地热井分布式光纤测温监测系统
技
术
方
案
北京鸿鸥成运仪器设备有限公司
1.1概述
相对于以上传统的供暖方式来说，地热能供暖在满足人们供暖需求的同时不会对环境造成污染这也是国家大力推广发展的原因之一。地热井供暖是指通过打地热井，抽取地下热水并用于供暖系统，地热井供暖的优势在于清洁、环保、舒适，因为深层地下水有自己的循环系统，水被采上供暖，再循环到地下，整个过程是没有消耗的，理论上可以无限再生。符合低碳环保、节能减排的环境建设要求。
地热井供暖还有一些工艺需要完善，比如尾水排放的温度过高，造成了资源的浪费，因此，地热井的温度实时监测尤其重要。分布式光纤测温系统*取代了传统的热电阻式传感器，解决了井下恶劣环境温度监测长期稳定的需求。
二、系统简介
本系统采用了当今先进的光电技术、通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术。*设计的低温、强电场、潮湿环境运行技术。该系统的开发研制均在天然气采集区、热力管道经多次反复试验、攻关才得以完善，完整安全地把数据传送至监测终端。因此，该系统是一种高可靠性的温度在线监测系统。
本系统具有良好的计算机界面、可显示现场管道模拟图，显示传感器所监测的实际位置及所有管道的相关参数，当运行中管道出现异常时，显示画面及事故音响同时发出报警信号，可通过计算机的模拟图上直接查看，并能迅速准确地判断出发生故障的实际位置，很大程度地防止了更大的事故发生及提高了技术管理水平。本系统支持RS－485/RS－232和ETHERNET等标准通讯接口和通讯协议可与监控室内网络互连。
2.1系统结构与说明
为保障被监测管道的安全，本系统采用技术先进、性能优越的线式光纤测温系统，将感温光纤敷设在热力管道上，然后接入控制室的监测解调仪上，监测解调仪将携带有温度信息的光信号解调后就得到沿管道的分布温度。监测解调仪通过通讯口将数据传送到上位机，生成直观的图文画面供用户查询浏览。下图为系统简图：
系统总体性能指标
温度测量范围：-40℃—150℃（采用特殊光纤可扩展至800℃）
测温长度：1000m，2000 m，4000m,8000m，16000,长监测距离20km
测温精度：<±0.5℃
光纤通道：1，2，4--128
定位精度：自由展开光纤：<1m，光纤探头：<5cm
采样速率（空间采样间隔）：100MHz （1.0m）
光纤接口：FC/APC
测温光纤：多模62.5/125
测量时间：<10s/周期、<15s/周期、<20s/周期
数据接口：RS232,RJ45(网口)
要求测温光纤损耗：<1dB/km @ 1550nm
电源：220V, 50Hz
主机工作环境：温度0℃～60℃
湿度<80%（无冷凝）
2.2系统包含的子系统：
1、传感器与传输系统
该系统应用先进的分布式光传感技术，通过光纤传感器，将被测温度量转变成光信号。由于从传感器输出的信号为光信号，所以可以直接通过光缆进行远距离传输。光纤良好的耐环境性能也为长期的安全监控提供了可靠的保障。
2、数据采集系统
该系统的功能：光纤传感器所产生的光信号经光缆的远程传输，然后通过放置在监控室的光纤监测解调仪直接进行数字量识别并转换为物理量，记录的数据可以在计算机终端显示、记录、保存或直接进入监测数据库。
3、监测数据管理软件系统
该系统的目的是根据各监测项目的特点，使各种不同类型的数据通过恰当的组织被有效地储存起来。在保证必要信息储存的前提下，尽量减少数据冗余度。该管理系统能方便地从数据系统中获取数据，同时数据可以被不同用户方便地调用。
三、系统参考标准
《线型光纤感温火灾探测器》GB/T 21197-2007
《工业产品使用说明书总则》GB9969.1
《数字计算机硬件测试》(ISA-RP55.1)
《工业控制设备及系统的端子板》(NEMA-ICS4)
《工业控制装置及系统的外壳》(NEMA-ICS6)
《建筑设计防火规范》(GBJ 116-87)
《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-98)
《火灾自动报警系统施工及验收规范》(GB 50166-92)
《火灾报警控制器通用技术条件》(GBJ 4717-93)
其它现行的相关国家和行业标准规范
四、监测范围及运行目标
4.1监测范围
采用线式感温光纤对地热井进行在线温度监测。
五、管道测温解决方案
5.1设计原则
本设计依据国家关于火灾自动报警系统施工及验收规范及工业自动化测控系统的设计技术规范，采用目前在工业界广为使用并被证明是成功的分布式光纤测温系统，以其结构先进、布线成本低、抗干扰能力强、运行安全可靠、扩充灵活方便的优越性能，在投资费用合理的前提下，实现管道泄漏时温度差监测功能。实时监测井下温度，对温度的异变及时进行预报，及时发现隐患，及时进行防范。
5.2方案说明
根据地热井分布情况，设计光缆安装（参考方案），见下表：
5.2.1配置清单
序号 | 名称 | 型号 | 数量 |
1 | 分布式光纤测温主机（4通道） | HO-D-2000 | 1台 |
2 | 特种测温光缆（地热井）井壁测试 | HO-GL-120 | 2500米 |
3 | 特种测温光缆（地热井）井筒测试 | HO-LL-120 | 2500米 |
4 | 分布式光纤测温在线监测组态软件 |
| 1个 |
5 | 工作站（工控机／显示器） | 610 | 1套 |
6 | 光纤终端盒 | JCHL-A | 1套 |
7 | 光纤接续盒 | JCHL-B | 2套 |
5.2.2设计说明：
本项目需要地热井1口，深度均是2500m。
铺设如下图。
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