一种基于4G/5G移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置的制作方法

本实用新型涉及浅层岩土地热能普查测试技术领域，特别是涉及一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置。

背景技术：

浅层地热能是一种可再生低品位热能，它既可以作为冷源也可以作为热源，为供热、制冷提供清洁能源，国外上世纪后期就已经开始应用，我国从本世纪初开始进行大规模的研究与工程应用，但是现有技术进行测试时的设备不易安装，不能连续进行数据采集和持续加热，且不利于移动，需要人员值守，时刻发现可能存在的隐患问题，不能及时将现场情况传送给远程终端，而且现场测试工作比较繁琐。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置，测试精度高、结构简单，方便安装和使用，具有较高的试验应用价值。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置，包括电控箱、电加热水箱装置、水循环管道部分、安保系统和埋设于浅层岩土下的u形换热器，所述电控箱固定安装在所述电加热水箱装置的上方，所述电加热水箱装置包括注水箱和电加热水箱，所述注水箱通过所述注水管与所述电加热水箱的注水口相连通，所述电加热水箱内安装有第一温度传感器和电加热装置，所述电加热水箱上端连接有出水管，所述电加热水箱下端连接有进水管，所述出水管位于所述电加热水箱内一端的最高点高于所述电加热装置的最高点10cm以上，所述水循环管道部分包括循环水出水管道和循环水回水管道，所述电加热水箱的出水管与所述循环水出水管道的一端相连接，所述循环水出水管道的另一端与所述u形换热器的输入端相连接，所述u形换热器的输出端与所述循环水回水管道的一端相连接，所述循环水回水管道的另一端与所述电加热水箱的进水管相连接，所述循环水出水管道上且靠近所述出水管的位置依次安装有第二温度传感器、第一y型过滤器、循环水泵和第一手动阀，所述循环水回水管道上且靠近所述进水管的位置依次安装有流量传感器、第三温度传感器、第二y型过滤器和第二手动阀，所述电控箱内设置有可编程序控制器plc、工业触摸屏、加热器接触器、循环水泵继电器、报警继电器和摄像继电器，所述工业触摸屏上设置有4g/5g无线通讯接口，所述电控箱的顶端固定安装有4g/5g天线和安保系统，所述4g/5g无线通讯接口与所述4g/5g天线相连接，所述安保系统包括人体感应雷达、声光报警器、语音报警器和摄像头，所述循环水泵通过所述循环水泵继电器与所述可编程序控制器plc相连接，所述声光报警器、语音报警器均通过所述报警继电器与所述可编程序控制器plc相连接，所述摄像头通过所述摄像继电器与所述可编程序控制器plc相连接，所述电加热装置通过所述加热器接触器与所述可编程序控制器plc相连接，所述人体感应雷达、流量传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器均与所述可编程序控制器plc相连接，所述可编程序控制器plc通过rs-232通讯线与所述工业触摸屏相连接，所述工业触摸屏与上位机或移动终端无线连接。

可选的，所述电加热水箱装置还包括不锈钢制外箱体，所述电加热水箱设置在所述不锈钢制外箱体内，所述电加热水箱外包覆有10厘米以上的岩棉或泡沫板。

可选的，所述电加热装置包括低功率电加热器、中功率电加热器和高功率电加热器，所述低功率电加热器、中功率电加热器和高功率电加热器分别通过连接器螺接固定在所述电加热水箱内，所述出水管位于所述电加热水箱内一端的最高点高于位于所述电加热水箱中最上层功率电加热器的最高点10cm以上。

可选的，所述加热器接触器包括低功率电加热器控制接触器、中功率电加热器控制接触器和高功率电加热器控制接触器，所述低功率电加热器通过所述低功率电加热器控制接触器与所述可编程序控制器plc相连接，所述中功率电加热器通过所述中功率电加热器控制接触器与所述可编程序控制器plc相连接，所述高功率电加热器通过所述高功率电加热器控制接触器与所述可编程序控制器plc相连接。

可选的，所述电控箱内还设置有ups供电电源，所述ups供电电源通过交流-直流整流器分别与所述可编程序控制器plc、工业触摸屏、流量传感器相连接。

可选的，所述电加热水箱由不锈钢材质焊接而成。

可选的，所述电加热水箱的侧面上设置有检修窗，所述检修窗用于方便工作人员对所述电加热装置的维修。

可选的，所述电控箱内还设置有环境温度传感器、风扇和空气过滤器，所述风扇固定安装在所述电控箱的进风口，所述空气过滤器位于所述进风口的外部，所述环境温度传感器、风扇均与所述可编程序控制器plc相连接。

可选的，所述电加热水箱内底部设置有排水口，所述排水口处安装有排水管，所述排水管上设置有排水阀，所述排水阀与所述可编程序控制器plc相连接。

可选的，所述安保系统还包括方形不锈钢体，所述方形不锈钢体通过螺丝固定安装在所述电控箱的顶端，所述方形不锈钢体从上到下依次开设有第一侧向开口、第二侧向开口和第三侧向开口，所述第一侧向开口用于安装所述人体感应雷达，所述第二侧向开口用于安装所述语音报警器，所述第三侧向开口用于安装所述摄像头，所述声光报警器固定在所述方形不锈钢体的内部。

该技术与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型提供的一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置，出水管位于所述电加热水箱内一端的最高点高于所述电加热装置的最高点10cm以上，即出水管的最高点高于电加热装置的最高点使得电加热器始终浸泡在水中，防止可电加热器的空烧，大大提高了使用的安全性；当可编程序控制器plc检测到循环水回水管道上流量传感器的水流量为零时，可编程序控制器plc通过控制加热器接触器断开，从而控制电加热装置停止工作，同时可编程序控制器plc控制报警继电器接通，声光报警器和语音报警器发出报警信号；第一温度传感器将电加热水箱内的水温传输给可编程序控制器plc，可编程序控制器plc根据检测的水温与其预设水温75℃进行比较，当可编程序控制器plc根据检测的水温大于预设温度75℃时，可编程序控制器plc通过控制加热器接触器断开，从而控制电加热装置停止工作，同时可编程序控制器plc控制报警继电器接通，声光报警器和语音报警器发出报警信号；第二温度传感器用于检测进入u形换热器的进水温度，所述第三温度传感器用于检测u形换热器的出水温度，第二温度传感器和第三温度传感器的温度差用来反映浅层岩土吸收热量能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例电控箱的电气原理图；

图3为本实用新型实施例安保系统(有线)示意图；

图4为本实用新型实施例安保系统(无线)示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置，测试精度高、结构简单，方便安装和使用，具有较高的试验应用价值。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置的结构示意图，如图1所示，一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置，包括电控箱1、电加热水箱装置、水循环管道部分、安保系统和埋设于浅层岩土下的u形换热器7，所述电控箱1固定安装在所述电加热水箱装置的上方，所述电加热水箱装置包括注水箱15和电加热水箱13，所述注水箱15通过所述注水管16与所述电加热水箱13的注水口相连通，所述电加热水箱13内安装有第一温度传感器5和电加热装置，所述电加热水箱13上端连接有出水管11，出水管11呈“l”型形状，所述电加热水箱13下端连接有进水管45，所述出水管11位于所述电加热水箱13内一端的最高点高于所述电加热装置的最高点h厘米以上，其中h等于10，所述水循环管道部分包括循环水出水管道46和循环水回水管道47，所述电加热水箱13的出水管11与所述循环水出水管道46的一端相连接，所述循环水出水管道46的另一端与所述u形换热器7的输入端相连接，所述u形换热器7的输出端与所述循环水回水管道47的一端相连接，所述循环水回水管道47的另一端与所述电加热水箱13的进水管45相连接，所述循环水出水管道46上且靠近所述出水管11的位置依次安装有第二温度传感器6、第一y型过滤器20、循环水泵4和第一手动阀22，所述循环水回水管道47上且靠近所述进水管45的位置依次安装有流量传感器9、第三温度传感器7、第二y型过滤器8和第二手动阀21，设置在循环水管道上的第一手动阀22、第二手动阀21用于控制循环水流动。所述电加热水箱装置还包括不锈钢制外箱体27，所述电加热水箱13设置在所述不锈钢制外箱体27内，所述电加热水箱13周围用10厘米以上的岩棉或泡沫板12做绝缘处理，套放入不锈钢制外箱体27内，确保电加热水箱13及连接管道，不与不锈钢制外箱体27等外界环境相触碰，尽量减少热量损失。所述电加热装置包括3个电加热器，所述3个电加热器分别通过连接器螺接固定在所述电加热水箱13内，每一个电加热器由三根电加热棒构成，组成相同或不同功率的电加热器，每根电加热棒的加热功率分别是4kw、3kw和4kw，经过组合实现低功率(3-5kw)、中功率(5-8kw)、高功率(9-11kw)的电加热功率，对水箱中的水介质进行电加热。所述出水管11位于所述电加热水箱13内一端的最高点高于位于所述电加热水箱13中最上层高功率电加热器3的最高点10cm以上。所述电加热水箱13由不锈钢材质焊接而成。所述电加热水箱13的侧面上设置有检修窗，用螺丝紧固在电加热水箱13上，所述检修窗用于方便工作人员对所述电加热装置的维修。当电加热器损坏或需要重置电加热器功率时，可打开检修窗进行维修维护。

电控箱1内还设置有环境温度传感器、风扇36和空气过滤器，所述风扇36固定安装在所述电控箱1的进风口，所述空气过滤器位于所述进风口的外部，所述环境温度传感器、风扇36均与所述可编程序控制器plc31相连接。环境温度传感器用来测量电控箱1内部设备周边环境温度，因为电控箱1内部的设备工作会产生大量的热量，如果不及时散热，电控箱1内部温度会过高。再由可编程序控制器plc31控制风扇36的启动实现电控箱1内部温度的调节；环境温度传感器用来测量电控箱1内部设备周边环境湿度，环境温度过高的情况下，会对电控箱1内部的可编程序控制器plc31、工业触摸屏29等造成损坏。同时，风扇36工作时，空气由风扇36作用吸入电控箱内，经过空气过滤器祛除异味，吸附杂质后，随水气共同从电控箱1排风口排出，完成净化目的。所述电加热水箱13内底部设置有排水口，所述排水口处安装有排水管，所述排水管上设置有排水阀10，所述排水阀10与所述可编程序控制器plc31相连接。所述安保系统还包括方形不锈钢体，所述方形不锈钢体通过三个内六螺丝固定安装在所述电控箱1的顶端，所述方形不锈钢体从上到下依次开设有第一侧向开口、第二侧向开口和第三侧向开口，所述第一侧向开口用于安装所述人体感应雷达19，所述第二侧向开口用于安装所述语音报警器18，所述第三侧向开口用于安装所述摄像头17，所述声光报警器23固定在所述方形不锈钢体的内部。所述不锈钢制外箱体27底部安装有支撑腿24，所述支撑腿24上安装有万向轮。所述电加热水箱13由不锈钢材质焊接而成。所述所有裸露管道管件在测试前均做严格的保温处理。在u形换热器7上安装第四温度传感器，可以测得埋u形换热器7处地下温度数据。第四温度传感器28与可编程序控制器plc31相连接。移动终端为手机或平板电脑，所述工业触摸屏29采用的是深圳显控技术有限公司的ak-070gg，可编程序控制器plc31将采集到的数据传输给工业触摸屏29，手机通过远程操作控工业触摸屏29将接收数据以邮件的方式发送给指定的邮箱，方便人们查看。工业触摸屏29能够设定发送用户的邮箱。

电加热水箱13与不锈钢制外箱体27间用10厘米厚的岩棉或泡沫保温棉12隔离保温，循环水管道部分及其安装的循环水泵4、第一y型过滤器20、第二y型过滤器8、第一手动阀22、第二手动阀21、第二温度传感器6、第三温度传感器7、裸露在地面的u形换热器7，均严格进行保温处理。电加热水箱13设有注水箱15和排水阀10，与外界接触部分，均严格进行保温处理。

图2为本实用新型实施例电控箱的电气原理图，如图2所示，第一温度传感器5、第二温度传感器6、第三温度传感器7、第四温度传感器28、环境温度传感器采用的型号均为pt1000，测量精度达到±0.01℃。所述电控箱1还设置有启动/停止按钮，启动/停止按钮与可编程序控制器plc31相连接，所述工业触摸屏29上设置有4g/5g无线通讯接口，所述4g/5g无线通讯接口与所述4g/5g天线14相连接，所述可编程序控制器plc31通过rs-232通讯线与所述工业触摸屏29相连接，所述工业触摸屏29与上位机或移动终端无线连接。所述电控箱1内设置有可编程序控制器plc31、工业触摸屏29、加热器接触器、循环水泵继电器30、报警继电器37和摄像继电器38，所述工业触摸屏29上设置有4g/5g无线通讯接口，所述电控箱1的顶端固定安装有4g/5g天线14和安保系统，所述4g/5g无线通讯接口与所述4g/5g天线14相连接，所述安保系统包括人体感应雷达19、声光报警器23、语音报警器18和摄像头17，所述循环水泵4通过所述循环水泵继电器30与所述可编程序控制器plc31相连接，所述声光报警器23、语音报警器18均通过所述报警继电器37与所述可编程序控制器plc31相连接，所述摄像头17通过所述摄像继电器38与所述可编程序控制器plc31相连接，所述电加热装置通过所述加热器接触器与所述可编程序控制器plc相连接，所述人体感应雷达19、流量传感器9、第一温度传感器5、第二温度传感器6、第三温度传感器7均与所述可编程序控制器plc31相连接。所述加热器接触器包括低功率电加热器接触器32、中功率电加热器接触器33和高功率电加热器接触器34，所述低功率电加热器26通过所述低功率电加热器接触器32与所述可编程序控制器plc31相连接，所述中功率电加热器25通过所述中功率电加热器接触器33与所述可编程序控制器plc31相连接，所述高功率电加热器3通过所述高功率电加热器接触器34与所述可编程序控制器plc31相连接。所述电控箱1内还设置有ups供电电源35，所述ups供电电源35通过交流-直流整流器48分别与所述可编程序控制器plc31、工业触摸屏29、流量传感器9相连接。

图3为本实用新型实施例安保系统(有线)示意图，如图3所示，所述安保系统包括人体感应雷达19、声光报警器23、语音报警器18和有线摄像头40，可编程序控制器plc31通过供电及控制线缆39分别与人体感应雷达19、报警继电器37相连接，报警继电器37分别与语音报警器18、声光报警器23相连接。所述有线摄像头40通过所述摄像继电器38与所述可编程序控制器plc31相连接。

如果人体感应雷达19通过移动侦测，发现外来人员进入监测区域时，人体感应雷达19向可编程序控制器plc31发送报警信号，可编程序控制器plc31控制报警继电器37接通，此时启动声光报警器23和语音报警器18，使它们交替发出声光警报和语音警报，可编程序控制器plc31同时启动摄像继电器38启动，有线摄像头40开启摄像录像功能，利用手机app也可以通过手机喊话，通过现场有线摄像头40的扬声器，驱离相关人员。

图4为本实用新型实施例安保系统(无线)示意图，如图4所示，所述安保系统包括人体感应雷达19、声光报警器23、语音报警器18和无线摄像头44，可编程序控制器plc31通过无线摄像头供电及控制线缆42与摄像继电器38相连接，摄像继电器38与无线摄像头44相连接，无线摄像头44上设置有无线摄像头天线43，可编程序控制器plc31通过声光报警供电及控制断蓝41分别与人体感应雷达19、报警继电器37相连接，报警继电器37分别与语音报警器18、声光报警器23相连接。

如果人体感应雷达19通过移动侦测，发现外来人员进入监测区域时，人体感应雷达19向可编程序控制器plc31发送报警信号，可编程序控制器plc31控制报警继电器37接通，此时启动声光报警器23和语音报警器18，使它们交替发出声光警报和语音警报，可编程序控制器plc31同时启动摄像继电器38启动，无线摄像头44开启44的扬声器，驱离相关人员。

本实用新型提供的一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置，出水管位于所述电加热水箱内一端的最高点高于所述电加热装置的最高点10cm以上，即出水管的最高点高于电加热装置的最高点使得电加热器始终浸泡在水中，防止可电加热器的空烧，大大提高了使用的安全性；当可编程序控制器plc检测到循环水回水管道上流量传感器的水流量为零时，可编程序控制器plc通过控制加热器接触器断开，从而控制电加热装置停止工作，同时可编程序控制器plc控制报警继电器接通，声光报警器和语音报警器发出报警信号；第一温度传感器将电加热水箱内的水温传输给可编程序控制器plc，可编程序控制器plc根据检测的水温与其预设水温75℃进行比较，当可编程序控制器plc根据检测的水温大于预设温度75℃时，可编程序控制器plc通过控制加热器接触器断开，从而控制电加热装置停止工作，同时可编程序控制器plc控制报警继电器接通，声光报警器和语音报警器发出报警信号；第二温度传感器用于检测进入u形换热器的进水温度，所述第三温度传感器用于检测u形换热器的出水温度，第二温度传感器和第三温度传感器的温度差用来反映浅层岩土吸收热量能力。本实用新型提供一种基于4g/5g移动式浅层岩土热响应特性参数采集装置，测试精度高、结构简单，方便安装和使用，具有较高的试验应用价值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。