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地热井远程监测管理系统管理方案

1系统概述
地热资源作为一种替代能源在环境和经济上的优势,在我国 20 世纪中叶开始较大规模的开发和利用。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类 例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室等。
然而相对于 大规模的开发和利用, 在地热资源信息管理方面,大多还是传统的管理方式,信息反馈不灵,管理自动化和信息化程度较低。因此,需建立全面的地热资源管理系统和资源信息网络, 在地热资源的开发、利用、配置、节约和保护的综合管理任务中, 才能科学规划与指导,保证地热资源的可持续开发与利用。
为此,我们研究了大量国际地热资源管理的成功经验,参考国内外水利专家的先进理论,结合自己成熟的流量计量控制系统、水位水温监测系统、远程采集传输系统,推出了地热井资源远程监测管理系统,它以 通讯技术、计算机网络技术、地理信息系统 自动采集监测技术、 传感器技术等高新技术为支持,建立一定区域范围内地热资源包括开采水量、水位、水温等信息的监测和管理的网络体系,以计量、水位、水温等基础设施为基础,通信系统为保障,计算机网络系统为依托,综合管理系统为核心,远程控制为手段的监测与管理系统,对地热资源信息进行实时监测和分析,突出地热水资源保护的重要性,实现信息采集自动化、传输网络化、管理数字化、决策科学化,真正实现了对地热资源的高效利用和科学化管理。
该系统总体结构可分为地热资源信息监测与传输系统和综合管理系统两大部分,共五个层次。地热资源信息监测与传输系统由无线网络通讯、数据采集层组成,该层由多个监测子站组成,采集设备对监测子站的计量仪表进行实时监测和数据采集,通过INTER网和GPRS/GSM无线通讯网络, 对开采水量及其引起的水位、水温的变化及环境影响实行有效监测。 并将其 信息上报到综合管理系统,既系统管理中心,并响应中心下达的各项指令,在监测管理中心进行存储、显示和打印输出,为管理部门提供及时、准确的数据信息。综合管理系统由信息支撑层,基础平台层、系统应用层、系统总控层组成,该系统将GIS应用于地热井资源管理和分析,实现了信息的快速检索查询,为信息共享创造了便利条件。管理系统完成整个远程监测系统的各项管理功能。
2、         地热井远程监测管理系统总体设计
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
总体结构可分为水资源信息监测与传输系统和综合管理系统两大部分,共五个层次。水资源信息监测与传输系统由无线网络通讯、数据采集层组成,综合管理系统由信息支撑层,基础平台层、系统应用层、系统总控层组成。 以成熟完善的SQLserver数据库为数据信息平台层。由功能强大、运行稳定的应用服务器和GIS应用服务器硬件构建基础平台层。
在上述三层平台基础上运行的综合管理系统软件是基于WINDOWS平台,使用先进的可视化开发工具并根据水资源管理实际需求定制开发的一套功能全面,运行可靠的管理软件,构成了系统的应用层和总控层。
3 .数据采集及网络通讯层
该层担负着地热资源信息的采集、传输和网络服务,分为四个部分:
l       前端设备:包括计量、水位、水温传感器等设备
l       水资源测控终端
l       GPRS 通讯传输网络
l       计算机网络
3.1前端设备:计量设备、水位、水温传感器等
3.1.1 计量设备
目前,市场上的流量计品种繁多,应用场合不同。 地热水的化学成分复杂,溶解其中的矿物质含量较高,且温度较高。针对地热水的特点,可选用管段超声流量计等流量计。在传感器选择上应选用陶瓷传感器,耐腐蚀、不易结垢,特别适于高温、高腐蚀性的液体。在流量计的供电方式上,可选用电池供电方式,具有功耗低,电池使用寿命长、现场安装接线方便等特点,特别对防止人为切断设备供电电源造成的计量设备不计量的问题,是较好的解决方案。
3.1.2 水温传感器
工业现场温度测量一般选用一体化温度变送器,它是一种接触式测量温度的现场用仪表,耐高温性能较好,插入式安装。另外,在选用管段超声流量计时,可选用具有热量测量功能的产品,其特点是流量计量和温度测量同时完成,并可通过标准串行 485 接口与监测设备进行通讯,数据传输可靠,无需另外安装温度传感器。
3.1.3 水位传感器
水位的测量方法很多,也很不规范。用于自动化监测的水位传感器主要有浮子式水位计、压力式水位计、超声波水位计等。这些传感器具有标准信号输出,可以直接接到 RTU 上,自动监测水位参数。
针对地热井的特点,选择投入式高温液位变送器,选用高温压力敏感元件及特制耐高温聚四氟乙烯电缆,产品为高温液体的敞式液位测量而设计,具有准确的测量结果与优良的稳定性。亦可选用电容式液位传感器, 其良好的结构及安装方式可适用于高温、高压、强腐蚀等液体,对于强腐蚀、高温介质的液位测量具有较强的势,而与介质的粘度、密度、工作压无关。具体应根据现场情况进行选型设计。
4.GIS 功能
地理信息是地热资源最重要的特征之一。地理信息系统( GIS )技术提供了管理空间数据最有效、最直接的手段,为地热资源信息管理的标准化、网络化、空间化提供了有效的工具,
(1) 地理信息系统是国土和地热资源综合管理系统的重要组成部分,和办公软件结合起来开发出面向具体部门、功能更为完善的应用软件,可以完成整个国土和地热资源综合管理系统中的各个部门、各个阶段所能做的工作。
(2) 地理信息系统能有效解决空间数据的采集、处理、编码等问题,具有海量数据管理功能,所建立的空间数据库和属性数据有效关联,为整个系统的运行提供基础数据保障。
(3) 地理信息系统结合专业数学模型以及系统优化模型,以便进行深层次分析,使系统具有辅助决策支持功能,为有关部门提供科学的计算结果和和决策数据。
本模块提供的空间数据库包括两类:一类是基础地理数据库,包括边界图、行政区划图、地质、地热系图、居民地分布图、地形、交通等。这些数据主要是作为背景显示。另一类是地质、地热资源管理专题图层,包括地质、地热资源监测站点分布图、地质、地热资源功能区划图等,可以直观显示资源信息系统中涉及到的属性数据。例如水情监测站点基本信息、 地质、地热监测站点实时数据、报警信息等。
功能结构:
1)          空间数据操作
空间数据是系统中重要的数据源,空间数据管理主要为各类应用系统提供数据的浏览、查询、分析、编辑功能,对于业务处理中需要显示的空间数据内容和对应的操作对象(如放大、缩小、平移、编辑等)进行定制。
2)          查询统计
在统计分析和业务查询定制处理过程中,对存在于不同应用系统中的异构数据进行整理和归并,为用户提供各自定制的查询和分析信息。除了传统的报表外,还提供多维的图形化数据分析,提高数据分析结果的直观性。
3)          专题图管理
 
 
可灵活定制,采作向导提示方式,所见即所得,生成各种类型专题图。
5 、地质、地热资源综合管理
6.1 辅助支持决策系统
地质、地热资源实时监测的最终目的是使实时水量监测可以为地热资源调度和配置提供及时、准确的调度依据,决策支持系统为实现上述目的提供了技术上的可能。
资地质、地热源辅助决策支持系统以实时监测数据、地质、地热工程、环保和地理信息为基础,利用模型库和知识库的计算分析,输出决策报告和报警信号,配合指令作用于终端控制设备,对区域内的设备进行调节控制,实现及时的资源调配。
6.2 取水许可证管理
取水许可管理工作是地热资源管理工作的基础,也是地热资源管理工作的关键,如地热资源费的征收与结算,取水许可的申请与审批,取水许可年审管理和统计、用水计划下达和考核等。
6.3 用水管理
用水管理是针对管理业务流程的要求,为管理部门的日常业务管理,用水定额和用水分析提供一套实用、可靠、高效的管理系统。实现了从用户取水申请受理、用户档案建立、确定取水定额、报表统计等整个过程的计算机辅助管理。
6.4 地热资源费征收使用管理

该系统主要完成取水用户缴交地热资源使用费的登记、统计、查询、汇总、生成年报表,以及地热资源费的使用管理。

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