CN205353041U - 一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，它包括地下气体采集单元，地下气体采集单元、土壤温度含水率监测单元设置在地下，其余部件设置在地上；地下气体采集单元设置在气体循环管路入口端，气体循环管路出口端与气体浓度实时在线检测单元连接，并在气体循环管路出口端上设置有泵，地下气体采集单元和泵的控制端均电连接至数据采集单元；土壤温度含水率监测单元将采集到的土壤温度、含水率信息传输至数据采集单元中；数据采集单元与现有控制设备连接，将采集到的数据信息传输至现有控制设备；太阳能供电单元为上述各部件供电。本实用新型能实现地表、地下联合实时在线浅层自动监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监测系统，特别是关于一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统。
背景技术
二氧化碳捕集和封存(carbondioxidecaptureandstorage，CCS)是应对气候变化的重要策略之一，是履行低碳经济政策的重要内容。通过CCS技术有望降低大气CO2等温室气体浓度的增长速率，达到减缓全球气候变暖之目的。全球及我国二氧化碳地质储存技术已达到工业规模实施的水平，证明二氧化碳地质储存在应对全球气候变化上的技术可行性。
尽管二氧化碳地质储存是二氧化碳减排的有效措施之一，但工业规模水平的CO2地质封存项目，会将大量超临界状态的CO2注入地下，这些CO2会不断发生大面积迁移，因而环境风险在很大范围都存在。二氧化碳地质储存安全性是广泛关注的问题，一旦泄漏，必将引起严重的生态灾难。要保障储存工程的安全，则须对工程区的二氧化碳浓度进行监测，在此基础上建立二氧化碳泄漏的预警系统。地下二氧化碳气体浓度监测在农业、环保、采矿、地震等领域中已得到广泛应用，但传统的地下二氧化碳气体浓度监测技术以地表离线监测为主，由于地下二氧化碳排放主要来自地下的各种生物地球化学作用过程，存在多种来源，且受季节、气象、植被、微生物、人类活动等因素影响显著，地表监测难以识别二氧化碳来源。为了识别不同来源二氧化碳，特别是能够捕捉二氧化碳地质储存工程中注入二氧化碳的溢出信号，增加监测的科学性和可信度，迫切需要开展地下相关生物地球化学作用过程产生二氧化碳的机理及其影响因素研究，开发一套基于钻孔的多深度多信息实时在线浅层地下二氧化碳气体浓度自动监测系统。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，实现地表、地下联合监测，实时在线浅层自动监测野外地下二氧化碳气体浓度，为快速、准确判断深源二氧化碳浓度提供依据。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其特征在于：它包括地下气体采集单元、气体循环管路、气体浓度实时在线检测单元、泵、数据采集单元、土壤温度含水率监测单元和太阳能供电单元；所述地下气体采集单元、土壤温度含水率监测单元设置在地下，其余部件设置在地上；所述地下气体采集单元设置在所述气体循环管路入口端，所述气体循环管路出口端与所述气体浓度实时在线检测单元连接，并在所述气体循环管路出口端上设置有所述泵，所述地下气体采集单元和泵的控制端均电连接至所述数据采集单元；所述土壤温度含水率监测单元将采集到的土壤温度、含水率信息传输至所述数据采集单元中；所述数据采集单元与现有控制设备连接，将采集到的数据信息传输至所述现有控制设备；所述太阳能供电单元为上述各部件供电。
优选地，所述地下气体采集单元至少采用两个以上，所述土壤温度含水率监测单元也至少采用两个以上，且各所述地下气体采集单元、各所述土壤温度含水率监测单元均呈阶梯状设置在地下。
优选地，所述数据采集单元与所述现有控制设备之间的连接采用有线连接或无线连接，或采用以上两种连接方式的组合形式。
优选地，所述气体浓度实时在线检测单元包括气体处理单元和气体浓度检测单元，样气经所述泵传输至所述气体处理单元内处理后，经另一所述泵传输至所述气体浓度检测单元中，由所述气体浓度检测单元检测处理后样气的气体浓度信息并传输至所述数据采集单元；检测后的样气经所述气体循环管路排空至地下。
优选地，所述气体浓度检测单元由甲烷浓度检测仪和二氧化碳浓度检测仪构成。
由于本实用新型采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于采用数据采集单元、气体浓度实时在线检测单元、地下气体采集单元和土壤温度含水率监测单元构成的监测系统，所测定的样点为多个，地下气体采集单元和土壤温度含水率监测单元设置在地下，其余部件设置在地上，实现了地表、地下联合实时在线浅层自动监测。2、本实用新型由于数据采集单元与现有控制设备采用有线连接方式或无线连接方式或以上两者的结合方式，对气体浓度实时在线检测单元、地下气体采集单元和土壤温度含水率监测单元进行采样控制，因此，能实现在线的、原位的不间断自动监测。3、本实用新型由于采样点较多，因此能实现多浓度范围的检测，最大浓度为100.00％，最小浓度为0.1ppm。本实用新型可以广泛应用于二氧化碳提高石油、天然气采收率，页岩气勘探开发、含瓦斯矿山环境整治监测等领域。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的气体浓度实时在线检测单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型提供一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其包括地下气体采集单元1、气体循环管路2、气体浓度实时在线检测单元3、泵4、数据采集单元5、土壤温度含水率监测单元6和太阳能供电单元7；其中，地下气体采集单元1、土壤温度含水率监测单元6设置在地下，其余部件设置在地上。
地下气体采集单元1设置在气体循环管路2入口端，气体循环管路2出口端与气体浓度实时在线检测单元3连接，并在气体循环管路2出口端上设置有泵4，地下气体采集单元1和泵4控制端均电连接至数据采集单元5，根据数据采集单元5传输至的控制信号控制其工作；泵4工作时，将地下气体采集单元1采集到的多个CO2地质封存泄漏样点的样气经气体循环管路2传输至气体浓度实时在线检测单元3内，经气体浓度实时在线检测单元3处理后传输至数据采集单元5中。土壤温度含水率监测单元6将采集到的土壤温度、含水率信息传输至数据采集单元5中。数据采集单元5与现有控制设备连接，将采集到的各数据信息传输至现有控制设备，同时，接收现有控制设备传输至的控制信息，并将该控制信息分别传输至地下气体采集单元1、泵4等部件。太阳能供电单元7为上述各部件进行供电。
上述实施例中，地下气体采集单元1至少采用两个以上，土壤温度含水率监测单元6也至少采用两个以上，且各地下气体采集单元1、各土壤温度含水率监测单元6均呈阶梯状设置在地下，以便监测不同深度土壤温度、土壤含水率、土壤二氧化碳气体浓度。
上述各实施例中，如图2所示，气体浓度实时在线检测单元3包括气体处理单元8和气体浓度检测单元9，样气经泵4传输至气体处理单元8内进行过滤、制冷、干燥处理后经另一泵4传输至气体浓度检测单元9中，由气体浓度检测单元9检测处理后的样气的气体浓度信息并传输至数据采集单元5；检测后的样气经气体循环管路2排空至地下。
上述实施例中，气体浓度检测单元9由甲烷浓度检测仪10和二氧化碳浓度检测仪11构成，通过设置甲烷浓度检测仪可以有效扩展本实用新型的功能，可以广泛在其他领域中应用。
上述各实施例中，数据采集单元5与现有控制设备之间的连接可以采用有线连接或无线连接，或采用以上两种连接方式的组合形式。
综上所述，本实用新型在使用时，本实用新型所测定泄漏二氧化碳的浓度范围可以扩展到0～100.0％，测定的动作为实时的、在线的、原位的监测；测定的样点为多个，具体样点数根据使用者需求进行设置，一般样本数为50～100个，因此本实用新型基本满足了地质封存泄漏监测的需要。监测数据可以经无线传输形式进行远距离通讯，解决了野外作业困难问题。还可以采用有线传输方式，将所观测的数据输出到现有控制设备上。所有监测动作，都可以通过现有控制设备进行修正和控制。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构和连接方式都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其特征在于：它包括地下气体采集单元、气体循环管路、气体浓度实时在线检测单元、泵、数据采集单元、土壤温度含水率监测单元和太阳能供电单元；所述地下气体采集单元、土壤温度含水率监测单元设置在地下，其余部件设置在地上；所述地下气体采集单元设置在所述气体循环管路入口端，所述气体循环管路出口端与所述气体浓度实时在线检测单元连接，并在所述气体循环管路出口端上设置有所述泵，所述地下气体采集单元和泵的控制端均电连接至所述数据采集单元；所述土壤温度含水率监测单元将采集到的土壤温度、含水率信息传输至所述数据采集单元中；所述数据采集单元与现有控制设备连接，将采集到的数据信息传输至所述现有控制设备；所述太阳能供电单元为上述各部件供电。
2.如权利要求1所述的一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其特征在于：所述地下气体采集单元至少采用两个以上，所述土壤温度含水率监测单元也至少采用两个以上，且各所述地下气体采集单元、各所述土壤温度含水率监测单元均呈阶梯状设置在地下。
3.如权利要求1所述的一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其特征在于：所述数据采集单元与所述现有控制设备之间的连接采用有线连接或无线连接，或采用以上两种连接方式的组合形式。
4.如权利要求2所述的一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其特征在于：所述数据采集单元与所述现有控制设备之间的连接采用有线连接或无线连接，或采用以上两种连接方式的组合形式。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其特征在于：所述气体浓度实时在线检测单元包括气体处理单元和气体浓度检测单元，样气经所述泵传输至所述气体处理单元内处理后，经另一所述泵传输至所述气体浓度检测单元中，由所述气体浓度检测单元检测处理后样气的气体浓度信息并传输至所述数据采集单元；检测后的样气经所述气体循环管路排空至地下。
6.如权利要求5所述的一种浅层地下二氧化碳气体浓度监测系统，其特征在于：所述气体浓度检测单元由甲烷浓度检测仪和二氧化碳浓度检测仪构成。
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