三維水文地質(zhì)建模技術(shù)研究綜述

　三維地質(zhì)建模技術(shù)較早的應(yīng)用于石油、礦山領(lǐng)域，２０世紀９０年代初，美國地質(zhì)調(diào)查局（ＵＳＧＳ）的科學團隊在位于內(nèi)華達州南部和加州東南部的死谷含水層系統(tǒng)建立了第1個區(qū)域三維水文地質(zhì)模型以來，許多學者開展了地下水資源信息化管理及可視化技術(shù)的應(yīng)用研究，建立了一系列三維水文地質(zhì)模型。三維水文地質(zhì)建模技術(shù)突破了以往對地質(zhì)體二維表達的局限，能更加直觀形象的描述與地下水儲運有關(guān)的地質(zhì)體的空間及屬性結(jié)構(gòu)；同時能作為地下水數(shù)值模擬的平臺，提高水文地質(zhì)計算評價結(jié)果，輔助決策等等。但由于三維水文地質(zhì)建模本身存在著一些難點及瓶頸，現(xiàn)有技術(shù)還難以*水文地質(zhì)行業(yè)的應(yīng)用需求。因此開展三維水文地質(zhì)建模技術(shù)研究有著重大的意義。美國地質(zhì)調(diào)查局（ＵＳＧＳ）已經(jīng)將通過開發(fā)三維（３Ｄ）制圖和可視化工具，應(yīng)用新的地球物理方法，提高對地下水系統(tǒng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識列為地下水科學研究機遇中的六個跨學科主題之一。英國地質(zhì)調(diào)查局（ＢＧＳ）已經(jīng)從以往的圖形調(diào)查、編制機構(gòu)調(diào)整為三維地質(zhì)模擬組織機構(gòu)，在全國范圍內(nèi)部署工作推進三維水文地質(zhì)建模技術(shù)的廣泛應(yīng)用。此外，加拿大、澳大利亞等國家也開展了三維水文地質(zhì)模型的研究和應(yīng)用工作。國內(nèi)許多研究機構(gòu)也開展了三維水文地質(zhì)模型研究工作，建立了一些三維水文地質(zhì)模型。

　　１　三維水文地質(zhì)建模技術(shù)的研究現(xiàn)狀

　　三維水文地質(zhì)建模技術(shù)是一個多學科交叉技術(shù)，需要地質(zhì)、水文地質(zhì)、計算機科學、物理等多學科的支撐。雖然，近些年眾多機構(gòu)及科研人員開展了相關(guān)的研究工作，取得了一些成果，但由于開展研究應(yīng)用的時間較短，資金和相關(guān)學科支持力度有限及水文地質(zhì)專業(yè)本身的特殊性等原因，目前的三維水文地質(zhì)建模技術(shù)還存在著不足，文章主要從以下幾個方面介紹三維水文地質(zhì)建模技術(shù)的研究現(xiàn)狀。

　?。保薄】臻g數(shù)據(jù)模型

　　空間數(shù)據(jù)模型是人們對地質(zhì)對象的概化理解和抽象表達，是構(gòu)建三維水文地質(zhì)模型及進行空間分析的基礎(chǔ)。近些年國內(nèi)外做了很多研究，如：Ｇｕｉｌｌａｕｍｅ　Ｃａｕｍｏｎ及劉振平［８－９］在各自的文獻中對空間數(shù)據(jù)模型進行了介紹和分析；張渭軍［１０］采用三棱柱對孔隙水文地質(zhì)層進行三維空間離散，在保證孔隙水文地質(zhì)層類型的一致性的基礎(chǔ)上，提高了水文地質(zhì)模型三維空間建模及地下水模擬的精度。張立強等［１１］提出了結(jié)點－層數(shù)據(jù)模型組織不同實體類型的地質(zhì)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地質(zhì)觀測數(shù)據(jù)和幾何模型的一體化表達與存儲．通過快速構(gòu)建多分辨率三維地質(zhì)模型，實現(xiàn)大規(guī)模地質(zhì)數(shù)據(jù)集的可視化方法。孟憲海，李吉剛等［１２］針對三維薄層地層結(jié)構(gòu)的形狀特點，提出了一種利用類三棱柱網(wǎng)格構(gòu)造三維地質(zhì)模型的方法等等。

　　目前提出的數(shù)據(jù)模型基本上可以分為面模型、體模型和混合模型三大類；這些模型各有適用性，如：面元模型可以較方便地實現(xiàn)地層可視化和模型更新，卻不是真３Ｄ的；規(guī)則體元模型是真３Ｄ的，模型更新性好，卻難以適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模；非規(guī)則體元模型是真３Ｄ的，也適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模，但模型更新困難；而混合元模型技術(shù)的實現(xiàn)難度大。要提高模型的精度，就要增加空間數(shù)據(jù)資源，這也降低了模型的運行效率，在目前注重應(yīng)用的前提下大多優(yōu)先考慮模型的運行效率。如何更好地解決資源與效率的關(guān)系是進一步研究與完善的重點。

　?。保病?shù)據(jù)的組織、管理和發(fā)布

　　三維水文地質(zhì)建模需要大量的地質(zhì)、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的支持。這些數(shù)據(jù)形式不一（如圖形文件、數(shù)字和文字資料等），類型多樣（如鉆孔數(shù)據(jù)、物探數(shù)據(jù)等），不同類型數(shù)據(jù)的可靠性、完備性差異較大。如何優(yōu)化組織并利用好這些數(shù)據(jù)是建模的關(guān)鍵之一，同時模型也要有高效的數(shù)據(jù)發(fā)布能力才能滿足社會對三維水文地質(zhì)模型的需求。近些年，一些科研及學術(shù)機構(gòu)為提高三維模型數(shù)據(jù)的管理和發(fā)布能力展開了研究和應(yīng)用，提出了一些地質(zhì)模擬和信息管理的技術(shù)方法。

　　但目前的技術(shù)和條件還不能支撐三維地質(zhì)建模技術(shù)在水文地質(zhì)行業(yè)的廣泛應(yīng)用。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫設(shè)計與互聯(lián)網(wǎng)，針對專業(yè)與非專業(yè)用戶的不同需求，建立地下水三維地質(zhì)信息管理系統(tǒng)，將是推動三維水文地質(zhì)建模技術(shù)快速發(fā)展的重要手段。

　?。保场∧Ｐ偷臉?gòu)建方法

　　三維水文地質(zhì)建模尤其是區(qū)域性的水文地質(zhì)建*圍大，數(shù)據(jù)龐雜，建立地質(zhì)模型要面臨相當大的困難，而當數(shù)據(jù)稀缺時，建模困難就更大。目前基于建模所用數(shù)據(jù)源總結(jié)出了基于鉆孔數(shù)據(jù)、基于剖面數(shù)據(jù)及基于多源數(shù)據(jù)等建模方法，利用鉆孔數(shù)據(jù)建模即直接根據(jù)建模目的將整理、概化的鉆孔數(shù)據(jù)導入建模工具，自動生成三維地質(zhì)模型，如：Ｃ．Ｃ．Ｆａｕｎｔ等［４］為建立加州中央谷地區(qū)地下水流模型，匯編分析了約８?。担埃皞€鉆孔資料，將巖性二元劃分為粗顆粒和細顆粒的百分比來描述松散沉積物的結(jié)構(gòu)，在水平方向上以１．６ｋｍ、垂向上以１５ｍ為間距建立了一個刻畫其含水系統(tǒng)特征的三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型?；谄拭娴臄?shù)據(jù)建模方法就是利用鉆孔，物探等資料及專家知識布置、描繪出剖面，再利用剖面建立三維模型，模型的精度取決于布置剖面線的數(shù)量及剖面垂直精度，如：劉天霸等［３］應(yīng)用基于剖面數(shù)據(jù)的建模方法，建立了華北平原的三維水文地質(zhì)模型。英國地調(diào)局Ｋａｔｈｅｒｉｎｅ?。遥遥铮螅宓龋郏担莶捎玫刭|(zhì)平面圖、鉆孔資料及物探資料，結(jié)合專家知識和軟件自動生成功能建立了倫敦盆地白堊系三維水文地質(zhì)模型，強調(diào)了在數(shù)據(jù)稀缺及地質(zhì)條件復(fù)雜條件下專家知識的重要性。但單純利用剖面不能較好的利用剖面線以外的地質(zhì)數(shù)據(jù)，可以考慮多源數(shù)據(jù)剖面分區(qū)建模的方式，即利用剖面將建模區(qū)分割為地質(zhì)屬性相對一致的若干個小區(qū)，再在各個分區(qū)內(nèi)結(jié)合鉆孔及平面圖等數(shù)據(jù)自動插值建模，這樣即避免了單純利用鉆孔數(shù)據(jù)建模精度低的問題，也能避免單純利用剖面數(shù)據(jù)建模中數(shù)據(jù)利用效率低的問題，同時提高了建模的精度，更新時只要重新對各分區(qū)內(nèi)部重新計算，提高了模型的更新性，但是目前這種方法實現(xiàn)的難度還較大。

　　同時，也應(yīng)該注重其它建模方法的引入，如：數(shù)學地質(zhì)建模，智能地質(zhì)建模；借鑒三維地質(zhì)建模的新成果，如：ＥｒｉｃＪａｎｓｓｅｎｓ－Ｃｏｒｏｎ等［１５］為優(yōu)化建模方法，減少建模時間及工作量，*開展了應(yīng)用專家系統(tǒng)３ＤＧｅｏＥｘｐｅｒｔ建立三維地質(zhì)模型的研究。Ｇｕｉｌｌａｕｍｅ　Ｃａｕｍｏｎ［８］指出三維地質(zhì)建模領(lǐng)域應(yīng)該超越單純的數(shù)據(jù)擬合方法，結(jié)合地質(zhì)概念來約束數(shù)據(jù)的解釋或檢驗數(shù)據(jù)的一致性，主張考慮時間演化和不確定性來進行三維地質(zhì)模擬［８］。

　?。保础?fù)雜地質(zhì)體及地質(zhì)現(xiàn)象的表達

　　在三維水文地質(zhì)建模中，常常涉及斷層、褶皺等復(fù)雜地質(zhì)體及透鏡體、尖滅、倒轉(zhuǎn)等地質(zhì)現(xiàn)象，它們都有著重要的水文地質(zhì)意義，控制著區(qū)域水文地質(zhì)條件。這些地質(zhì)體及地質(zhì)現(xiàn)象的存在增加了地質(zhì)空間的不均一性和各向異性，增大了建模難度。拿斷層來說通常對斷層及構(gòu)造的不連續(xù)性需要進行加密處理，對垂直斷層和水平斷層可以在地層中加入斷層面加以表示，這已經(jīng)增加了建模的復(fù)雜程度，而對傾斜斷層的表達難度就更大，使建模數(shù)據(jù)量陡增，對數(shù)據(jù)及插值算法要求也很高。而在對區(qū)域松散沉積物的模擬中，范圍大，地層穩(wěn)定性差，倒轉(zhuǎn)及互層現(xiàn)象普遍存在，透鏡體廣泛分布，難以對其準確、合理的刻畫。

　　朱良峰等［１６］提出了斷層與地層的統(tǒng)一構(gòu)模技術(shù)，實現(xiàn)了具有多值面的逆斷層網(wǎng)格生成技術(shù)［１６］；Ｎｉｃｏｌａｓ?。茫瑁澹颍穑澹幔醯龋郏保罚萏岢隽死貌煌耐負浣Y(jié)構(gòu)來逼真的、隨機的模擬斷層網(wǎng)絡(luò)方法；Ａ．Ｃａｒｍｏｎａ·Ｒ．Ｃｌａｖｅｒａ－Ｇｉｓｐｅｒ［１８］通過離散單元模型來模擬被沉積物覆蓋的構(gòu)造形變，并結(jié)合基于過程的建模方法來模擬同沉積構(gòu)造［１８］。這些嘗試為三維水文地質(zhì)建模提供了很好的借鑒。

　?。保怠?yīng)用三維水文地質(zhì)模型進行地下水數(shù)值模擬以往的地下水數(shù)值模擬應(yīng)用已知的地質(zhì)體框架、補徑排條件和水文地質(zhì)參數(shù)等要素建立概念模型進行模擬計算，信息缺失嚴重，不確定性大。Ｓｈａｒｐｅ等［１９］為適應(yīng)三維地質(zhì)建模技術(shù)在水文地質(zhì)行業(yè)中的應(yīng)用，提出了應(yīng)用三維地質(zhì)模型進行地下水數(shù)值模擬流程：① 鉆孔、剖面及物探等數(shù)據(jù)的收集、分析整理，導入建模軟件；② 應(yīng)用三維地質(zhì)建模軟件建立三維地質(zhì)模型；③ 建立水文地質(zhì)概念模型；④ 運用地下水數(shù)值模擬軟件進行地下水數(shù)值模擬；⑤ 用模擬結(jié)果定量分析地下水及環(huán)境問題，提出決策意見。后期研究及應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這一過程需要進行反復(fù)迭代才能得到比較滿意的結(jié)果。

　　但一直存在著三維地質(zhì)建模軟件與數(shù)值模擬軟件融合性差的問題，導致對地質(zhì)模型的過度概化，降低了模擬的準確性。Ｄａｎｉｅｌａ?。拢欤澹螅螅澹睿舻龋郏玻埃輰Υ颂岢隽嗽诘刭|(zhì)模型和數(shù)值模型間加入一個網(wǎng)格生成階段來改善地下水徑流和污染物運移數(shù)值模擬的方法。而英國地調(diào)局則應(yīng)用ＧＳＩ３Ｄ建立三維地質(zhì)模型，結(jié)合定制的地下水數(shù)值模擬系統(tǒng)ＺＯＯＭ 進行地下水流的數(shù)值模擬，實現(xiàn)了ＧＳＩ３Ｄ輸出的結(jié)果直接導入ＺＯＯＭ 系統(tǒng)，減少了信息的損失，提高了模擬結(jié)果的可靠性［１３］。

　?。保丁〔淮_定性的研究

　　水文地質(zhì)系統(tǒng)存在著不確定性（如含、隔水層的幾何形狀，空間分布等），而建模所使用的數(shù)據(jù)是確定的，用確定的數(shù)據(jù)表達不確定的地質(zhì)現(xiàn)象必然導致所建立的模型存在著不確定性。認識三維地質(zhì)模型的不確定性，有著很重要的意義?？梢灾笇ЫＨ藛T在建模的過程中降低模型的不確定性，充分合理的應(yīng)用多源數(shù)據(jù)，取得更為合理的建模思路和計算方法，注重專家知識等；讓使用者正確合理的使用所建的模型。Ｊ．Ｆｌｏｒｉａｎ?。祝澹欤欤恚幔睿畹龋郏玻保葜赋鋈S地質(zhì)體建模的不確定性可分為三個不同的類型：數(shù)據(jù)質(zhì)量及地質(zhì)體內(nèi)在隨機性和人們不完備的知識，進而提出了一種從數(shù)據(jù)的質(zhì)量角度來評價不確定性的方法。Ｍ．Ｒ．Ｌｅｌｌｉｏｔｔ，Ｍ．Ｒ．Ｃａｖｅ，Ｇ．Ｐ．Ｗｅａｌｔｈａｌｌ［２２］提出并檢驗了一種關(guān)于地質(zhì)表面模擬的不確定性量化方法。朱良峰等［２３］提出了三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估、誤差檢測、動態(tài)修正的總體研究框架等等。但目前還缺少一種能被廣泛接受的評價不確定性的方法。

　?。病〗ㄗh

　?。玻薄〈_定有限的工作目標

　　近些年，一系列復(fù)雜的三維地質(zhì)建模技術(shù)已經(jīng)被提出并走向成熟，但它們在區(qū)域性水文地質(zhì)建模中卻受到了限制。

　　同時三維水文地質(zhì)模型主要描述的是與地下水賦存運移有關(guān)的空間結(jié)構(gòu)（如含水層隔水層空間分布、顆粒大小等），屬性條件（孔隙率、導水性質(zhì)等）及作為地下水數(shù)值模擬平臺。

　　基于以上，三維水文地質(zhì)模型的研建需要結(jié)合自身特點及應(yīng)用確定有限的工作目標，更好的滿足水文地質(zhì)專業(yè)本身的需求。

　?。玻病￠_發(fā)針對三維水文地質(zhì)建模工具

　　目前國內(nèi)外針對三維水文地質(zhì)建模的工具還比較少，且功能有限，急需一系列功能強大，針對性強的三維水文地質(zhì)建模的軟件工具。這些工具要能保證開發(fā)出的工具符合水文地質(zhì)專業(yè)的要求，能作為數(shù)值模擬平臺；友好的可視化與用戶界面，易于理解和操作；可更新性好，模型易于維護；同時價格合理，能夠讓大多數(shù)使用者負擔的起。

　?。玻场√岣吣Ｐ偷目筛滦?/p>

　　模型的建立只能代表現(xiàn)有條件下對地下空間的認識，當獲得了新的數(shù)據(jù)，或者有了新的認識，如果系統(tǒng)不能快速的、簡便的重建模型，那樣必然耗費更多的人力、物力。可更新性好就要求自動建模程度高，對建模使用數(shù)據(jù)的規(guī)范化及建模的方法合理性要求更高，如：Ａｋｉ?。粒颍簦椋恚锏龋郏玻矗菥徒Y(jié)合一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在芬蘭西南部建立了一個易自動更新的水文地質(zhì)模型，實現(xiàn)了對更新數(shù)據(jù)的自動存儲和處理，提高了模型的可更新性。

　?。玻础∷馁|(zhì)條件概化的方法、原則及標準體系研究雖然目前對三維水文地質(zhì)建模方法的研究較多，但是針對地質(zhì)條件概化的方法、原則及標準的研究還很少，缺少一種指導性的方法體系來指導針對于不同應(yīng)用，不同地質(zhì)條件及不同數(shù)據(jù)源下的三維水文地質(zhì)建模，如地層巖性的歸并，地層的模擬精度等問題。如何結(jié)合專業(yè)自身特點，制定出指導性的概化方法、原則和標準體系是未來研究的方向之一。

　　３　結(jié)語

　　隨著地下水在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要性日益突出，三維水文地質(zhì)建模技術(shù)迎合了水文地質(zhì)行業(yè)需求，它突破了以往對地下空間二維表達的局限，能更加直觀生動的表達地質(zhì)條件，能更加準確的模擬地下水的空間、屬性結(jié)構(gòu)；同時，隨著未來的科技和經(jīng)濟的發(fā)展，如：計算機硬件和軟件的迅速發(fā)展、現(xiàn)代的數(shù)據(jù)庫設(shè)計理念和互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞能力的提升等對三維水文地質(zhì)建模技術(shù)的支持，三維地質(zhì)建模技術(shù)必將成為未來水文地質(zhì)行業(yè)重要的工具。除了要靠專業(yè)的水文地質(zhì)建模人員的努力之外，也要借鑒其它行業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗和成果，比如目前為石油應(yīng)用開發(fā)的模型已被用于水文地質(zhì)研究。未來，如何結(jié)合專業(yè)自身特點，制定出具有指導性的水文地質(zhì)建模的方法、原則及標準體系是未來專業(yè)水文地質(zhì)工作者研究的重點方向之一.

全自動野外地溫監(jiān)測系統(tǒng)/凍土地溫自動監(jiān)測系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測溫系統(tǒng)/地熱普查/地溫監(jiān)測哪家好選鴻鷗

礦井測溫系統(tǒng)/礦建凍結(jié)法施工溫度監(jiān)測系統(tǒng)/深井溫度場地溫監(jiān)測系統(tǒng)

TD-016C型 地源熱泵能耗監(jiān)控測溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)，新能源技術(shù)安裝公司，地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設(shè)計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設(shè)備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

    地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設(shè)計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

   采集服務(wù)器通過總線將現(xiàn)場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。 本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監(jiān)測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套先進的基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點：

１．結(jié)構(gòu)簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅(qū)動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa. 

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結(jié)：高性價格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應(yīng)用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

   本系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數(shù)字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設(shè)備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能： 

1、溫度在線監(jiān)測 

2、 報警功能 

3、 數(shù)據(jù)存儲 

4、定時保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印 

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度： 正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分  辨 率： 0.1℃

4、采樣點數(shù)： 小于128

5、巡檢周期： 小于3s（可設(shè)置）

6、傳輸技術(shù)： RS485、RF(射頻技術(shù))、GPRS

7、測點線長： 小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年 

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度： 小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經(jīng)測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1． 使用時，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點，實際使用應(yīng)該限制在150個節(jié)點以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場模塊供電，當距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司提供定制各個領(lǐng)域用的測溫線纜產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。

   由北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng)，硬件采取先進的ARM技術(shù)；上位機軟件使用編程語言技術(shù)設(shè)計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法：
　　為了實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準。在系統(tǒng)的設(shè)計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個或幾個空調(diào)采暖周期（一般一個空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統(tǒng)的運行效率。所以設(shè)計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負荷，我們根據(jù)該負荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設(shè)計中，土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長，測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設(shè)計方法，北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

   為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測溫精度，但對模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應(yīng)系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測，地源熱泵溫度監(jiān)測研究，地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析：
   傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差，會受環(huán)境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環(huán)境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

    北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應(yīng)元件，感應(yīng)元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢。所以數(shù)字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測理想的設(shè)備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現(xiàn)一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動監(jiān)測監(jiān)測平臺，可監(jiān)測大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場的變化等，實現(xiàn)熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測，異常情況預(yù)

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導依據(jù)。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機房內(nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機房內(nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機房內(nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經(jīng)安裝自動監(jiān)測設(shè)備的地熱井實施自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)分

析展示，可實現(xiàn)地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預(yù)

警，做到實時監(jiān)管，有地熱井運行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線；

3）開采井井內(nèi)水位監(jiān)測及變化曲線；

推薦產(chǎn)品如下：

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫／多功能鉆孔成像分析儀／井下電視／鉆孔成像儀／地熱井鉆孔成像儀／井下鉆孔成像儀/數(shù)字超聲成像測井系統(tǒng)/多功能超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井儀/成像測井系統(tǒng)/多功能井下超聲成像測井儀/超聲成象測井資料分析系統(tǒng)/超聲成像

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地熱管理系統(tǒng)（geothermal management system）是為實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地熱監(jiān)測產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米單點溫度檢測（普通表和存儲表）／0-3000米單點溫度檢測（普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲分析軟件功能）

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測/高精度遠程地溫監(jiān)測系統(tǒng)（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴展256個點；進口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視（同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機——地熱資源監(jiān)測系統(tǒng)／地熱管理系統(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控，24小時無人值守）

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢！北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司

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