一种地震监测恒温台站的制作方法

本发明属于地震监测领域，特别是涉及一种地震监测恒温台站。

背景技术：

经试验研究发现，地震监测台站的环境对地震监测仪器的监测精度有很大影响,其中温度因素一直都是地震观测学家关注的热点。温度对地震监测仪器等精密测量仪器的影响是不可忽视的，对仪器材料性能、元件等参数的影响也是普遍存在的。对于地震监测台站中的地震监测仪器在运行时，当外界温度急剧变化,监测仪器的传感器内部机械结构会受到一定影响,易产生零漂等问题。温度、湿度等是地震观测台站非常重要的环境参数，如果地震监测仪器运行环境的温度变化非常大，超出了地震监测仪器正常工作温度范围，地震监测仪器则不能正常工作，使得记录中断或失常，严重影响了地震监测仪器的稳定性与一致性。因此在建立地震监测台站时，对地震监测台站的环境温度要求严格。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种地震监测恒温台站，保证地震监测台站的温度常年保持一致，提高地震监测仪器的稳定性与一致性，提高地震监测仪器的监测精度，保证地震前期的精准预测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种地震监测恒温台站，包括台站室，所述台站室内设置有仪器箱体，所述仪器箱体的侧壁上盘设有箱体热交换管，所述箱体热交换管连接到箱体热交换系统，所述仪器箱体上设置有箱体温度计；

所述地震监测恒温台站还包括温差控制器和对所述仪器箱体进行调温的调温系统，所述温差控制器与所述调温系统通信连接，所述箱体温度计与所述温差控制器通信连接；

所述温差控制器监测到所述箱体温度计测量的所述仪器箱体内的温度与所述箱体热交换系统设置的温度值之间的温差大于设定的温差阈值时，所述温差控制器控制所述调温系统启动，所述调温系统对所述仪器箱体进行温度调整。

进一步优选地，所述箱体热交换系统包括至少一口深度大于20m的深井，所述深井内设置有u型热传递管，所述u型热传递管与所述箱体热交换管连接成回路。

进一步优选地，所述调温系统包括调温控制柜、地源热泵机组、盘设在所述台站室的各面墙壁上的调温室内热交换管、设置在所述深井内的调温井内热交换管、设置在所述台站室内的室内温度计，所述地源热泵机组包括蒸发器分机组和冷凝器分机组，所述地源热泵机组、所述温差控制器与所述调温控制柜通信连接，所述调温室内热交换管连入到所述冷凝器分机组，所述调温井内热交换管连入到所述蒸发器分机组。

进一步优选地，所述调温系统还包括太阳能制热制冷系统，所述太阳能制热制冷系统包括设置在台站室屋顶的太阳能集热器、与所述太阳能集热器连接的冷冻分系统、储能罐，所述冷冻分系统仅在所述太阳能制热制冷系统处于制冷模式时启动，在制热模式时关闭，所述储能罐由上到下依次设置有介质出口、介质进口以及介质调温口，所述介质出口和所述介质进口与所述太阳能集热器连成回路，所述介质调温口连入到所述地源热泵机组的蒸发器分机组。

进一步优选地，所述台站室内还设置有室内除湿系统以及控制所述室内除湿系统启闭的除湿控制器，以使所述台站室内的湿度控制在40％～50％。

进一步优选地，所述地震监测恒温台站还包括自然能供电系统，所述自然能供电系统包括太阳能发电板和/或风车发电装置，所述台站室内设置有用于给所述台站室内的用电器进行供电的蓄电池，所述太阳能发电板和/或所述风车发电装置均与所述蓄电池连接。

进一步优选地，所述台站室的墙壁上铺设有隔热层。

进一步优选地，所述u型热传递管与所述箱体热交换管连接的回路采用一体成型连通的热超导管。

进一步优选地，所述深井上端铺设有外保温盖板，所述深井内回填砂石，所述热超导管裸露在室外的部分外周包裹保温层。

进一步优选地，所述地震监测恒温台站还包括网络控制系统以及与所述网络控制系统进行通信的移动监控端，所述箱体温度计、所述室内温度计、所述温差控制器、所述调温控制柜、所述除湿控制器均与所述网络控制系统进行通信连接。

本发明的有益效果是：本发明提供的地震监测恒温台站，地震监测仪器放置在仪器箱体内对地震情况进行监测，本发明首先通过仪器箱体上的箱体热交换管与箱体热交换系统对仪器箱体进行加热或制冷，温差控制器监测到箱体温度计测量的仪器箱体内的温度与箱体热交换系统设置的温度值之间的温差大于预设的温差阈值时，则说明箱体热交换系统不足够将仪器箱体加热或制冷到规定的温度，此时温差控制器控制调温系统开启，对仪器箱体进行二次加热或制冷，以保证仪器箱体内的温度达到设定的温度值，或在预设的温差阈值范围内。因此本发明能够保证仪器箱体内的温度常年保持一个恒定的温度值，或温度变化在不会影响地震监测仪器正常工作的范围内。使仪器箱体内的地震监测仪器的工作参数、性能指标不再受温度的影响，提高地震监测仪器的稳定性和一致性，提高地震监测仪器的监测精度，保证地震前期的精准预测。

进一步优选设置地，箱体热交换系统利用地热能来对仪器箱体进行制冷和制热，地热能是可再生资源，分布广泛，蕴藏量丰富，单位成本低，并且采用地下20米左右的地下温度，因为地下20米的温度基本恒定，能够将仪器箱体2内的温度与地下20米的温度基本保持一致。

进一步优选设置地，调温系统采用地热能对台站室进行二次加热或制冷，以使台站室内的温度与仪器箱体内的温度进行热交换，保证仪器箱体内的温度和台站室内的温度保持一致，减少仪器箱体内的温度的损失，同时将仪器箱体内的温度控制在与地下20米的温度值保持一致。

进一步优选设置地，调温系统还包括了利用太阳能制热制冷系统，太阳能制热制冷系统成本低，太阳能分布广泛，且节能环保，减少了地震监测恒温台站的运行成本。

进一步优选设置地，室内除湿系统能够将台站室内的湿度控制在40％～50％，进一步保证了地震监测恒温台站内各设备的正常运行。

进一步优选设置地，地震监测恒温台站内的用电器使用的电能均采用自然能供电，节能环保且成本低。

进一步优选设置地，台站室的墙壁上设置的隔热层进一步保证了温度的恒定。

进一步优选设置地，采用热超导管，导热效率高。

进一步优选设置地，保温盖板及回填的砂石，减少了热超导管在热交换时能量的损失。

进一步优选设置地，地震监测恒温台站接入到网络，建立独立的地震监测台站的网络监测系统，能够方便的对地震监测恒温台站进行监控和操作。

附图说明

图1是本发明的地震监测恒温台站的实施例的结构示意图；

图2是本发明的地震监测恒温台站实施例中的箱体热交换系统和调温系统的管路布设图；

图3是本发明的地震监测恒温台站实施例中的室内除湿系统的结构示意图；

图4是本发明的地震监测恒温台站实施例中的太阳能制热制冷系统制热模式结构示意图；

图5是本发明的地震监测恒温台站实施例中的太阳能制热制冷系统制冷模式结构示意图。

具体实施方式

在本发明的具体实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

本发明提供的地震监测恒温台站的实施例，如图1～5所示，包括设置在地表上的台站室1，台站室1内设置有仪器箱体2，仪器箱体2内用于放置地震监测仪器，比如：验波器。仪器箱体2的侧壁上盘设有箱体热交换管3。如图2所示，箱体热交换管3盘设在仪器箱体2的左右两侧壁上，当然在其它的实施例中，箱体热交换管3还可以盘设在仪器箱体2的前后两侧壁和/或上下两侧壁。箱体热交换管3连接到箱体热交换系统4。本实施例优选的，箱体热交换系统4包括至少一口深度h为20m的深井7，当然深井7的深度h可以根据不同地区以及不同需求设置成20m及以上。深井7内设置有u型热传递管8，u型热传递管8与箱体热交换管3连接成回路。u型热传递管8将深井7的井底温度通过箱体热交换管3传递给仪器箱体2，理想状态下，仪器箱体2内的温度应该达到深井7的20米井底温度。但是由于u型热传递管8和箱体热交换管3的热交换过程中的热量损失，以及仪器箱体2的外部环境温度的影响，仪器箱体2内的温度与20米深井7的井底温度会存在温差，因此本实施例的台站室1内设置有温差控制器6和与温差控制器6进行电连接的对仪器箱体2进行调温的调温系统。仪器箱体2上设置有箱体温度计5，箱体温度计5与温差控制器6电连接，箱体温度计5将测量的仪器箱体2内的温度传输给温差控制器6，本实施例将20米深井7的井底温度作为设定温度值，通过在深井7井底插入温度传感器14将井底温度传给温差控制器6。温差控制器6分析仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度之间的温差，当该温差大于预设的温差阈值时，温差控制器6控制调温系统对仪器箱体2进行温度调整。

现有技术中的地震监测台站的建设地区根据阳光和节气的变化会存在温差，为保证地震监测仪器周围的环境温度尽量保持常年恒定，比如本实施例的地震监测恒温台站设置在北方地区，当冬季时，需要对仪器箱体2进行加热，在夏季时，需要对仪器箱体2进行制冷，才能保证仪器箱体2内的温度在冬季和夏季保持恒温一致。本实施例先由u型热传递管8与箱体热交换管3对仪器箱体2进行第一工序的加热或制冷。由温差控制器6监测仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度之间的温差，当温差控制器6监测到箱体温度计5测量的仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度值之间的温差大于设定的温差阈值时，本实施例中，为保证仪器箱体2内的温度精确的保持一致，该温差阈值设定为±2℃。温差控制器6控制调温系统启动，由调温系统对仪器箱体2进行第二工序的加热或制冷，保证仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度一致，或是保证仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度的温差在规定的温差阈值范围内。比如仍以北方地区为例，由于北方四季温度变化较大，当夏季时温差控制器6如果监测到仪器箱体2内的温度高于深井7的井底温度，且之间的温差绝对值大于2℃时，温差控制器6控制调温系统启动对仪器箱体2进行制冷降温，直至温差控制器6再次监测到仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度的温差绝对值在2℃之内时，温差控制器6控制调温系统停止工作。当冬季时温差控制器6监测到箱体温度计5测量的仪器箱体2内的温度低于深井7的井底温度值且之间的温差绝对值大于2℃时，温差控制器6控制调温系统启动对仪器箱体2进行制热调温，直至温差控制器6再次监测到仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度的温差绝对值在2℃之内时，温差控制器6控制调温系统停止工作。

本实施例能够通过调温系统实现对仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度值之间的温差进行调节，保证了仪器箱体2内的温度能够常年保持与深井7的井底温度一致，或是仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度的温差在规定的阈值范围内，因为温差在±2℃的范围内的温度变化不会对地震监测仪器的工作参数和性能指标产生影响，提高地震监测仪器的稳定性和一致性，提高地震监测仪器的监测精度，保证地震前期的精准预测。

本实施例中，上述箱体热交换系统之所以利用地热能来进行制冷和制热，地热能是可再生资源，分布广泛，蕴藏量丰富，单位成本低，并且本实施例提取的是相当于地下20米左右的地下温度，因为地下20米的温度常年恒定不变，将仪器箱体2内的温度与地下20米的温度基本保持一致，能够保证仪器箱体2内的温度常年保持基本一致。

本实施例进一步优选地，调温系统包括调温控制柜9、地源热泵机组10、盘设在台站室1的各面墙壁上的调温室内热交换管11、设置在深井7内的调温井内热交换管12，地源热泵机组10包括蒸发器分机组101和冷凝器分机组102，地源热泵机组10、温差控制器6与调温控制柜9电连接，调温控制柜9根据接收到的温差控制器6传递的仪器箱体2与深井7的井底温度之间的温差值启闭地源热泵机组10。调温室内热交换管11连入到冷凝器分机组102，调温井内热交换管12连入到蒸发器分机组101。

本实施例进一步优选地，在台站室1内还设置有室内温度计13，室内温度计13便于工作人员对台站室1内的温度进行监控。

本实施例的调温系统仍然采用深井7的井底温度对仪器箱体2进行第二工序的调温，并且是先利用深井7的井底温度对台站室1内的温度进行调节，然后再利用台站室1内的温度对仪器箱体2内的温度进行热传导，使仪器箱体2内的温度与台站室1内的温度一致并且保持与深井7的井底温度的温差的绝对值在2℃的范围内。

本实施例进一步优选地，如图1、图4和图5所示，上述调温系统还包括太阳能制热制冷系统，太阳能制热制冷系统包括设置在台站室1屋顶的太阳能集热器15、与太阳能集热器15连接的冷冻分系统16、储能罐17，冷冻分系统16在太阳能制热制冷系统处在制冷模式下时启动，在制热模式下时关闭。储能罐17由上到下依次设置有介质出口171、介质进口172以及介质调温口173，本实施例中的介质为水，当然还可以采用其它适合热交换的介质。介质出口171和介质进口172与太阳能集热器15通过管路连接成回路，冷冻分系统16并联连入到介质进口172与太阳能集热器15连接的管路上。介质调温口173连入到地源热泵机组10的蒸发器分机组101。

如图4所示，介质出口171和介质进口172与太阳能集热器15通过管路连接成回路上设置有太阳能制热分系统，该太阳能制热分系统包括系统补水管道41、膨胀罐42、出水温度测量器43、进水温度测量器44、热水温差控制器45、制热系统循环泵46、排气阀47、太阳能制热制冷系统信号阀48、储能罐出口温度测量器49、储能罐进口温度测量器50、储能罐温差控制器51、信号蝶阀52。

太阳能制热制冷系统在制热时的工作原理为：太阳能制热制冷系统通过系统补水管道41对太阳能集热器15进行补水。太阳能集热器15的补水量通过膨胀罐42来控制，当外界有压力的水进入膨胀罐42的气囊内时，密封在膨胀罐42内的氮气被压缩，根据波义耳气体定律，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到膨胀罐42内气体压力与水的压力达到一致时停止进水。当与膨胀罐42相连的外部水管内的水流失致使压力降低时，膨胀罐42内气体压力大于水的压力，此时膨胀罐42内的气体膨胀将水排出进行补水，直到气体压力与外部水管内水的压力再次达到一致时停止补水。当太阳能集热器15内的水充满时，通过出水温度测量器43和进水温度测量器44对与太阳能集热器15相连的外部水管内的水的温度差进行控制，当出水温度测量器43测量的水温和进水温度测量器44测量的水温之间的温差超过设定的温差值时，通过热水温差控制器45对制热系统循环泵46发出启动信号，制热系统循环泵46启动对外部水管内的水进行强制循环。外部水管内的水通过太阳能集热器15进行热量补充，外部水管内的气体通过排气阀47排出。储能罐出口温度测量器49和储能罐进口温度测量器50对储能罐17的进出口的水温进行测量，储能罐温差控制器51根据储能罐进出口的水温的温差控制热水循环，当储能罐17的进出口水温的温差大于设定的温差值时，打开信号蝶阀52进行热水循环。太阳能制热制冷系统将具有热量的水存储至储能罐17内，储能罐17的介质调温口173连入到地源热泵机组10，当地热能不能满足对台站室1进行补温时，调温控制柜9打开太阳能制热制冷系统信号阀48，通过太阳能制热制冷系统对台站室1进行进一步的补温。

如图5所示，本实施例进一步优选地，冷冻分系统16包括溴化锂发生器161、开关阀162、吸收器163、循环泵164、制冷器165、节流阀166、蒸发器167，溴化锂发生器161、开关阀162、吸收器163、循环泵164依次串接且形成回路，溴化锂发生器161的另一支路与制冷器165连通，制冷器165后端连接有蒸发器167，节流阀166串接到制冷器165与蒸发器167之间。冷冻分系统的工作原理为：当溴化锂水溶液在溴化锂发生器161内受到由太阳能集热器15加热的水后，溴化锂水溶液中的水不断汽化。随着水的不断汽化，溴化锂发生器161内的溴化锂水溶液浓度不断升高，通过开关阀162进入吸收器163；气化后的水蒸气进入制冷器165，被制冷器165内的冷却水降温后凝结，成高压低温的液态水。当制冷器165内的水通过节流阀166进入蒸发器167时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器167内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的。在此过程中，高压低温水蒸气进入吸收器163，被吸收器163内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵164送回溴化锂发生器161，完成整个循环。

在太阳能制热制冷系统需要对仪器箱体2进行制冷时，冷冻分系统16启动，介质水要经过冷冻分系统16进行制冷后收集到储能罐17内，再经过地源热泵机组10对仪器箱体2进行制冷。当在太阳能制热制冷系统需要对仪器箱体2进行制热时，并联的冷冻分系统16关闭，太阳能集热器15与介质进口172之间的太阳能制热系统运行，介质水通过太阳能集热器15直接收集到储能罐17内，再经过地源热泵机组10对仪器箱体2进行制热。

本实施例中的太阳能制热制冷系统当地源热泵机组10采用地热能进行第二工序的制热或制冷时，仍不能将仪器箱体2内的温度与深井7的井底温度的温差值控制在规定的温差阈值范围内时，则太阳能制热制冷系统启动，进一步对台站室1内的温度进行调节，进而继续对仪器箱体2内的温度进行调节。

本实施例中的太阳能制热制冷系统，其中，太阳能集热器15冬季供热、夏季制冷，在过渡季，太阳能集热器15除提供生活热水外，将多余的热量通过储能罐17储存起来，供冬季供热。这样既可以做到太阳能的综合利用，又可以避免太阳能集热器15的空晒，增加了太阳能集热器15的寿命。

针对昼夜温差较大地区容易发生结露现象，本实施例进一步优选地，台站室1内还设置有室内除湿系统18以及控制室内除湿系统18启闭的除湿控制器19，以使台站室1内的湿度控制在40％～50％，室内除湿系统18接入到调温控制柜9，并由调温控制柜9对室内除湿系统18的启闭进行监控。

本实施例进一步优选地，本实施例的地震监测恒温台站还包括自然能供电系统，自然能供电系统包括太阳能发电板20和风车发电装置21，台站室1内设置有用于给台站室1内的用电器进行供电的蓄电池22，太阳能发电板20和风车发电装置21均与蓄电池22连接。

本实施例进一步优选的，台站室1的墙壁上铺设有隔热层。

本实施例进一步优选的，上述u型热传递管8与箱体热交换管3连接的回路采用一体成型连通的热超导管。

热超导管为细微毛细管构造，便于热量的快速传播。热超导管内填充易升华和凝华的特殊新型液体。通过真空管道，将地下的热量或冷量对仪器箱体2进行不断的热交换。在深井7内埋置u型热超导管增大换热面积。在热超导管进行热交换过程中热超导管表面积通过与空气及其他介质的接触可能出现热量损失，因此进一步优选的，深井7上端铺设有外保温盖板25，深井7内回填砂石26，热超导管裸露在室外的部分外周包裹保温层，以保证仪器箱体2与深井7热交换过程中热损降到最低。

进一步优选地，本实施例的地震监测恒温台站还包括网络控制系统23以及和网络控制系统23进行通信的移动监控端，箱体温度计5、室内温度计13、温差控制器6、调温控制柜9、除湿控制器19均与网络控制系统23进行通信连接。这样将本实施例的地震监测恒温台站接入到网络，移动监控端可以为电脑或手机，可以在电脑或手机上对本实施例的地震监测恒温台站的监测数据、仪器箱体2内的温度、台站室1内的温度进行观测统计。也可以通过移动监控端对调温系统、太阳能制热制冷系统进行远程操作，可以根据不同情况手动调节环境温度的变化，并根据温度的变化对监测系统的数据影响进行记录比较。还可以通过移动监控端对地源热泵机组10进行远程控制和记录，比如当地源热泵机组10死机了，可以远程操作重新启动。本实施例还可以通过移动监控端对本实施例的地震监测恒温台站内的地震监测仪器的安装以及故障进行记录，便于对地震监测仪器的改进。

本实施例进一步优选地，室内温度计13采用红外对射温度传感器对台站室1内的温度进行采样。因地震监测恒温台站对温度的要求极高，在对台站室1内的环境温度进行采样时，使用红外对射温度传感器进行采样，对环境温度的采集面积由原先的点行控制变为线性控制，增加对台站室1内环境温度的有效采集。对于室内环境温度的有效采集可以控制调温系统的启动次数，保护调温系统中各设备的运行寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。