CN113009875A - 一种浅层地热数据采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浅层地热数据采集装置，属于再生能源数据采集设备技术领域，其中，可编程控制器，用于自动化控制该浅层地热数据采集装置；监控摄像机组，用于监控浅层地热井口的数据采集仪器的工作情况以及浅层地热井口附近的工况信息；主控计算机，用于控制整个浅层地热数据采集装置的采集工作；水位传感器，用于监测浅层地热井口的地下水的水位情况；通讯模块，用于可编程控制器与主控计算机的通讯，实现采集数据的及时传输。该浅层地热数据采集装置，实现了地热井口数据采集与工况监控的远程传输，工作人员通过一个主控计算机可以实现对不同井口进行同时监控，极大地节约了资源，同时提高了工作的效率，避免了发生错误的缺陷。

Description

一种浅层地热数据采集装置
技术领域
本发明属于再生能源数据采集设备技术领域，具体为一种浅层地热数据采集装置。
背景技术
浅层地热能资源是一种可再生、环保、清洁的新型能源，开发利用浅层地热能是发展绿色经济、低碳经济和循环经济的必然趋势。我国浅层地热能开发利用潜力巨大，据保守估算，全国287个地级以上城市每年浅层地热能资源量相当于95亿吨标准煤，在现有技术经济条件下，可再生利用。我国浅层地热能主要通过地源热泵技术加以利用采集，不但可以满足供暖需求，同时也直接降低了排放的污染量，有利于保护环境。为降低能源消耗和加强能源使用的管理，需要一种能够实时采集地源热泵系统数据的装置。
浅层地热能不但可以满足供暖需求，同时也直接降低了排放的污染量，有利于保护环境，在设计这样一个地热供暖空调系统的时，按照地表建筑的大小要考虑所在地面浅层在不同季节，不同时段的换热量或换热能力，设计过大造成浪费，设计过小无法启动使用，大大的影响工作的效率。
为此，我们提出了一种浅层地热数据采集装置，对装置进行合理设计，保证日常工作时的工作效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种浅层地热数据采集装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种浅层地热数据采集装置，包括可编程控制器、监控摄像机组、主控计算机、温度传感器、水位传感器以及通讯模块；
可编程控制器，用于自动化控制该浅层地热数据采集装置，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行，具体由内部中央处理器，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成，并接收主控计算机发来的控制指令；
监控摄像机组，用于监控浅层地热井口的数据采集仪器的工作情况以及浅层地热井口附近的工况信息；
主控计算机，用于控制整个浅层地热数据采集装置的采集工作，输出并显示采集到的数据信息；
温度传感器，用于采集浅层地热井的水温参数，所述的温度传感器对采集来的数据向可编程控制器进行传输；
水位传感器，用于监测浅层地热井口的地下水的水位情况；
通讯模块，用于可编程控制器与主控计算机的通讯，实现采集数据的及时传输。
进一步优化本技术方案，所述监控摄像机组包括摄像头Flash芯片、DDR芯片及以太网接口，所述Flash芯片通过以太网接口与所述可编程控制器建立连接关系，利用Flash芯片用于保存监控摄像机组采集的图像数据，所述DDR芯片与所述可编程控制器建立连接关系，DDR芯片用于实现监控浅层地热区域内动态图像数据的双倍速率同步动态随机存储。
进一步优化本技术方案，所述温度传感器选用型号为DSl8820的数字温度传感器，其中可编程控制器通过I/O口与DSl8B20数字温度传感器进行单总线通信，读取浅层地热区域水温的温度参数，I/O口线要外接4.7KΩ的上拉电阻，所述可编程控制器通过UART口与核心板扩展的RS232接口进行通讯，将采集的浅层地热区域水温的温度参数传递给主控计算机。
进一步优化本技术方案，所述主控计算机通过4G、5G或者WIFI等多种通讯方式将采集的数据信息传输至管理人员的手机APP上，管理人员可以通过手机APP控制主控计算机对可编程控制器进行控制指令的收发。
进一步优化本技术方案，所述主控计算机配置有显示器，显示器选用型号为LCD1602的拼接液晶显示屏，所述的拼接液晶显示屏的工作电压是3.5V-5V，主控计算机可以将采集的数据测量值直接显示在显示器上，也可以将监控摄像机组的视频信息在显示器上进行显示。
进一步优化本技术方案，所述水位传感器选用型号为JY-P260的水位传感器，所述水位传感器的工作方式为投入式液位变送方式。
进一步优化本技术方案，所述温度传感器、水位传感器均内置有工作电源，所述温度传感器、水位传感器的工作电源均采用耐高温的锂电池，该耐高温锂电池的耐高温的最高温度值为160摄氏度。
进一步优化本技术方案，所述通讯模块包括ZIGBEE、蓝牙等无线通讯模式以及GSM/GPRS、CDMA数据传输模式。
进一步优化本技术方案，所述可编程控制器通过使用ZIGBEE、蓝牙等无线通讯的方式进行与主控计算机的通讯，利用GSM/GPRS数据传输模块或者CDMA数据传输模块实现采集数据的及时传输。
与现有技术相比，本发明提供了一种浅层地热数据采集装置，具备以下有益效果：
1、该浅层地热数据采集装置，通过采用上述技术方案，实现了地热井口数据采集与工况监控的远程传输，工作人员通过一个主控计算机可以实现对不同井口进行同时监控，极大地节约了资源，同时提高了工作的效率，避免了发生错误的缺陷。
2、该浅层地热数据采集装置，通过选择了耐温上限为160摄氏度的高耐温锂电池，保证了侵泡在地热井井水中的电池的使用寿命，同时也不会造成水源污染，使得该浅层地热数据采集装置位于地下的设备在地热井高温高湿的环境下工作时，也可以保证其设备可以正常运行。
附图说明
图1为本发明提出的一种浅层地热数据采集装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种浅层地热数据采集装置的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，一种浅层地热数据采集装置，包括可编程控制器、监控摄像机组、主控计算机、温度传感器、水位传感器以及通讯模块；
可编程控制器，用于自动化控制该浅层地热数据采集装置，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行，具体由内部中央处理器，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成，并接收主控计算机发来的控制指令；
监控摄像机组，用于监控浅层地热井口的数据采集仪器的工作情况以及浅层地热井口附近的工况信息；
主控计算机，用于控制整个浅层地热数据采集装置的采集工作，输出并显示采集到的数据信息；
温度传感器，用于采集浅层地热井的水温参数，所述的温度传感器对采集来的数据向可编程控制器进行传输；
水位传感器，用于监测浅层地热井口的地下水的水位情况；
通讯模块，用于可编程控制器与主控计算机的通讯，实现采集数据的及时传输。
具体的，所述监控摄像机组包括摄像头Flash芯片、DDR芯片及以太网接口，所述Flash芯片通过以太网接口与所述可编程控制器建立连接关系，利用Flash芯片用于保存监控摄像机组采集的图像数据，所述DDR芯片与所述可编程控制器建立连接关系，DDR芯片用于实现监控浅层地热区域内动态图像数据的双倍速率同步动态随机存储。
具体的，所述温度传感器选用型号为DSl8820的数字温度传感器，其中可编程控制器通过I/O口与DSl8B20数字温度传感器进行单总线通信，读取浅层地热区域水温的温度参数，I/O口线要外接4.7KΩ的上拉电阻，所述可编程控制器通过UART口与核心板扩展的RS232接口进行通讯，将采集的浅层地热区域水温的温度参数传递给主控计算机。
具体的，所述主控计算机通过4G、5G或者WIFI等多种通讯方式将采集的数据信息传输至管理人员的手机APP上，管理人员可以通过手机APP控制主控计算机对可编程控制器进行控制指令的收发。
具体的，所述主控计算机配置有显示器，显示器选用型号为LCD1602的拼接液晶显示屏，所述的拼接液晶显示屏的工作电压是3.5V-5V，主控计算机可以将采集的数据测量值直接显示在显示器上，也可以将监控摄像机组的视频信息在显示器上进行显示。
具体的，所述水位传感器选用型号为JY-P260的水位传感器，所述水位传感器的工作方式为投入式液位变送方式。
具体的，所述温度传感器、水位传感器均内置有工作电源，所述温度传感器、水位传感器的工作电源均采用耐高温的锂电池，由于温度传感器、水位传感器是侵泡在地热井井水中，如果普通锂电池长时间处于高温环境使用寿命会大大缩短，而且有可能会造成水源的污染，因此需要考虑锂电池的耐温性能，该耐高温锂电池的耐高温的最高温度值为160摄氏度。
具体的，所述通讯模块包括ZIGBEE、蓝牙等无线通讯模式以及GSM/GPRS、CDMA数据传输模式。
具体的，所述可编程控制器通过使用ZIGBEE、蓝牙等无线通讯的方式进行与主控计算机的通讯，利用GSM/GPRS数据传输模块或者CDMA数据传输模块实现采集数据的及时传输。
实施例二：
请参阅图2，一种浅层地热数据采集装置，包括可编程控制器、监控摄像机组、主控计算机、温度传感器、水位传感器以及通讯模块，其中温度传感器、水位传感器以及监控摄像机组设置在地下的地热井口附近，位于地下部分；其中可编程控制器、通讯模块、主控计算机以及主控计算机配置的显示器设置在地上，可编程控制器以及通讯模块位于地热井口的正上方，主控计算机以及主控计算机配置的显示器设置在主控室中。
具体的，所述监控摄像机组包括摄像头Flash芯片、DDR芯片及以太网接口，所述Flash芯片通过以太网接口与所述可编程控制器建立连接关系，利用Flash芯片用于保存监控摄像机组采集的图像数据，所述DDR芯片与所述可编程控制器建立连接关系，DDR芯片用于实现监控浅层地热区域内动态图像数据的双倍速率同步动态随机存储。
具体的，所述温度传感器选用型号为DSl8820的数字温度传感器，其中可编程控制器通过I/O口与DSl8B20数字温度传感器进行单总线通信，读取浅层地热区域水温的温度参数，I/O口线要外接4.7KΩ的上拉电阻，所述可编程控制器通过UART口与核心板扩展的RS232接口进行通讯，将采集的浅层地热区域水温的温度参数传递给主控计算机。
具体的，所述主控计算机通过4G、5G或者WIFI等多种通讯方式将采集的数据信息传输至管理人员的手机APP上，管理人员可以通过手机APP控制主控计算机对可编程控制器进行控制指令的收发。
具体的，所述主控计算机配置有显示器，显示器选用型号为LCD1602的拼接液晶显示屏，所述的拼接液晶显示屏的工作电压是3.5V-5V，主控计算机可以将采集的数据测量值直接显示在显示器上，也可以将监控摄像机组的视频信息在显示器上进行显示。
具体的，所述水位传感器选用型号为JY-P260的水位传感器，所述水位传感器的工作方式为投入式液位变送方式。
具体的，所述温度传感器、水位传感器均内置有工作电源，所述温度传感器、水位传感器的工作电源均采用耐高温的锂电池，由于温度传感器、水位传感器是侵泡在地热井井水中，如果普通锂电池长时间处于高温环境使用寿命会大大缩短，而且有可能会造成水源的污染，因此需要考虑锂电池的耐温性能，该耐高温锂电池的耐高温的最高温度值为160摄氏度。
具体的，所述通讯模块包括ZIGBEE、蓝牙等无线通讯模式以及GSM/GPRS、CDMA数据传输模式。
具体的，所述可编程控制器通过使用ZIGBEE、蓝牙等无线通讯的方式进行与主控计算机的通讯，利用GSM/GPRS数据传输模块或者CDMA数据传输模块实现采集数据的及时传输。
两个实施例的试验结果表明：该浅层地热数据采集装置，通过采用上述实施例的实施方式，实现了地热井口数据采集与工况监控的远程传输，工作人员通过一个主控计算机可以实现对不同井口进行同时监控，极大地节约了资源，同时提高了工作的效率，避免了发生错误的缺陷。
该浅层地热数据采集装置，通过选择了耐温上限为160摄氏度的高耐温锂电池，保证了侵泡在地热井井水中的电池的使用寿命，同时也不会造成水源污染，使得该浅层地热数据采集装置位于地下的设备在地热井高温高湿的环境下工作时，也可以保证其设备可以正常运行。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，包括可编程控制器、监控摄像机组、主控计算机、温度传感器、水位传感器以及通讯模块；
可编程控制器，用于自动化控制该浅层地热数据采集装置，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行，具体由内部中央处理器，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成，并接收主控计算机发来的控制指令；
监控摄像机组，用于监控浅层地热井口的数据采集仪器的工作情况以及浅层地热井口附近的工况信息；
主控计算机，用于控制整个浅层地热数据采集装置的采集工作，输出并显示采集到的数据信息；
温度传感器，用于采集浅层地热井的水温参数，所述的温度传感器对采集来的数据向可编程控制器进行传输；
水位传感器，用于监测浅层地热井口的地下水的水位情况；
通讯模块，用于可编程控制器与主控计算机的通讯，实现采集数据的及时传输。
2.根据权利要求1所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述监控摄像机组包括摄像头Flash芯片、DDR芯片及以太网接口，所述Flash芯片通过以太网接口与所述可编程控制器建立连接关系，利用Flash芯片用于保存监控摄像机组采集的图像数据，所述DDR芯片与所述可编程控制器建立连接关系，DDR芯片用于实现监控浅层地热区域内动态图像数据的双倍速率同步动态随机存储。
3.根据权利要求1所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述温度传感器选用型号为DSl8820的数字温度传感器，其中可编程控制器通过I/O口与DSl8B20数字温度传感器进行单总线通信，读取浅层地热区域水温的温度参数，I/O口线要外接4.7KΩ的上拉电阻，所述可编程控制器通过UART口与核心板扩展的RS232接口进行通讯，将采集的浅层地热区域水温的温度参数传递给主控计算机。
4.根据权利要求1所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述主控计算机通过4G、5G或者WIFI等多种通讯方式将采集的数据信息传输至管理人员的手机APP上，管理人员可以通过手机APP控制主控计算机对可编程控制器进行控制指令的收发。
5.根据权利要求1所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述主控计算机配置有显示器，显示器选用型号为LCD1602的拼接液晶显示屏，所述的拼接液晶显示屏的工作电压是3.5V-5V，主控计算机可以将采集的数据测量值直接显示在显示器上，也可以将监控摄像机组的视频信息在显示器上进行显示。
6.根据权利要求1所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述水位传感器选用型号为JY-P260的水位传感器，所述水位传感器的工作方式为投入式液位变送方式。
7.根据权利要求1所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述温度传感器、水位传感器均内置有工作电源，所述温度传感器、水位传感器的工作电源均采用耐高温的锂电池，该耐高温锂电池的耐高温的最高温度值为160摄氏度。
8.根据权利要求1所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述通讯模块包括ZIGBEE、蓝牙等无线通讯模式以及GSM/GPRS、CDMA数据传输模式。
9.根据权利要求8所述的一种浅层地热数据采集装置，其特征在于，所述可编程控制器通过使用ZIGBEE、蓝牙等无线通讯的方式进行与主控计算机的通讯，利用GSM/GPRS数据传输模块或者CDMA数据传输模块实现采集数据的及时传输。
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