[發明專利]中深層地熱監測系統及方法

在審

• 申請號: 202110664596.5
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113341818A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 楊培杰;王曉瑋;王慶兵;常允新;吳光偉;王寧;李永超;任翠愛;崔亮亮
• 申請（專利權）人: 山東省地質環境監測總站（山東省地質災害防治技術指導中心）;濟南中安數碼科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 李斌

1.一種中深層地熱監測系統，其特征在于，包括環狀換熱管、循環泵、溫度測量裝置、監測終端裝置；

其中，所述環狀換熱管包括外管、內管；所述內管位于所述外管的內部，且所述內管的下側開口高于所述外管的下側開口；所述內管的外側壁和外管的內側壁之間構成環狀管路；

從所述外管的上側開口注入流動介質至所述環狀管路；所述循環泵用于驅動所述流動介質在所述環狀換熱管中流動；注入的所述流動介質在所述環狀管路中向下流動，并在向下流動過程中通過所述外管吸收地熱能量，地熱能量使得所述流動介質的溫度升高；所述循環泵的驅動下，所述流動介質由所述外管向下流動到達所述環狀管路的底部后進入內管中繼續向上流動并最終流出所述內管，從而為地面上的供熱系統提供熱源；所述流動介質在降溫后重新注入至所述環狀管路中；

在所述環狀換熱管中設置有溫度測量裝置；所述溫度測量裝置隨著所述流動介質在所述環狀換熱管中循環流動，并持續測量和記錄地熱溫度信息；所述溫度測量裝置包括溫度傳感器、位置傳感器、第一微處理器、第一無線通信接口；所述溫度傳感器、所述位置傳感器分別連接至所述第一微處理器，所述第一微處理器連接至所述第一無線通信接口；

當所述溫度測量裝置位于所述外管上側開口處時開始測量并記錄地熱溫度信息；所述溫度測量裝置在所述環狀管路內由上而下以及在所述內管內由下而上流動的過程中，所述溫度傳感器持續測量溫度值并傳輸至所述第一微處理器，所述位置傳感器持續采集對應的位置信息并傳輸至所述第一微處理器，所述第一微處理器對應記錄所述溫度值及所述位置信息并生成地熱溫度信息；當一次循環流動結束即所述溫度測量裝置到達所述內管上側開口時，所述第一微處理器將所述地熱溫度信息傳輸至第一無線通信接口，并由所述第一無線通信接口發送至所述監測終端裝置，由所述監測終端裝置對地熱溫度進行監測。

2.根據權利要求1所述的中深層地熱監測系統，其特征在于，

其中，所述中深層地熱監測系統還包括地熱井管，所述環狀換熱管設置于所述地熱井管中，并浸入至所述地熱井管內的地熱水中；注入的所述流動介質在所述環狀管路中流動，在流動過程中通過外管從其所在地熱井管的地熱水中吸收地熱能量，地熱能量使得所述流動介質的溫度升高。

3.根據權利要求2所述的中深層地熱監測系統，其特征在于，

其中，所述中深層地熱監測系統還包括水位測量裝置；在所述地熱井管的管口處設置所述水位測量裝置，所述水位測量裝置包括超聲波液位傳感器、第二無線通信接口、第二微處理器；所述超聲波液位傳感器連接至所述第二微處理器，所述第二微處理器連接至所述第二無線通信接口；所述超聲波液位傳感器實時采集地熱井管中地熱水的水位信息并傳輸至所述第二微處理器；所述第二微處理器記錄所述水位信息并傳輸至所述第二無線通信接口，由所述第二無線通信接口將所述水位信息發送至所述監測終端裝置，由所述監測終端裝置對中深層地熱井中的水位進行監測。

4.根據權利要求1所述的中深層地熱監測系統，其特征在于，

所述環狀換熱管設置于地下干熱巖層中，所述流動介質在所述環狀管路中流動；所述外管的外側壁上半部分由上側固井層環繞包裹；所述外管外側壁的下半部分及下側開口由下側固井層環繞包裹；所述上側固井層的導熱系數小于所述下側固井層的導熱系數；所述流動介質在向下流動過程中通過外管管壁及上側固井層、下側固井層從其所在的干熱巖層中吸收地熱能量，地熱能量使得所述流動介質的溫度升高。

5.根據權利要求1所述的中深層地熱監測系統，其特征在于，

其中，所述溫度測量裝置具有密閉外殼，所述位置傳感器、所述第一微處理器、所述第一無線通信接口設置在所述密閉外殼中，所述溫度傳感器為熱敏電阻絲，所述熱敏電阻絲纏繞在所述密閉外殼上；所述溫度測量裝置還包括為其供電的電源，所述電源為耐高溫鋰電池。

6.根據權利要求1所述的中深層地熱監測系統，其特征在于，

其中，所述流動介質為水或乙二醇溶液。