一种用于深层地温实时监测的多点无线监测系统及方法与流程

本发明涉及深层地温监测领域,尤其涉及一种用于深层地温实时监测的多点无线监测系统及方法。

背景技术：

1、深层地温是指地表以下一定深度范围内一般为变温带至数千米埋深的地层温度，深层地温作为重要的地质参数,在海洋监测、国防建设和科学研究等方面具有特别重要的意义,同时也是地热能新型能源开发所需要的重要基础数据,为此人们设计了各种形式的地温测量仪器,现有的地温检测主要采用一条多点测温传感器和一台温度采集器,二者用导线连起来,这种监测装置能测量一定深度的地表温度,但是这套装置存在制作成本高、安装难度大、单条垂直测量点较少、测量精度不高、长距离传输信号畸变大、抗干扰性能差等不足,而且一个温度测量点出现故障,则整个产品均需要重新更换或者维修,不利于人们的使用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的缺点与不足,本发明提供一种用于深层地温实时监测的多点无线监测系统及方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种用于深层地温实时监测的多点无线监测系统，包括：温度探测装置，还包括：岩石钻头与钻杆平台，以及分别与所述岩石钻头与钻杆平台连接的人工智能温度模型计算分析终端和多点信号无线传输基站，以及与所述多点信号无线传输基站连接的无线信号控制端，其中：

4、所述人工智能温度模型计算分析终端与所述温度探测装置连接，用于获取所述温度探测装置对深层地温的测量数据，并将所述对深层地温的测量数据调制成温度脉冲信号发送到所述岩石钻头与钻杆平台上，通过所述岩石钻头与钻杆平台将所述温度脉冲信号发送给所述多点信号无线传输基站；

5、所述多点信号无线传输基站用于接收所述温度脉冲信号，对所述温度脉冲信号进行解调后发送给所述无线信号控制端。

6、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

7、进一步地，所述人工智能温度模型计算分析终端包括：

8、深层地温实时监测单元，所述深层地温实时监测单元用于对所述温度探测装置进行监测，获取所述温度探测装置的岩层深度信息和实时温度变化信息，并分别将所述岩层深度信息和所述实时温度变化信息与预设的岩层深度设定值和预设的实时温度变化设定值进行比较，得到所述温度探测装置的状态数据；

9、所述岩层深度设定值，表达式为：

10、

11、其中，f(x)表示岩层深度设定函数，x表示所测量的岩石的类别，a表示岩层的变化因子，i表示所测量岩层的深度，q表示所测量岩层的总深度，uc表示岩石钻头与钻杆平台极限深度，vd表示岩石钻头与钻杆平台深度影响因子，pj表示深度噪声矩阵，ζ表示岩层的可探测深度，γ表示不同岩层的可钻速度矩阵；

12、所述实时温度变化设定值，表达式为：

13、

14、其中，y(s)表示实时温度变化设定函数，r表示岩层温度变化因子,i表示所测量岩层的深度，q表示所测量岩层的总深度，ks表示不同岩层的温度阈值，gs表示所测量地的海拔，ms表示影响温度变化的噪声矩阵；

15、地下温度脉冲信号通信单元，用于将包含所述岩层深度信息、所述实时温度变化信息和所述状态数据的

16、对深层地温的测量数据调制成所述温度脉冲信号，并发送到所述岩石钻头与钻杆平台上，以5g信号的形式发送给所述多点信号无线传输基站。

17、进一步地，所述人工智能温度模型计算分析终端还包括：

18、地下数据存储与调用单元，用于存储所述岩层深度信息、所述实时温度变化信息和所述状态数据。

19、进一步地，所述人工智能温度模型计算分析终端还包括：

20、微处理控制单元，用于控制所述深层地温实时监测单元对所述温度探测装置进行监测，并获取监测得到的所述岩层深度信息、所述实时温度变化信息和所述状态数据；并控制所述地下数据存储与调用单元存储所述岩层深度信息、所述实时温度变化信息和所述状态数据；并将所述岩层深度信息、所述实时温度变化信息和所述状态数据打包成数据包，发送给所述地下温度脉冲信号通信单元；

21、所述地下温度脉冲信号通信单元具体用于将所述数据包调制成所述温度脉冲信号，并发送到所述岩石钻头与钻杆平台上，以5g信号的形式发送给所述多点信号无线传输基站。

22、进一步地，所述人工智能温度模型计算分析终端还包括：

23、第一能耗供应单元，用于从所述岩石钻头与钻杆平台上获取能量消耗值，转换为电信号后为所述人工智能温度模型计算分析终端供能。

24、进一步地，所述多点信号无线传输基站包括：分别与所述岩石钻头与钻杆平台连接的至少一个温度脉冲信号发生器和至少一个温度脉冲信号调解器，其中：

25、所述温度脉冲信号发生器用于从所述岩石钻头与钻杆平台中获取所述温度脉冲信号，并发送给上一级温度脉冲信号发生器或所述温度脉冲信号调解器；

26、所述温度脉冲信号调解器用于接收所述温度脉冲信号，对所述温度脉冲信号进行解调得到所述对深层地温的测量数据，并将所述对深层地温的测量数据转换成能与所述无线信号控制端进行通信的数据形式，发送给所述无线信号控制端。

27、进一步地，所述温度脉冲信号发生器包括：

28、温度脉冲信号传输单元，用于从所述岩石钻头与钻杆平台中获取所述温度脉冲信号，并发送给上一级温度脉冲信号发生器或所述温度脉冲信号调解器；

29、第二能耗供应单元，用于从所述岩石钻头与钻杆平台上获取能量消耗值，转换为电信号后为所述温度脉冲信号传输单元供能。

30、进一步地，所述温度脉冲信号调解器包括：

31、脉冲信号调解单元，用于接收所述温度脉冲信号，对所述温度脉冲信号进行解调，得到包含所述对深层地温的测量数据的数据包；

32、数据包转换单元，用于将所述数据包转换成tcp/ip数据包，并发送给所述无线信号控制端；

33、第三能耗供应单元，用于从所述岩石钻头与钻杆平台上获取能量消耗值，转换为电信号后为所述脉冲信号调解单元和所述数据包转换单元供能。

34、进一步地，所述监测系统还包括：

35、云端数据服务单元，用于获取并存储所述tcp/ip数据包。

36、本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

37、一种用于深层地温实时监测的多点无线监测方法，包括以下步骤：

38、步骤1，对温度探测装置进行监测，获取所述温度探测装置的岩层深度信息和实时温度变化信息；

39、步骤2，分别将所述岩层深度信息和所述实时温度变化信息与预设的岩层深度设定值和预设的实时温度变化设定值进行比较，得到所述温度探测装置的状态数据；

40、步骤3，将包含所述岩层深度信息、所述实时温度变化信息和所述状态数据对深层地温的测量数据调制成温度脉冲信号，并发送到所述岩石钻头与钻杆平台上；

41、步骤4，从所述岩石钻头与钻杆平台上获取所述温度脉冲信号并进行解调，得到所述对深层地温的测量数据；

42、步骤5，将所述对深层地温的测量数据发送给预设的无线信号控制端。

43、本发明的有益效果是：

44、本发明提供的一种用于深层地温实时监测的多点无线监测系统，通过人工智能温度模型计算分析终端对温度探测装置进行监测，并通过岩石钻头与钻杆平台实现传输温度探测装置对深层地温的测量数据，并通过多点信号无线传输基站对岩石钻头与钻杆平台中传输的温度探测装置对深层地温的测量数据进行处理，发送给无线信号控制端，能够提高系统的可实现性，具有灵活性高、测量精度高、便于组网的优点，而且不需要再搭建独立的信道，通过岩石钻头与钻杆平台实现数据的转发，便于进行后期组网扩展，通过5g信号的通信方式进行远程监控，可以提高监测的有效性及实时性，方便工程师的使用，提高工程师的监测效率。