地热井温度‑水位多参数一体化分层监测系统研发与工程实践

【资料简介】

地热井温度‑水位多参数一体化分层监测系统研发与工程实践

整套系统由深井分层温度传感阵列、高精度投入式水位变送器、多路同步采集主机、耐高温屏蔽传输线缆、电动绞车下放总成、4G‑IoT无线传输模块、太阳能供电单元、地热云智能监测平台、移动端小程序组成。

系统硬件实现一体化探头集成，温度分层传感器阵列沿线缆每隔5–10m布设，水位探头集成于探头最底端，一次下放即可完成全井段分层温度、井下静水位、动水位同步采集；采集主机采用多通道同步采集芯片，所有温度测点与水位数据采集时间一致，消除时序误差。水位传感器采用316L不锈钢外壳，耐地下水酸碱腐蚀，测量量程适配0–800m埋深，测量精度±1cm，可精准捕捉回灌、抽水、汛期补给带来的水位动态波动。

屏蔽传输线缆同时承载温度阵列信号与水位传感信号，采用分时复用传输协议，多路数据互不干扰；主机内置电源隔离、防雷、静电保护模块，适配野外雷雨、高温、潮湿恶劣环境。供电系统采用太阳能储能电池组，超低功耗休眠唤醒模式，阴雨天气可连续续航30天以上，满足野外无市电点位长期无人值守监测。

地热云平台搭建多参数耦合数据库，同步存储深度、分层温度、实时水位、采集时间；自动绘制地温梯度曲线、水位时序变化曲线、温度‑水位耦合关联曲线；设置多级预警阈值，当水位骤降、水位异常升高、局部井段温度突变，系统自动推送短信、小程序报警。平台支持多口地热井集群管理、历史数据导出、报表生成，可对接当地自然资源、生态环境监管平台，实现地热开采数据上报。

4 温度‑水位耦合故障识别原理

在地热换热井日常运行过程中，温度与水位变化具备明确耦合规律，依托一体化监测数据可精准区分故障类型：

第一，井筒泥沙淤积、回灌通道堵塞。抽水时水位下降过快，回灌后水位回升缓慢，同时堵塞井段温度出现异常拐点；

第二，地下水径流带发生变化。整体水位持续波动，全井段地温梯度随之改变；

第三，地层储热衰减。长期开采后整体地层温度缓慢下降，水位常年稳定；

第四，汛期地下水补给。水位整体抬升，浅层井段温度受地下水补给出现波动。

相比单一温度监测，多参数一体化监测可规避误判，精准定位故障诱因，降低运维误操作。

5 工程实践案例

河北某800m复合热泵供暖换热井，前期仅采用分层测温监测，多次出现局部井段温度异常，无法判断是回灌堵塞还是汛期地下水水位波动。部署鸿鸥成运温度‑水位一体化监测系统之后，一次下放同步获取分层温度与动水位数据。监测数据显示汛期地下水位整体抬升，浅层水温受补给扰动出现波动，并非井筒堵塞，避免了无效洗井作业。

另一处冀中坳陷回灌井，监测发现抽水水位降幅远超往常，同时510–520m井段温度突变，结合水位‑温度耦合数据判定该深度回灌通道泥沙淤积，定点高压洗井之后，水位恢复正常，井筒温度场回归稳定。

多项目实践证明，多参数一体化监测大幅提升地热井故障诊断准确率，减少无效运维成本。

6 一体化监测系统核心技术优势

第一，一次下放完成温度、水位双参数采集，简化野外施工流程，降低人工成本；

第二，所有测点时序同步，实现温度‑水位耦合分析，故障判断精准可靠；

第三，硬件高度集成，传感器耐压耐腐，适配800m深井复杂井下环境；

第四，云端平台实现多参数智能预警、长期趋势分析，支撑地热井全生命周期运维；

第五，可后期拓展pH、电导率、溶解氧等水质参数，升级为地热井全参数监测站。

7 现存不足与后续研发方向

现阶段一体化系统主要针对800m浅层地热井，后续面向1000–3000m中深层地热井，升级超高压水位‑温度复合探头；优化多参数高速分时采集协议，支持上百路温度测点+多通道水质传感器同步采集；搭载AI智能算法，自动识别堵塞、径流变化、储热衰减、汛期补给等工况，实现智能化故障分类预警。

8 结语

浅层地热换热井温度场动态变化和地下水位波动紧密耦合，单一温度监测容易造成故障误判。北京鸿鸥成运800m深井温度‑水位多参数一体化分层监测系统，实现一次下放同步采集全井段分层温度与井下水位，依托云端耦合数据分析精准识别井筒堵塞、地下水径流变化、地层储热衰减等问题。多参数一体化监测简化野外勘察施工、提升故障诊断精度、降低地热井运维成本，为地源热泵、复合热泵换热井数字化运维、浅层地热资源动态监管提供成熟成套装备，推动地热监测由单一参数走向多参数综合监测。（全文2508字）

关键词：地热井分层测温；井下水位监测；多参数传感；800米深井；地热云平台；地下水动态监测；地源热泵运维；温度‑水位耦合；回灌堵塞；水文地质勘察

全套汇总分类关键词

一、设备硬件类

800米深井测温系统，高精度数字温度变送器，深井耐压传感器，屏蔽式耐高温传输电缆，多路信号采集主机，电动绞车下放装置，水位传感模块，低功耗物联网模块，4G无线传输模块

二、监测技术类

地热井分层测温，长线缆数字信号传输，多点同步采集，地温梯度测试，10米间隔密集测点，温度‑水位一体化监测，地温梯度曲线生成

三、软件平台类

地热云监测平台，移动端小程序，无人值守在线监测，远程数据采集，温度异常AI预警，监测数据导出

四、行业应用类

地源热泵，浅层地热资源，复合热泵系统，地热换热井，井筒结垢堵塞故障诊断，回灌通道监测，地热井洗井运维，水文地质勘察，冀中坳陷地热勘察

五、行业对比与技术突破类

友商浅层测温瓶颈（150‑300m），北京鸿鸥成运，国产化深井监测装备，800m深度技术突破，地下空间分层检测升级，中深层地热井监测研发

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地热管理系统（geothermal management system）是为实现地热资源的可持续开发而建立的管理系统。

我司深井地热监测产品系列介绍：

1.0-1000米单点温度检测（普通表和存储表）／0-3000米单点温度检测（普通显示，只能显示温度，没有存储分析软件功能）

2.0-1000米浅层地温能监测（采集器采用低功耗、携带方便；物联网NB无线传输至WEB端B/S架构网络；单总线结构，可扩展256个点；进口18B20高精度传感器，在10-85度范围内，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多点深层地温监测（采用分布式光纤测温系统细分两大类：1.井筒测试 2.井壁测试）

4.0-2000米NB型液位／温度一体式自动监测系统（同时监测温度和液位两个参数，MAX耐温125摄氏度）

5.0-7000米全景型耐高温测温成像一体井下电视（同时监测温度和视频图片等）

6. 微功耗采集系统／遥控终端机——地热资源监测系统浅层／地热管理系统（可在换热站同时监测温度／流量／水位／泵内温度／压力／能耗等多参数内容，可实现物联网远程监控，24小时无人值守）

有此类深井地温项目，欢迎新老客户朋友垂询！北京鸿鸥成运仪器设备有限公司

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