地熱資源的規范化開采、回灌運維、地質環境保護需要完整、持續、多維度的工況數據作為管控依據,單一地層溫度監測無法覆蓋開采、輸送、回灌全流程運行狀態。地熱資源監測系統是一套模塊化、可定制化的綜合數字化管控載體,整合井下多參數傳感單元、現場微功耗采集終端、物聯網無線傳輸網絡、云端綜合管理平臺,搭配管路自控執行設備,實現地熱井井下地層參數、管網流體工況、換熱站運行能耗全環節同步監測與遠程調控,適配淺層地溫能、中深層水熱型地熱、地熱回灌工程等不同開發場景,支撐地熱資源開發全過程數字化監管。
整套系統采用分層模塊化架構,前端感知調控層包含多類井下監測傳感組件與管路配套自控閥門設備,中間傳輸層依托多制式物聯網無線鏈路完成現場采集數據、遠程控制指令雙向傳輸,后端云端平臺承擔數據存儲、可視化展示、異常工況預警、設備遠程調節等核心功能。前端感知單元可根據項目深度、監測需求自由組合,形成差異化監測配置方案:淺層百米區間可選用溫液位一體化監測單元,同步采集地層溫度與井下水位;數百米至萬米深井場景,可搭配分布式多點光纖測溫組件,實現井筒、井壁全段連續溫度剖面采集;針對高溫深井勘測需求,可集成測溫成像一體井下電視設備,同步獲取井下視頻影像與分層溫度數據;常規地熱換熱站配套多參數采集終端,同步監測管路流體流量、介質壓力、機組運行溫度、整體能耗等多項運行指標,構建全域地熱工況感知網絡。
各類傳感采集設備統一接入微功耗遙控終端,終端具備多通道數據接入能力,兼容溫度、液位、壓力、流量等多種傳感信號,適配野外地熱井無持續市電供電場景,低功耗運行模式可延長現場設備連續工作時長。通信鏈路支持 NB、GPRS 等多種無線傳輸方式,無需大范圍鋪設有線通信線纜,降低野外井場施工工程量,終端內置本地數據緩存模塊,無線網絡波動、臨時斷網期間完整留存采集數據,通信恢復后自動完成補傳,保障全周期監測數據時序連貫,滿足地熱動態監測規范中連續數據留存要求。后端網頁管理平臺采用 B/S 架構,支持多單位分級權限分配,自然資源監管部門、熱力運營企業、項目運維班組可獨立登錄查看對應管轄井群監測數據,平臺內置曲線分析、數據導出、異常告警推送功能,地層溫度持續偏移、回灌流量驟變、管路壓力超標等異常工況可實時推送提示信息,便于運維人員及時處置隱患。

管路自控單元中,電動蝶閥作為流體輸送管路核心執行部件,集成于開采井主管路、回灌分支管路、換熱站循環管路內部,承接云端平臺下發的流量、通斷調節指令,完成地熱流體輸送工況遠程管控。電動蝶閥由電動執行機構與閥體組合而成,執行機構適配多種工業供電制式,接收標準化弱電調節信號,驅動蝶板在固定角度區間內旋轉,精準調控管路介質流通截面積,以此改變流體流量大小;閥體分為對夾式、法蘭式兩種連接結構,適配不同管徑管路安裝需求,密封結構分為彈性密封與金屬密封兩類,彈性密封適配常溫潔凈流體管路,金屬密封結構可應對高溫介質工況,密封副采用耐蝕材料配對,延長設備長期運行使用周期。
設備配套手動應急操作結構,當現場供電中斷、執行機構故障時,運維人員可通過手動裝置完成閥門啟閉調節,避免管路系統全失去控制,保障地熱開采、回灌作業連續開展。閥體整體結構緊湊、自重較小,啟閉操作流程簡便,流體通過閥體產生的流動阻力處于可控區間,適配大口徑地熱流體輸送管路使用,雙向密封結構不受介質流動方向限制,安裝布置不受空間方位約束,可靈活適配井場復雜管路布局。在地熱回灌系統運行過程中,監測系統實時采集回灌流體溫度、回灌流量、管路壓力數據,依據地層溫度變化趨勢下發調節指令,通過電動蝶閥調整回灌介質輸送量,平衡地下熱儲層冷熱收支,規避長期單一開采造成地層溫度持續衰減問題。
系統覆蓋地熱項目全生命周期監測需求,項目勘查階段,采用單點深井測溫設備、分布式光纖測溫組件完成地層原始溫度、熱儲層分布勘測,獲取地熱資源基礎地質參數;項目運營階段,全天候同步監測開采井出液溫度、回灌井回灌量、井下水位變化、換熱站機組能耗,定期生成地熱資源開采動態分析報告;項目監管核查階段,云端平臺完整留存多年連續監測數據,可批量導出用于地質環境評估、資源開采合規性核查、碳減排數據核算等工作,替代傳統人工紙質臺賬記錄模式,減少人工巡檢頻次與數據記錄偏差問題。
現場設備安裝與日常維護遵循分層管控標準,井下傳感線纜下入前完成全段精度與通斷測試,高溫深井傳感組件配套耐溫抗拉專用線纜,線纜井口位置設置多重防水、防腐保護結構;采集終端、電動蝶閥執行機構統一布置于防護箱體內部,箱體具備防塵、防潮、抗戶外溫差能力,延長設備野外使用壽命。周期性運維工作包含月度現場設備外觀、供電、信號巡檢,季度傳感數據精度人工比對校準,年度全系統數據歸檔與設備老化配件更換;每次巡檢、校準、故障處置工作形成完整運維檔案,同步錄入云端平臺設備管理模塊,實現全生命周期設備狀態追溯管理。
在地熱資源可持續開發政策落地背景下,多區域地熱開發項目均設置標準化動態監測體系,地熱資源監測系統整合多維度感知、遠程調控、數字化數據分析能力,打通井下地層、地面管路、云端管控的數據鏈路,實現地熱開采、回灌、運維全流程數字化閉環管理。配套自控閥門設備同步完成工況調控,依靠實測數據動態調整開采與回灌負荷,減少地下地質環境擾動,為地熱項目穩定、合規、長效運行提供完整技術支撐,適配淺層地熱供暖、中深層地熱工業供熱、地熱回灌治理等多元化工程場景落地需求。