每一个测量点，在焊接后用胶带拉力缠绕两圈，形成防水密封。优选的是，所述各多路转换开关的型号均为AD7501；所述脉冲发生器的型号为74AC14；所述单片机的型号为AT89S52，采用24MHz晶振；所述接口芯片的型号为MAX485；所述铂热电阻为厚膜型铂电阻PT1000。每个测量节点，可按地层温度测量设计要求的不同长度，定制安装制作，测量节点之间的距离也可按照测量要求的不同，灵活确定。本专利技术的测量系统克服了传统测量系统测试引线多、不易调试、分布式温度传感器成本高，施工技术要求高、不能平滑成缆、不能真实反映土壤层温的弊端，特别是传感数据能够长距离可靠传输、长期稳定工作。该测量系统性价比高，成本低廉，可广泛推行应用，满足全国国土地热资源的普查和浅层地热能动态监测的需求。附图说明图1是本专利技术的测量系统中串列传感采集部分的组成示意图；图2是本专利技术的测量系统中串列温度传感部分的组成示意图；图3是专利技术的测量系统的总体电路图；图4是本专利技术中脉冲发生器的原理图；图5是本专利技术中以测量脉冲宽度来测量电阻的方法示意图其中：1.超五类双绞线缆 2-1.第1多路转换开关 2-2.第2多路转换开关3-1.第3多路转换开关 3-2.第4多路转换开关 4.脉冲发生器5.单片机 6.接口芯片 7.铂热电阻具体实施方式下面结合附图对本专利技术的准分布式地层温度精细测量系统的组成进行详细说明。在以下实施例中，各多路转换开关均为AD7501型多路开关；单片机型号为AT894051，采用24MHz晶振；铂热电阻采用PT1000铂热电阻；接口芯片为MAX485芯片。多路转换开关分为两组，第一组多路转换开关2由第1、第2多路转换开关2-1和2-2组成，第二组多路转换开关3由第3、第4多路转换开关3-1和3-2组成。首先参见图3，超五类双绞线缆1中的橙、棕、绿、蓝导线与第一组多路转换开关2相连，为了降低导通电阻(可降低到75欧姆)，橙、棕、绿、蓝导线分别与第1多路转换开关2-1和第2多路转换开关2-2的S1、S2、、S3、S4引脚并联相连；超五类双绞线缆1中的橙白、棕白、绿白、蓝白导线和第二组多路转换开关3相连，为了降低导通电阻(可降低到75欧姆)，橙白、棕白、绿白、蓝白导线分别与第3多路转换开关3-1和第4多路转换开本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种准分布式地层温度精细测量系统，其特征在于：包括设置在测量区域内的准分布串列传感采集部分(8)和填埋在地层测量井中的准分布串列温度传感部分(9)，所述准分布串列传感采集部分(8)由第一组和第二组多路转换开关(2、3)以及脉冲发生器(4)、单片机(5)、接口芯片(6)组成，所述第1组多路转换开关(2)由第1和第2多路转换开关(2‑1、2‑2)组成，所述第2组多路转换开关(3)由第3和第4多路转换开关(3‑1、3‑2)组成；所述准分布串列温度传感部分(9)由超五类双绞线缆(1)的一部分和多个铂热电阻(7)构成，所述超五类双绞线缆(1)中的橙、棕、绿、蓝4条导线和橙白、棕白、绿白、蓝白4条导线形成4×4矩阵，所述矩阵的每个节点处分别连接一个所述铂热电阻(7)；所述超五类双绞线缆(1)的其余部分与第1和第2组多路转换开关(2、3)连接；其中，所述超五类双绞线缆(1)中的橙、棕、绿、蓝导线分别与第1多路转换开关(2‑1)和第2多路转换开关(2‑2)的引脚(S1、S2、、S3、S4)并联相连；所述超五类双绞线缆(1)中的橙白、棕白、绿白、蓝白导线分别与第3多路转换开关(3‑1)和第4多路转换开关(3‑2)的引脚(S1、S2、、S3、S4)并联相连；所述第1、第2多路转换开关(2‑1)、2‑2并联的输出端和第3、第4多路转换开关(3‑1、3‑2)并联的输出端分别与脉冲发生器(4)的确定脉冲宽度的时间常数RC电阻的两端(A、B)相连；脉冲发生器(4)的脉冲输出端与单片机(5)的P3.2输入端相连；第1、第2多路转换开关(2‑1、2‑2)的通道选择端(2×A0、2×A1、2×A2)分别与单片机(5)的P1.0、P1.1、P1.2端口相连；第3、第4多路转换开关(3‑1、3‑2)的通道选择端(2×A0、2×A1、2×A2)分别与单片机(5)的P1.3、P1.4、P1.5端口相连；单片机(5)的P3.0、P3.1两端与接口芯片(6)相连。...
【技术特征摘要】
1.一种准分布式地层温度精细测量系统，其特征在于：包括设置在测量区域内的准分布串列传感采集部分(8)和填埋在地层测量井中的准分布串列温度传感部分(9)，所述准分布串列传感采集部分(8)由第一组和第二组多路转换开关(2、3)以及脉冲发生器(4)、单片机(5)、接口芯片(6)组成，所述第1组多路转换开关(2)由第1和第2多路转换开关(2-1、2-2)组成，所述第2组多路转换开关(3)由第3和第4多路转换开关(3-1、3-2)组成；所述准分布串列温度传感部分(9)由超五类双绞线缆(1)的一部分和多个铂热电阻(7)构成，所述超五类双绞线缆(1)中的橙、棕、绿、蓝4条导线和橙白、棕白、绿白、蓝白4条导线形成4×4矩阵，所述矩阵的每个节点处分别连接一个所述铂热电阻(7)；所述超五类双绞线缆(1)的其余部分与第1和第2组多路转换开关(2、3)连接；其中，所述超五类双绞线缆(1)中的橙、棕、绿、蓝导线分别与第1多路转换开关(2-1)和第2多路转换开关(2-2)的引脚(S1、S2、、S3、S4)并联相连；所述超五类双绞线缆(1)中的橙白、棕白、绿白、蓝白导线分别与第3多路转换开关(3-1)和第4多路转换开关(3-2)的引脚(S1、S2、、S3、S4)并联相连；所述第1、第2多路转换开关(2-1)、2-2并联的输出端和第3、第4多路转换开关(3-1、3-2)并联的输出端分别与脉冲发生器(4)的确定脉冲宽度的时间常数RC电阻的两端(A、B)相连；脉冲发生器(4)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭澎，张福海，常禄，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。