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電法勘探方法在水文和工程地質中的應用

更新時間：2020-09-04　點擊量：2531

　一、引言

　　電法勘探方法可以追溯到１９世紀初Ｐ．Ｆｏｘ在硫化金屬礦上發(fā)現(xiàn)自然電場現(xiàn)象，至今已有１００多年的歷史。我國電法勘探始于２０世紀３０年代，由當時北平研究院物理研究所的顧功敘先生所開創(chuàng)。經(jīng)過７０余年的發(fā)展，我國的電法勘探無論在基礎理論、方法技術和應用效果等方面都取得了巨大的進展，使電法成為應用地球物理學中方法種類多、應用面廣、適應性強的一門分支學科。同時，經(jīng)過廣大地球物理工作者不懈努力，在深部構造、礦產資源、水文及工程地質、考古、環(huán)保、地質災害等領域，電法已經(jīng)和正在發(fā)揮著重要作用。限于篇幅，本文僅對其中幾種主要方法，如高密度電法、激發(fā)極化法、ＣＳＡＭＴ、瞬變電磁法和地質雷達等作簡要介紹，并就這些方法在水文和工程地質中的應用進行闡述，供廣大水文和工程地質、工程物探人員參考。

　　二、高密度電法

　　高密度電法實際上是集中了電剖面法和電測深法，其原理與普通電阻率法相同，所不同的是在觀測中設置了高密度的觀測點，是一種陣列勘探方法。關于陣列電法勘探的思想源于２０世紀７０年代末期，英國人設計的電測深偏置系統(tǒng)就是高密度電法的模式，２０世紀８０年代中期日本借助電極轉換板實現(xiàn)了野外高密度電法的數(shù)據(jù)采集。我國是從２０世紀末期開始研究高密度電法及其應用技術，從理論方法和實際應用的角度進行了探討并完善，現(xiàn)有中國地質大學、原長春地質學院、重慶的有關儀器廠家研制成了幾種類型的儀器。

　　高密度電法野外測量時將全部電極（幾十至上百根）置于剖面上，利用程控電極轉換開關和微機工程電測儀便可實現(xiàn)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動采集。與常規(guī)電阻率法相比，高密度電法具有以下優(yōu)點：

　?。保姌O布置一次性完成，不僅減少了因電極設置引起的故障和干擾，并且提高了效率；

　?。玻軌蜻x用多種電極排列方式進行測量，可以獲得豐富的有關地電斷面的信息；

　?。常巴鈹?shù)據(jù)采集實現(xiàn)了自動化或半自動化，提高了數(shù)據(jù)采集速度，避免了手工誤操作。此外，隨著地球物理反演方法的發(fā)展，高密度電法資料的電阻率成像技術也從一維和二維發(fā)展到三維，提高了地電資料的解釋精度。高密度電法應用領域比較廣，尤其在水文和工程地質勘查方面，主要有：底青云（２００２）、吳長盛（２００１）、郭鐵柱（２００１）、董浩斌（２００１）等使用高密度電法在水庫大壩的壩體穩(wěn)定性評價、壩基滲漏勘查、堤壩裂縫檢測上見到了好的應用效果；嚴文根（２００２）將高密度電法用在電廠大壩的基巖面起伏及其強度特性評價上；王文州（２００１）、王玉清（２００１）、侯烈忠（１９９７）等將高密度電法用在高速公路高架橋、高層建筑選址、機場跑道的地基勘探中；郭秀軍（２００１）采用高密度電法探測防空洞、涵洞、溶洞、地下局部不明障礙物等物理性質有別于周圍介質的地下有形體；楊湘生（２００１）在湘西北巖溶石山區(qū)找水中應用高密度電法確定井位方面取得了好的效果；解愛華（２００３）采用高密度電法與瞬態(tài)瑞雷面波法完成了機場擴建工程中的巖土工程勘察問題，查明古河道、墓穴和洞穴的分布及埋深，利用土層的剪切波速劃分場地類別。此外，何門貴（２００２）、劉曉東（２００１）、王士鵬（２０００）在尋找地下水、管線探測、查明采空區(qū)、調查巖溶及地質災害等工程物探中使用了高密度電法。

　　三、激發(fā)極化法

　　在電法勘探中，當電極排列向大地供入或切斷電流的瞬間，在測量電極之間總能觀測到隨時間緩慢變化的附加電場，稱為激發(fā)極化效應。激發(fā)極化法（或激電法）就是以巖、礦石激發(fā)極化效應的差異為基礎來解決地質問題的一類勘探方法。激電法是２０世紀５０年代末在我國開始研究和推廣的，早期是以直流（時間域）激電法為主，２０世紀７０年代初開始研究交流（頻率域）激電法———主要是變頻法，２０世紀８０年代初又開始對頻譜激電法進行研究，也就是研究復視電阻率隨頻率的變化———即復視電阻率的頻譜。由于該方法測量的是二次場，具有不受地形起伏和圍巖電性不均勻的影響、可測量的參數(shù)多等優(yōu)點。在實際地質應用方面，初期的激電法主要用于勘查硫化金屬礦床，后來發(fā)展到諸多領域，如氧化礦床、非金屬礦床、工程地質問題等。近年來，激電法找水效果十分顯著，被譽為“找水新法”。早在上世紀６０年代，國外學者ＶｉｃｔｏｒＶａｃｑｕｉｅｒ（１９５７）等提出了用激電二次場衰減速度找水的思想。在該思想的啟迪下，我國也開展了有關研究，并將激電場的衰減速度具體化為半衰時、衰減度、激化比等特征參數(shù)，這些參數(shù)不僅能較準確地找到各種類型的地下水資源，而且可以在同一水文地質單元內預測涌水量大小，把激電參數(shù)與地層的含水性聯(lián)系起來。目前，我國已有北京地質儀器廠、重慶地質儀器廠和山西平堯地質儀器廠生產出適合尋找地下水的儀器。

　　在找水方面的具體應用有：楊進（１９９７）用回歸系數(shù)的顯著性檢驗及回歸預測方法預報了地下涌水量；姜義生（２０００）使用雙頻激電法不僅解決了居民飲用的地下水源，而且解決了干擾地下施工的漏水帶；龍凡（２００２）使用激電法中視激化率和半衰時參數(shù)在砂頁巖地區(qū)、灰?guī)r地區(qū)、花崗巖地區(qū)和玄武巖地區(qū)找到了地下水資源，并且用回歸直線法預測了單井涌水量；王聿軍（２００１）使用激電法在貧水山區(qū)進行找水；王俊業(yè)（２０００）用激電參數(shù)和電阻率參數(shù)對地層的富水性進行評價，取得了好的結果；李金銘（１９９３）、金學名（１９９３）使用激電法的偏離度參數(shù)尋找地下水資源；李茂塔（２００１）、李金銘（１９９０、１９９４）對激電法找水的基礎理論進行了研究；周立功（２００１）使用激電法在重力土壩穩(wěn)定性檢測中查明大下沉段堤下介質賦水情況。

　　值得一提的是，利用激電法找水或確定地層的含水性，好與高密度電阻率法相結合，這樣可以降低地球物理解釋的多解性，提高找水的成功率。高密度電阻率法在確定高阻或低阻地質體具有*性，但低阻地質體并不代表富含地下水，可能是由于泥巖引起地層的電阻率下降。這時，可以通過使用激電法來區(qū)分含水地層和泥巖，因為激電二次場與巖石的孔隙有關，在純粹泥巖中極化率比較小，在含水砂礫巖中極化率比較大，此外二次場的衰減速度也與孔隙的大小、形狀和寬窄有關，這就是激電法找水的機理所在。

　　四、可控源音頻大地電磁法（ＣＳＡＭＴ）

　　可控源音頻大地電磁法是在大地電磁法（ＭＴ）和音頻大地電磁法（ＡＭＴ）基礎上發(fā)展起來的一種可控源頻率測深方法。ＣＳＡＭＴ是１９７５年由ＭｙｒｏｎＧｏｌｄｓｔｅｉｎ提出，它基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組建立了視電阻率和電場與磁場比值之間的關系，并且根據(jù)電磁波的趨膚效應理論得出電磁波的傳播深度（或探測深度）與頻率之間的關系，這樣可以通過改變發(fā)射頻率來改變探測深度，達到頻率測深的目的。目前，已商業(yè)化的ＣＳＡＭＴ儀器是由加拿大鳳凰公司與美國宗基公司研制的。ＣＳＡＭＴ采用可控制人工場源，測量由電偶極源傳送到地下的電磁場分量，兩個電極電源的距離為１～２ｋｍ，測量是在距離場源５～１０ｋｍ以外的范圍進行，此時場源可以近似為一個平面波。由于該方法的探測深度較大（通?？蛇_２ｋｍ），并且兼有剖面和測深雙重性質，因此具有諸多優(yōu)點：第1，使用可控制的人工場源，測量參數(shù)為電場與磁場之比———卡尼亞電阻率，增強了抗干擾能力，并減少地形的影響。第二，利用改變頻率而非改變幾何尺寸進行不同深度的電測深，提高了工作效率，一次發(fā)射可同時完成７個點的電磁測深。第三，探測深度范圍大，一般可達１～２ｋｍ。第四，橫向分辨率高，可以靈敏地發(fā)現(xiàn)斷層。第五，高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻層。與ＭＴ和ＡＭＴ法相同，ＣＳＡＭＴ法也受靜態(tài)效應和近場效應的影響，可以通過多種靜態(tài)校正方法來消除“靜態(tài)效應” 的影響。ＣＳＡＭＴ法一出現(xiàn)就展示了比較好的應用前景，尤其是作為普通電阻率法和激發(fā)極化法的補充，可以解決深層的地質問題，如在尋找隱伏金屬礦、油氣構造勘查、推覆體或火山巖下找煤、地熱勘查和水文工程地質勘查等方面，均取得了良好的地質效果。在地下水資源方面，ＣＳＡＭＴ法適合尋找深部的基巖裂隙水：石昆法（１９９９）使用ＣＳＡＭＴ法在灰?guī)r中尋找斷層，并打出了地下水；郭建華（１９９５）用ＣＳＡＭＴ法在干旱地區(qū)尋找地下水資源及探測隱伏構造；蔣達龍（１９９４）用ＣＳＡＭＴ法發(fā)現(xiàn)地下熱水資源；底青云（２００１）結合ＣＳＡＭＴ法和高密度電法探測深層和淺層的地下水資源；底青云（２００２）使用ＣＳＡＭＴ法查找礦山頂板涌水隱患；嚴盛新（２００３）用ＣＳＡＭＴ法在沙漠腹地尋找地下水資源；吳璐蘋（１９９６）用ＣＳＡＭＴ法在山區(qū)、半山區(qū)等地質條件復雜地區(qū)進行找水。此外，ＣＳＡＭＴ法在工程勘探中的壩體滲漏調查、國家南水北調工程西線的地質勘查、小浪底水利工程等項目，都可以發(fā)揮良好的作用，如劉錄剛（２００４）用ＣＳＡＭＴ法在雁門關隧道中進行超前地質預報。

　　五、瞬變電磁法（ＴＥＭ）

　　瞬變電磁法是利用不接地或接地線源向地下發(fā)送一次場，在一次場的間歇期間，測量由地質體產生的感應電磁場隨時間的變化。根據(jù)二次場的衰減曲線特征，就可以判斷地下不同深度地質體的電性特征及規(guī)模大小等。由于該方法是觀測純二次場，消除了由一次場所產生的裝置偶合噪音，具有體積效應小、橫向分辨率高、探測深度深、對低阻反映靈敏、與探測地質體有偶合、受旁側地質體影響小等優(yōu)點。瞬變電磁法是由前蘇聯(lián)學者在２０世紀３０年代提出用于解決地質構造問題，２０世紀５０年代用于找礦，２０世紀６０年代以后從方法原理到一、二維反演都得到了廣泛應用和發(fā)展。在我國，該方法研究始于２０世紀７０年代，２０世紀９０年代后逐步向工程檢測、環(huán)境、災害等應用領域發(fā)展。從２０世紀８０年代開始，原長春地質學院、原地礦部物化探研究所、中南大學等研究機構分別在方法理論、儀器及野外試驗、一維及二維正反演方法等方面做了大量工作，并且自行研制了幾種功率小、探測深度淺的瞬變電磁法儀器，在生產實際中見到了好的應用效果。然而，大功率、探測深的瞬變電磁法儀器國內尚在研制中，目前主要依賴進口。瞬變電磁法除了廣泛應用于金屬礦產、石油、煤田、地熱以及凍土帶和海洋地質等地質勘查工作之外，在水文和工程地質勘查中也取得了非常好的應用效果，如楊文欽（２００２）、張保祥（２００２）、郁萬彩（２００１）、蔣文（２００４）等使用瞬變電磁法查明斷層及頂板砂巖的導水性及富水性、勘查地下水資源及界定地下水位、評價斷層空間位置及含水性和尋找地下含水構造；劉繼東（１９９９）、李貅（２０００）、袁江華（２００２）、閻述（１９９９）等使用瞬變電磁法探測煤柱及圈定老窯采空區(qū)、勘察煤田礦井涌水通道、探測小浪底水庫庫區(qū)煤礦采空區(qū)和探測地下洞體的存在；劉羽（１９９５）用瞬變電磁法評價塌陷成因及危害性、評價防滲帷幕穩(wěn)定性、探測高層建筑地基和評價大橋橋址穩(wěn)定性；郭玉松（１９９８）使用瞬變電磁法探測堤防工程隱患、勘查水庫壩址；薛國強（２００３）使用瞬變電磁法探測公路隧道工程中的不良地質構造；李文堯（２０００）用瞬變電磁法在抗洪搶險中尋找漏水斷裂或溶洞；敬榮中（２００３）使用瞬變電磁法結合四極測深探測地下管網(wǎng)分布。

　　六、地質雷達（ＧＰＲ）

　　地質雷達與探空雷達技術相似，是利用寬帶高頻時域電磁脈沖波的反射探測目標體，只是頻率相對較低，用于解決地質問題，又稱“探地雷達”。將雷達技術用于探地，早在１９１０年就已經(jīng)提出，在隨后的６０年中該方法多限于對波吸收很弱的鹽、冰等介質中。直到２０世紀７０年代以后，地質雷達才得到迅速推廣應用。我國地質雷達儀器的研制始于２０世紀７０年代初期，由多家高校和研究機構進行儀器研制和野外試驗工作。但是由于種種原因，研究成果至今未能用于實際。目前，國內使用的地質雷達儀器都是引進的，能夠提供商用地質雷達技術的有美國、加拿大、瑞典、俄羅斯等國家。

　　地質雷達是由地面的發(fā)射天線將電磁波送入地下，經(jīng)地下目標體反射被地面接收天線所接收，通過分析接收到電磁波的時頻、振幅特性，可以評價地質體的展布形態(tài)和性質。由于雷達穿透深度與發(fā)射的電磁波頻率有關，使其穿透深度有限，但分辨率很高，可達０．０５米以下。早期，地質雷達只能探測幾米內的目標體，應用范圍比較狹窄。此外，地質雷達與地震反射法原理相似，一些地震資料處理解釋方法可以借用。目前，地質雷達探測深度可達１００米，使之成為水文和工程地質勘察中有效的地球物理方法。地質雷達因具有分辨率高，成果解釋可靠的特點，在淺層地質勘探中，有著非常廣泛的應用。如探測覆蓋層厚度、基巖面起伏，查找潛伏斷層、破碎帶、古溶洞、管道溝、涵洞以及地下掩埋體，進行環(huán)境地質、考古調查等。在水文和工程地質中，地質雷達應用也是非常廣泛，主要有：楊天春（２００１）、錢榮毅（２００３）、鄧居智（１９９９）使用地質雷達進行公路、高速公路、機場道路等質量的無損檢測；趙永貴（２００３）、薛建（２０００）、史付生（２００３）使用地質雷達進行隧道地質超前預報、檢測隧道襯砌質量；王俊茹（２００３）、李永革（２００１）、姬繼法（２００２）使用地質雷達探測建筑物地下邊坡孤石、機場地下古墓等不良地質體分布，消除其對鄰近或上部構筑物構成的潛在威脅；姜衛(wèi)方（２０００）、李大心（２０００）、朱紅軍（２００２）使用地質雷達調查滑坡體及滑坡面、評估崩塌、滑坡及地面沉降等地質災害；高建東（１９９９）、曾校豐（２０００）、王百榮（２００１）、使用地質雷達探測水庫地下防滲墻、探測水庫壩體結構層及結構層材料老化變質、檢測灌漿質量及混凝土厚度、調查覆蓋層厚度及襯砌混凝土質量；楊向東（２００１）使用地質雷達探測地下管道；李張明（２０００）使用地質雷達在三峽工程施工中探明花崗巖不均勻風化分布范圍、圈定較大斷層及風化夾層的延伸范圍和產狀、檢測高速公路質量；王孝起（２００１）使用地質雷達調查南水北調中線天津干渠基巖巖性及基巖面高程；張興磊（２００１）使用地質雷達查明了煤柱破壞情況和采空區(qū)分布范圍，指導注漿施工；張欣海（１９９９）使用地質雷達查明了海上圍堤的斷面特征以及著底情況；陳愛云（２００３）使用地質雷達在石質文物保護工程中查明巖體中含水裂隙和溶洞的分布規(guī)律及對文物的影響。

　　七、結論

　　通過對幾種主要電法勘探方法的發(fā)展、原理及實際應用進行綜述，可以看出，電法勘探方法在水文和工程地質勘探領域有著廣泛的應用，歸結起來有以下幾方面：

　?。保呙芏入姺ㄓ捎谄涓咝省?深探測地電剖面成像，成為水文和工程地質勘察中有效的方法?？紤]到該方法的分辨率不高，在具體的應用中可以結合其他電法勘探、電測井等方法，達到精細地質解釋的目的。

　?。玻刭|雷達主要用于各類工程地質勘探，是工程地質勘探的電法勘探方法。同時，該方法可以借用地震勘探中已有的資料處理和解釋技術，使其迅速發(fā)展，可以在更多的領域發(fā)揮作用。

　?。常谒牡刭|勘探中，激發(fā)極化法和可控源音頻大地電磁法是的電法勘探方法，如果將激發(fā)極化法和高密度電法結合起來尋找地下水資源，效果將會更好。

　?。矗沧冸姶欧ㄔ谒牡刭|和工程地質勘探中都有著廣泛的應用，尤其是大功率瞬變電磁儀不僅可以在深部地質勘探中發(fā)揮作用，還具有較高的分辨能力。如果將該方法與高密度電法結合使用，有望解決深部精細地質勘察問題。

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產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產企業(yè)，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產業(yè)等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產品介紹】

地源熱泵空調系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現(xiàn)場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監(jiān)測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套*基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結：高性價格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

本系統(tǒng)技術參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數(shù)字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測

2、報警功能

3、數(shù)據(jù)存儲

4、定時保存設置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數(shù)】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數(shù)：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經(jīng)測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點，實際使用應該限制在150個節(jié)點以內。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現(xiàn)場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

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由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng)，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據(jù)客戶距離進行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法：
　　為了實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準。在系統(tǒng)的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產生變化的參數(shù)。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統(tǒng)的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負荷，我們根據(jù)該負荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長，測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環(huán)境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測溫精度，但對模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測，地源熱泵溫度監(jiān)測研究，地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差，會受環(huán)境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環(huán)境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢。所以數(shù)字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測理想的設備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉換器和現(xiàn)場總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉換成適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現(xiàn)一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺建設

一、系統(tǒng)介紹

1、建設自動監(jiān)測監(jiān)測平臺，可監(jiān)測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場的變化等，實現(xiàn)熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測，異常情況預

警，做到真正的無人值守?？蓪岜孟到y(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導依據(jù)。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經(jīng)安裝自動監(jiān)測設備的地熱井實施自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)分

析展示，可實現(xiàn)地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預

警，做到實時監(jiān)管，有地熱井運行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線；

3）開采井井內水位監(jiān)測及變化曲線；

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電法勘探方法在水文和工程地質中的應用

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