地层导热系数精细化检测系统及检测方法与流程

本发明属于地质检测，具体涉及一种地层导热系数精细化检测系统及检测方法。

背景技术：

1、近年来，分布式光纤温度检测系统得到了快速发展，与传统的电温度传感器相比，分布式光纤测温系统具有灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、易更换、寿命长等优点。基于上述优点，它可以广泛应用于地温检测、地铁隧道、油气管道、电力电缆和煤矿巷道中。目前在地层导热系数检测中，也常用到分布式光纤温度检测系统，但是该系统的一次检测任务所需的时间长，检测范围小、精度差，而且无法对实时检测数据进行处理，导致其检测效率和检测精度无法满足现场需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种地层导热系数精细化检测系统及检测方法，能够提高地层导热系数的检测效率。

2、为了实现上述目的，本发明一具体实施方式提供了一种地层导热系数精细化检测系统，包括多个内加热光缆、光纤解调仪、多通道功率控制模块、功率发生器、数据分析模块和上位机。多个内加热光缆埋设在地层中，内加热光缆包括光纤光栅、加热电缆和保护层，加热电缆包覆光纤光栅，保护层包覆加热电缆，光纤光栅的延伸方向上刻有多个光栅点，相邻的光栅点之间的间距为0.5～5m，加热电缆用于加热地层，光纤光栅用于检测地层温度。光纤解调仪与光纤光栅连接，用于接收各个光栅点的地层温度数据。多通道功率控制模块具有多个工作通道，不同的工作通道与不同的加热电缆连接。功率发生器与多通道功率控制模块连接，用于给多通道功率控制模块提供功率输出。数据分析模块与光纤解调仪通信连接以获取地层温度的实时数据，根据地层温度实时计算出地层导热系数。上位机与光纤解调仪通信连接并将检测参数写入光纤解调仪的配置文件，检测参数包括但不限于检测次数、循环间隔时间、工作通道数量、各工作通道加热时间、各工作通道加热功率和各工作通道加热顺序。

3、在本发明的一个或多个实施方式中，光纤解调仪用于向多通道功率控制模块发送闭合指令和断开指令，控制多通道功率控制模块相应工作通道的通断。

4、在本发明的一个或多个实施方式中，光纤解调仪用于向多通道功率控制模块发送写参数指令，多通道功率控制模块将检测参数写入其配置文件。

5、在本发明的一个或多个实施方式中，多通道功率控制模块用于控制功率发生器的输出功率。

6、在本发明的一个或多个实施方式中，数据分析模块包括数据采集单元、计算单元、数据输出单元和显示单元，数据采集单元实时采集光纤解调仪的地层温度数据，计算单元根据实时地层温度计算出对应的实时地层导热系数，数据输出单元用于查询和导出光纤光栅的原始信号、地层温度和地层导热系数的实时数据和历史数据，显示单元用于显示光纤光栅的原始信号、地层温度和地层导热系数的实时数据和历史数据。

7、在本发明的一个或多个实施方式中，光纤解调仪通过rs232接口与多通道功率控制模块连接，多通道功率控制模块通过rs232接口与功率发生器连接。

8、在本发明的一个或多个实施方式中，检测参数还包括定时检测时间，定时检测时间到达时，光纤解调仪向多通道功率控制模块发送工作指令。

9、在本发明的一个或多个实施方式中，一次检测完毕后，光纤解调仪用于检查是否达到设定的检测次数。

10、本发明另一具体实施方式还提供了一种地层导热系数精细化检测方法，包括以下步骤：

11、步骤一、设定检测参数，检测参数包括检测次数、循环间隔时间、工作通道数量、各工作通道加热时间、各工作通道加热功率、各工作通道加热顺序和定时检测时间。

12、步骤二、进行第一次检测，多通道功率控制模块的各个工作通道按照设定顺序依次向其连接的加热电缆输出功率，加热电缆对地层进行加热，光纤解调仪实时采集各个光栅点的地层温度并将地层温度传输给数据分析模块，数据分析模块根据计算出地层导热系数，其中λ为地层导热系数，q为加热电缆加热功率，t为地层温度，t为加热时间。

13、步骤三、在一个循环间隔时间后，重复步骤二进行第二次检测，直至达到检测次数。

14、在本发明的一个或多个实施方式中，在步骤二中，多通道功率控制模块的一工作通道闭合时，其余工作通道均断开。

15、与现有技术相比，本发明实施方式的地层导热系数精细化检测系统及检测方法，多通道功率控制模块具有多个工作通道，能够连接多个加热电缆，扩大地层导热系数的检测范围，提高检测效率。并且，光纤光栅上的光栅点密集分布，能够提高地层导热系数的检测精度，实现地层导热系数的精细化检测。另外，数据分析模块可以实时计算出地层导热系数，无需等待所有检测工作完毕后再进行计算，提高了地层导热系数的检测效率。

技术特征：

1.一种地层导热系数精细化检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地层导热系数精细化检测系统，其特征在于，所述光纤解调仪(2)用于向所述多通道功率控制模块(3)发送闭合指令和断开指令，控制所述多通道功率控制模块(3)相应所述工作通道的通断。

3.根据权利要求1所述的地层导热系数精细化检测系统，其特征在于，所述光纤解调仪(2)用于向所述多通道功率控制模块(3)发送写参数指令，所述多通道功率控制模块(3)将检测参数写入其配置文件。

4.根据权利要求1所述的地层导热系数精细化测试系统，其特征在于，所述多通道功率控制模块(3)用于控制所述功率发生器(4)的输出功率。

5.根据权利要求1所述的地层导热系数精细化测试系统，其特征在于，所述数据分析模块(5)包括数据采集单元、计算单元、数据输出单元和显示单元，所述数据采集单元实时采集所述光纤解调仪(2)的地层温度数据，所述计算单元根据实时地层温度计算出对应的实时地层导热系数，所述数据输出单元用于查询和导出所述光纤光栅(11)的原始信号、地层温度和地层导热系数的实时数据和历史数据，所述显示单元用于显示所述光纤光栅(11)的原始信号、地层温度和地层导热系数的实时数据和历史数据。

6.根据权利要求1所述的地层导热系数精细化测试系统，其特征在于，所述光纤解调仪(2)通过rs232接口与所述多通道功率控制模块(3)连接，所述多通道功率控制模块(3)通过rs232接口与所述功率发生器(4)连接。

7.根据权利要求1所述的地层导热系数精细化测试系统，其特征在于，所述检测参数还包括定时检测时间，所述定时检测时间到达时，所述光纤解调仪(2)向所述多通道功率控制模块(3)发送工作指令。

8.根据权利要求1所述的地层导热系数精细化测试系统，其特征在于，一次检测完毕后，所述光纤解调仪(2)用于检查是否达到设定的检测次数。

9.一种地层导热系数精细化检测方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的地层导热系数精细化检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述多通道功率控制模块的一工作通道闭合时，其余工作通道均断开。

技术总结
本发明实施方式公开了一种地层导热系数精细化检测系统及检测方法，地层导热系数精细化检测系统包括多个内加热光缆、光纤解调仪、多通道功率控制模块、功率发生器、数据分析模块和上位机。多个内加热光缆埋设在地层中，内加热光缆包括光纤光栅、加热电缆和保护层。光纤解调仪与光纤光栅连接。多通道功率控制模块具有多个工作通道，不同的工作通道与不同的加热电缆连接。功率发生器与多通道功率控制模块连接。数据分析模块与光纤解调仪通信连接。上位机与光纤解调仪通信连接并将检测参数写入光纤解调仪本发明实施方式中的地层导热系数精细化检测系统及检测方法，能够提高地层导热系数的检测精度和检测效率，实现地层导热系数的精细化检测。

技术研发人员：豆为俊,孙琴琳,贾立翔,魏广庆,施斌
受保护的技术使用者：苏州南智传感科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12