一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统技术方案

本发明专利技术一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统，属于深地长期连续性监测系统领域；包括地面系统、深地系统、异常处理系统和供电系统，地面系统包括冷却液动力输出控制模块(1)和冷却液换热控制模块(5)；深地系统包括冷却液输送管(2)、冷却液吸收管(3)和热量管理器(7)；热量管理器(7)通过冷却液输送管(2)和冷却液吸收管(3)分别与冷却液动力输出控制模块(1)和冷却液换热控制模块(5)连通，且冷却液动力输出控制模块(1)与冷却液换热控制模块(5)连通；还包括支撑管(8)，支撑管(8)与热量管理器(7)连接，且热量管理器(7)与支撑管(8)均埋入地质层中。本发明专利技术全面提高了标准电子仪器的工作温度。的工作温度。的工作温度。

【技术实现步骤摘要】
一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统


[0001]本专利技术属于深地长期连续性监测(如地质变化、物理场变化及自然灾害产生机理等)和控制系统的电子设备保护和冷却降温领域，尤其涉及一种深地长期连续性监测发热电子设备的冷却系统。

技术介绍

[0002]地球深部动力学过程是深地科学研究的重大问题之一。地球深部演变过程与全球变化、资源环境、地质灾害等密切相关。井中监测系统的独特优势促进了新的科学发现。当前的井中测量，只能进行短时间的探测，或者浅部监测，无法获得深部岩石的长期变化特征及其累积效应，但对地球基础科学研究及其深部动力过程分析，均需要长期连续观测数据作为支撑。对于断层的长时间运移特征、地震的发生机制、火山岩浆囊及火山通道的变化规律等研究，目前均是依靠地表的观测站来实现。利用深井平台，深入地球内部，进行近距离、实时磁场观测，因具有明显的信噪比高、分辨率高等优势，可获得地表观测无法实现的微小变化信息。
[0003]深入地球内部，直接监测地球深部的物理场微弱变化及其累积过程和效应，可提升地球深部目标的识别能力，深化地球深部结构与深部过程细节的认知程度，对促进地球系统科学发展具有重要意义。为解决上述问题需要对地球深部进行长期连续监测(监测时间大于等于6个月)
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科学测井，在地球不同深度设置连续监测节点，获取地球深部微变化信息及其长期的累积效应，支撑因地球深部微变化累积效应引起的地震和火山活动、环境变化和岩石圈构造等重大科学问题研究，然而，由于井下狭小空间和高温(200℃或以上)高压(1000MPa或以上)恶劣的井下环境，标准电子元件无法长时间有效工作。而使用能在高温长期连续性有效工作的电子元件将解决温度问题，目前还没有更好的方法。因此，亟待开发一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统，以解决标准电子仪器无法在深地(或深井)高温高压环境下长期连续性工作的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统的具体技术方案如下：
[0006]一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统，包括地面系统、深地系统和异常处理系统，且地面系统、深地系统和异常处理系统均由供电系统提供电力输送，地面系统包括冷却液动力输出控制模块、冷却液换热控制模块和热量管理器电子设备传感数据地面显示模块，热量管理器电子设备传感数据地面显示模块与冷却液动力输出控制模块和冷却液换热控制模块电性连接；
[0007]深地系统包括冷却液输送管、冷却液吸收管和热量管理器；热量管理器通过冷却液输送管和冷却液吸收管分别与冷却液动力输出控制模块和冷却液换热控制模块连通，且
冷却液动力输出控制模块与冷却液换热控制模块连通；
[0008]还包括支撑管，支撑管与热量管理器机械连接，且热量管理器与支撑管均埋入地质层中。
[0009]进一步，支撑管外部加工锲型槽，冷却液输送管和冷却液吸收管锲入支撑管内部，支撑管外部安装固定环，用于将冷却液输送管和冷却液吸收管紧固在支撑管上。
[0010]进一步，热量管理器包括电子设备安装区域，电子设备安装区域内并列设置多个基板，基板上放置电子设备；电子设备安装区域周侧套设冷却液湍流通道，冷却液湍流通道上端与冷却液输入通道连通，下端与冷却液输出通道连通，且冷却液输入通道和冷却液输出通道分别与冷却液输送管和冷却液吸收管连通；
[0011]冷却液湍流通道周侧设置真空腔；真空腔外侧设置热量管理器壳体。
[0012]进一步，热量管理器壳体中间段形状为圆柱，两端形状为圆锥；真空腔内壁上涂覆低辐射涂层。
[0013]进一步，冷却液输送管包括冷却液输送管外壁和冷却液输送管内壁；冷却液输送管外壁和冷却液输送管内壁上涂覆导热率低的隔热涂层，冷却液输送管外壁和冷却液输送管内壁间填充低导热率的隔热材料。
[0014]进一步，地面系统包括控制模块、执行模块和热量管理器电子设备传感数据地面显示模块；热量管理器电子设备传感数据地面显示模块，用于显示安装在井下热量管理器内部的电子设备所探测到的实时数据；控制模块包括换热控制模块和冷却液动力输出控制模块，换热控制模块用于对从地下循环上来的冷却液进行换热冷却作用；冷却液动力输出控制模块用于对冷却液流量和流速控制作用；执行模块包括换热控制阀门和动力控制阀门，换热控制阀门用于控制冷却液吸收管将冷却液吸收到地面的速度和流量，动力控制阀门用于控制冷却液进入冷却液输送管的流量和速度。
[0015]进一步，深地系统包括深地监测模块和冷却液运输模块，深地监测模块中包含热量管理器、电子设备正常监测工作和热量管理器内部电子设备安装区温度监测，热量管理器使电子设备正常监测工作，其中电子设备中含有对安装区的温度监测电子设备；冷却液运输模块包含冷却液输送管和冷却液吸收管，冷却液运输模块为热量管理器内部运输冷却液，冷却液吸收管将已经吸收热量的冷却液运输到地面系统，在换热控制模块中进行换热。
[0016]进一步，供电系统包括科学测井系统电力系统模块、常规供电模块、应急供电模块和电源适配模块，地面系统、深地系统和异常处理系统直接从常规供电模块获得电能，同时为防止因常规供电模块故障而导致整个系统停电无法工作，本专利技术还配备一个应急供电模块，该应急供电模块同样由科学测井系统电力系统模块为其充电，考虑到本专利技术的所有系统、装置所需电压不一致的问题，常规供电模块与应急供电模块还需与电源适配模块连接从而输出各种所需电压，满足各系统、装置的要求。
[0017]进一步，异常处理系统包含温度异常、异常报警、异常分析、异常反馈地面系统和异常消除；起重要作用是监测深地系统中热量管理器内部温度，即当热量管理器内部电子设备安装区温度监测发现温度出现异常，则深地监测模块将异常信号传送到异常处理系统中的温度异常模块中，然后进入异常报警异常分析将异常反馈爱到地面系统，地面系统根据分析结果对控制模块中换热控制模块和冷却液动力输出控制模块进行冷却液循环制冷速度调控，使深地系统中的深地监测模块中的温度监测异常消除。
[0018]本专利技术的一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统具有以下优点：
[0019]1、本专利技术首次将热管理引入深地电子仪器连续性观测领域内，科学测井，区别于传统的短时间间断性的电缆测井和随钻测井。
[0020]2、本专利技术设计异常报警，对热量管理器进行自动报警的系统，提高了热量管理系统的自适应性和有效性，优化温度控制效果；
[0021]3、针对冷却液运输到深地过程时会出现热传导现象，从而导致冷却液温度上升，使冷量管理器内部控温效果减弱的问题，设计了双层结构的热量管理器，且中间部分填充隔热材料，彻底解决了上述问题；
[0022]4、本专利技术有效的控制热量管理器温控性能，全面提高了标准电子仪器的工作温度，能大大降低研制井下电子仪器高温芯片的成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统，包括地面系统、深地系统和异常处理系统，且地面系统、深地系统和异常处理系统均由供电系统提供电力输送，其特征在于，地面系统包括冷却液动力输出控制模块(1)、冷却液换热控制模块(5)和热量管理器电子设备传感数据地面显示模块，热量管理器电子设备传感数据地面显示模块与冷却液动力输出控制模块(1)和冷却液换热控制模块(5)电性连接；深地系统包括冷却液输送管(2)、冷却液吸收管(3)和热量管理器(7)；热量管理器(7)通过冷却液输送管(2)和冷却液吸收管(3)分别与冷却液动力输出控制模块(1)和冷却液换热控制模块(5)连通，且冷却液动力输出控制模块(1)与冷却液换热控制模块(5)连通；还包括支撑管(8)，支撑管(8)与热量管理器(7)机械连接，且热量管理器与支撑管均埋入地质层中。2.根据权利要求1所述的深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统，其特征在于，支撑管(8)外部加工锲型槽(81)，冷却液输送管(2)和冷却液吸收管(3)锲入支撑管(8)内部，支撑管(8)外部安装固定环(82)。3.根据权利要求1所述的深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统，其特征在于，热量管理器(7)包括电子设备安装区域(74)，电子设备安装区域(74)内并列设置多个基板(70)，基板(70)上放置电子设备(76)；电子设备安装区域(74)周侧套设冷却液湍流通道(75)，冷却液湍流通道(75)上端与冷却液输入通道(71)连通，下端与冷却液输出通道(77)连通，且冷却液输入通道(71)和冷却液输出通道(77)分别与冷却液输送管(2)和冷却液吸收管(3)连通；冷却液湍流通道(75)周侧设置真空腔(73)；真空腔(73)外侧设置热量管理器壳体(78)。4.根据权利要求1所述的深地长期连续性监测电子设备的热量管理系统，其特征在于，冷却液输送管(2)包括冷却液输送管外壁(21)和冷却液输送管内壁(23)；冷却液输送管外壁(21)和冷却液输送管内壁(23)上涂覆导热率低的隔热涂层，冷却液输送管外壁(21)和冷却液输送管内壁(23)间填充低导热率的隔热材料(22)。5.根据权利要求1所述的深地长期连续性监...

【专利技术属性】
技术研发人员：王言章，杨宏飞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：