專利名稱：地下土壤熱物性測試儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于地源熱泵系統(tǒng)技術領域，涉及測試儀，尤其涉及一種地下土壤熱物性測試儀。
背景技術：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，地源熱泵越來越多的被應用于建筑等領域，地源熱泵系統(tǒng)與其它空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比具有突出的優(yōu)點，地熱由于其潔凈，無污染，越來越受到廣大用戶的青睞。由于地層深處溫度常年維持不變，在冬季，其溫度遠高于室外的溫度，在夏季，其溫度有明顯低于室外的溫度，相對空氣源熱泵，其效率高，節(jié)能效果明顯，符合當前國家的節(jié)能環(huán)保政策，除此之外，還具有低噪音、占地面積小等等優(yōu)點。在安裝地源熱泵系統(tǒng)之前，都會對地下土壤進行熱物性測試試驗，而由于現(xiàn)有技術沒有實質(zhì)性的創(chuàng)新，在檢測和測試的時候，其提供的熱物性參數(shù)不夠準確，另外，現(xiàn)有的測試儀一般體積較大，需要專門的拖車進行運 輸，結(jié)構比較復雜，成本較高。為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻公開了一種基于地源熱泵的土壤熱物性能測試儀和測試車[申請?zhí)?01020694126. 3]，該測試儀包括由冷凝器、變頻壓縮機、蒸發(fā)器和節(jié)流元件順次管路連接構成的可變頻熱泵機組；由冷凝器的熱水出口端通過管路依次連接第一可變頻水泵、第一溫度傳感器、第一電磁流量計、第一地埋管和第二溫度傳感器并返回至冷凝器的冷水進口端而形成的第一閉合回路；以及，由蒸發(fā)器的冷水出口端通過管路依次連接第二可變頻水泵、第三溫度傳感器、第二電磁流量計、第二地埋管和第四溫度傳感器并返回至蒸發(fā)器的熱水進口端而形成的第二閉合回路。上述方案在一定程度上改進了現(xiàn)有技術，增強了測試的可靠性，但該方案的整個檢測和測試的過程比較繁瑣，不能提供準確的土壤熱物性各項參數(shù)；另外，該方案的設備數(shù)量較多，結(jié)構不緊湊，比較復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種設計合理，結(jié)構緊湊簡單，能準確地檢測和提供各項土壤熱物性參數(shù)，檢測和測試過程簡單的地下土壤熱物性測試儀。為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術方案本地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，本測試儀包括分體設置的測試柜體和監(jiān)控柜體，所述的測試柜體內(nèi)設有能與地埋管相連的管路設備和用于采集管路設備運行時的測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述的監(jiān)控柜體內(nèi)設有用于將所述測試數(shù)據(jù)進行分析從而測得土壤熱物性數(shù)據(jù)的分析裝置；所述的測試柜體和監(jiān)控柜體之間通過有線和/或無線通訊方式相連。本發(fā)明采用分體式設計理念，將整個測試儀劃分為兩個獨立的柜體，測試柜體和監(jiān)控柜體相互協(xié)調(diào)運作，整體結(jié)構簡單緊湊，便于運輸、測試和檢修。另一方面，測試柜體和監(jiān)控柜體分離設置，能夠方便地實現(xiàn)遠程操作，無需在測試現(xiàn)場值守，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控，改善了操作人員的工作環(huán)境，測試過程簡單。同時，保證了測試參數(shù)的準確性，有利于對淺層地熱資源利用的合理設計。本發(fā)明中的分析裝置系能夠?qū)邮盏降臏y試數(shù)據(jù)進行分析從而獲得土壤熱物性參數(shù)的硬件設備。本發(fā)明中，采用安裝有分析軟件的筆記本電腦。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上連接有第一通訊模塊，所述的分析裝置上連接有第二通訊模塊，所述的第一通訊模塊和第二通訊模塊均為有線和/或無線通訊模塊。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的管路設備包括提供測試熱負荷的電加熱水箱，在電加熱水箱上連接有能與地埋管相連的循環(huán)管路，所述的循環(huán)管路上連接有用于提供循環(huán)動力的動力水泵；所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括連接在循環(huán)管路上用于監(jiān)測流量的流量檢測機構、用于監(jiān)測溫度的溫度檢測機構和用于監(jiān)測壓力的壓力檢測機構，所述的流量檢測機構、溫度檢測機構和壓力檢測機構均與監(jiān)測模塊相連，所述的監(jiān)測模塊與第一通訊模塊相連。
在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的分析裝置與邏輯控制模塊相連，所述的電加熱水箱和動力水泵均與控制電路相連，所述的邏輯控制模塊通過有線和/或無線通訊方式與控制電路相連，且控制電路能根據(jù)邏輯控制模塊控制電加熱水箱和/或動力水泵工作。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的控制電路包括當監(jiān)測模塊采集到的測試數(shù)據(jù)異常時能進行斷電保護的保護單元。在測試過程中，分析裝置通過邏輯控制模塊和控制電路輸出指令，控制電加熱水箱和動力水泵按照設定好的測試工況進行測試。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的分析裝置上連接有當監(jiān)測模塊采集到的測試數(shù)據(jù)異常時能進行報警的本地報警裝置和/或遠程報警裝置；所述的本地報警裝置包括燈光報警裝置和語音報警裝置中的任意一種或兩種；所述的遠程報警裝置為移動式手持終端報警裝置。這里的遠程報警裝置可以采用手機。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的動力水泵為變頻水泵；所述的電加熱水箱為功率可變加熱水箱。這種結(jié)構能夠?qū)崿F(xiàn)測試的多樣性，適應多種地埋管不同流量的測試需求。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的循環(huán)管路包括進水管和回水管；所述的流量檢測機構包括至少一個流量傳感器，所述的溫度檢測機構包括設置在進水管的進水溫度傳感器和設置在回水管的回水溫度傳感器，所述的壓力檢測機構包括設置在進水管的進水壓力傳感器和設置在回水管的回水壓力傳感器。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的測試柜體上設有第一散熱風扇，所述的測試柜體具有至少兩個能夠開啟的第一門扇，所述的測試柜體的底部設有滾輪。在上述的地下土壤熱物性測試儀中，所述的監(jiān)控柜體上設有第二散熱風扇，所述的測試柜體上設有能夠開啟的第二門扇，在第二門扇的內(nèi)側(cè)設有用于放置分析裝置的存放槽，所述的測試柜體上設有至少一個用于將所述的測試柜體提起的手柄，在測試柜體上設有電源接口模塊。上述散熱風扇可防止高溫對設備的干擾，進一步提高測試參數(shù)的準確性與現(xiàn)有的技術相比，本地下土壤熱物性測試儀的優(yōu)點在于1、選用高精度測量和控制設備，測試結(jié)果更加精確。2、采用測試柜體與監(jiān)控柜體分體式設計，以及測試柜體的緊湊式多門設計，使得整個測試儀更加便于運輸和檢修。3、監(jiān)控柜體可實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控以及遠程通訊報警，更加便于現(xiàn)場遠程操作。4、電加熱自動保護防斷電設計和防靜電干擾設計，使得測試儀運行更加安全。5、監(jiān)測數(shù)據(jù)更加全面，可提供監(jiān)測埋管深度和回填密實度的質(zhì)量檢測增值功能。


圖I是本發(fā)明提供的測試柜體結(jié)構示意圖。圖2是本發(fā)明提供的測試柜體另一視角結(jié)構示意圖 圖3是本發(fā)明提供的監(jiān)控柜體結(jié)構示意圖。圖4是本發(fā)明提供的結(jié)構框圖。圖中，測試柜體I、監(jiān)控柜體2、管路設備3、電加熱水箱31、循環(huán)管路32、進水管32a、回水管32b、動力水泵33、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4、流量檢測機構41、流量傳感器410、溫度檢測機構42、進水溫度傳感器42a、回水溫度傳感器42b、壓力檢測機構43、進水壓力傳感器43a、回水壓力傳感器43b、分析裝置5、第一通訊模塊6、第二通訊模塊7、監(jiān)測模塊8、邏輯控制模塊9、控制電路10、保護單元10a、本地報警裝置11a、遠程報警裝置lib、第一散熱風扇12、第一門扇13、滾輪14、第二散熱風扇22、第二門扇23、存放槽231、手柄24、電源接口模塊25。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細的說明。如圖1-3所示，本地下土壤熱物性測試儀包括分體設置的測試柜體I和監(jiān)控柜體
2。測試柜體I內(nèi)設有能與地埋管相連的管路設備3和用于采集管路設備3運行時的測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4 ;所述的監(jiān)控柜體2內(nèi)設有用于將所述測試數(shù)據(jù)進行分析從而測得土壤熱物性數(shù)據(jù)的分析裝置5 ;所述的測試柜體I和監(jiān)控柜體2之間通過有線和/或無線通訊方式相連。更具體地說，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4上連接有第一通訊模塊6，分析裝置5上連接有第二通訊模塊7，第一通訊模塊6和第二通訊模塊7均為有線和/或無線通訊模塊。本發(fā)明采用分體式設計理念，將整個測試儀劃分為兩個獨立的柜體，測試柜體和監(jiān)控柜體相互協(xié)調(diào)運作，整體結(jié)構簡單緊湊，便于運輸、測試和檢修。另一方面，測試柜體和監(jiān)控柜體分離設置，能夠方便地實現(xiàn)遠程操作，無需在測試現(xiàn)場值守，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控，改善了操作人員的工作環(huán)境，測試過程簡單。同時，保證了測試參數(shù)的準確性，有利于對淺層地熱資源利用的合理設計。本發(fā)明中的分析裝置系能夠?qū)邮盏降臏y試數(shù)據(jù)進行分析從而獲得土壤熱物性參數(shù)的硬件設備。本發(fā)明中，采用安裝有分析軟件的筆記本電腦。本發(fā)明中，動力水泵33為變頻水泵；電加熱水箱31為功率可變加熱水箱。這種結(jié)構能夠?qū)崿F(xiàn)測試的多樣性，適應多種地埋管不同流量的測試需求。管路設備3包括提供測試熱負荷的電加熱水箱31，在電加熱水箱31上連接有能與地埋管相連的循環(huán)管路32，所述的循環(huán)管路32上連接有用于提供循環(huán)動力的動力水泵33 ；所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4包括連接在循環(huán)管路32上用于監(jiān)測流量的流量檢測機構41、用于監(jiān)測溫度的溫度檢測機構42和用于監(jiān)測壓力的壓力檢測機構43，所述的流量檢測機構41、溫度檢測機構42和壓力檢測機構43均與監(jiān)測模塊8相連，所述的監(jiān)測模塊8與第一通訊模塊6相連。更具體地說，循環(huán)管路32包括進水管32a和回水管32b ;流量檢測機構41包括至少一個流量傳感器410，所述的溫度檢測機構42包括設置在進水管32a的進水溫度傳感器42a和設置在回水管32b的回水溫度傳感器42b，所述的壓力檢測機構43包括設置在進水管32a的進水壓力傳感器43a和設置在回水管32b的回水壓力傳感器43b。測試柜體I上設有第一散熱風扇12，所述的測試柜體I具有至少兩個能夠開啟的 第一門扇13，所述的測試柜體I的底部設有滾輪14。監(jiān)控柜體2上設有第二散熱風扇22，所述的測試柜體2上設有能夠開啟的第二門扇23，在第二門扇23的內(nèi)側(cè)設有用于放置分析裝置5的存放槽231，所述的測試柜體2上設有至少一個用于將所述的測試柜體2提起的手柄24，在測試柜體2上設有電源接口模塊25。在測試柜體I內(nèi)還設有隔板，該隔板將測試柜體I分隔為兩個腔室，其中一個腔室容置管路設備3，另一個腔室容置監(jiān)測模塊8、第一通訊模塊6等零部件。分析裝置5與邏輯控制模塊9相連，所述的電加熱水箱31和動力水泵33均與控制電路10相連，所述的邏輯控制模塊9通過有線和/或無線通訊方式與控制電路10相連，且控制電路10能根據(jù)邏輯控制模塊9控制電加熱水箱31和/或動力水泵33工作?？刂齐娐?0包括當監(jiān)測模塊8采集到的測試數(shù)據(jù)異常時能進行斷電保護的保護單元10a。分析裝置5上連接有當監(jiān)測模塊8采集到的測試數(shù)據(jù)異常時能進行報警的本地報警裝置Ila和/或遠程報警裝置Ilb ;所述的本地報警裝置Ila包括燈光報警裝置和語音報警裝置中的任意一種或兩種；所述的遠程報警裝置Ilb為移動式手持終端報警裝置。如圖4所示，具體而言，本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4、監(jiān)測模塊8、分析裝置5、邏輯控制模塊9、控制電路10、本地報警裝置11a、遠程報警裝置Ilb和通訊模塊。監(jiān)測模塊8通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4的流量傳感器410、進水溫度傳感器42a、回水溫度傳感器42b、進水壓力傳感器43a、回水壓力傳感器43b監(jiān)測測試數(shù)據(jù)，再將測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測模塊8上，監(jiān)測模塊8將數(shù)據(jù)處理成標準通訊協(xié)議，再通過通訊模塊的有線或無線通訊方式，傳輸?shù)奖O(jiān)控柜體2的分析裝置5上。分析裝置5對測試數(shù)據(jù)進行計算從而獲得土壤熱物性參數(shù)。在測試過程中，分析裝置5通過邏輯控制模塊9和控制電路10輸出指令，控制電加熱水箱31和動力水泵33按照設定好的測試工況進行測試。當監(jiān)測模塊8監(jiān)測到的測試數(shù)據(jù)有異常時，進行斷電保護的控制，并啟動本地報警裝置Ila和/或遠程報警裝置lib。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了測試柜體I、監(jiān)控柜體2、管路設備3、電加熱水箱31、循環(huán)管路32、進水管32a、回水管32b、動力水泵33、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4、流量檢測機構41、流量傳感器410、溫度檢測機構42、進水溫度傳感器42a、回水溫度傳感器42b、壓力檢測機構43、進水壓力傳感器43a、回水壓力傳感器43b、分析裝置5、第一通訊模塊6、第二通訊模塊7、監(jiān)測模塊8、邏輯控制模塊9、控制電路10、保護單元10a、本地報警裝置11a、遠程報警裝置lib、第一散熱風扇12、第一門扇13、滾輪14、第二散熱風扇22、第二門扇23、存放槽231、手柄24、電源接口模塊25等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相 違背的。
權利要求
1.一種地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，本測試儀包括分體設置的測試柜體(1) 和監(jiān)控柜體(2)，所述的測試柜體(1)內(nèi)設有能與地埋管相連的管路設備(3)和用于采集管 路設備(3)運行時的測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4);所述的監(jiān)控柜體(2)內(nèi)設有用于將所述 測試數(shù)據(jù)進行分析從而測得土壤熱物性數(shù)據(jù)的分析裝置(5);所述的測試柜體(1)和監(jiān)控柜 體(2)之間通過有線和/或無線通訊方式相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (4)上連接有第一通訊模塊(6)，所述的分析裝置(5)上連接有第二通訊模塊(7)，所述的第 一通訊模塊(6)和第二通訊模塊(7)均為有線和/或無線通訊模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述的管路設備(3) 包括提供測試熱負荷的電加熱水箱(31)，在電加熱水箱(31)上連接有能與地埋管相連的 循環(huán)管路(32)，所述的循環(huán)管路(32)上連接有用于提供循環(huán)動力的動力水泵(33);所述的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)包括連接在循環(huán)管路(32)上用于監(jiān)測流量的流量檢測機構(41)、用于監(jiān) 測溫度的溫度檢測機構(42)和用于監(jiān)測壓力的壓力檢測機構(43)，所述的流量檢測機構 (41)、溫度檢測機構(42)和壓力檢測機構(43)均與監(jiān)測模塊(8)相連，所述的監(jiān)測模塊(8) 與第一通訊模塊(6)相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述的分析裝置(5)與 邏輯控制模塊(9)相連，所述的電加熱水箱(31)和動力水泵(33)均與控制電路(10)相連， 所述的邏輯控制模塊(9)通過有線和/或無線通訊方式與控制電路(10)相連，且控制電路 (10)能根據(jù)邏輯控制模塊(9)控制電加熱水箱(31)和/或動力水泵(33)工作。
5.根據(jù)權利要求4所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述的控制電路(10) 包括當監(jiān)測模塊(8)采集到的測試數(shù)據(jù)異常時能進行斷電保護的保護單元(10a)。
6.根據(jù)權利要求3或4或5所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述的分析 裝置(5)上連接有當監(jiān)測模塊(8)采集到的測試數(shù)據(jù)異常時能進行報警的本地報警裝置 (11a)和/或遠程報警裝置(lib);所述的本地報警裝置(11a)包括燈光報警裝置和語音報 警裝置中的任意一種或兩種；所述的遠程報警裝置(lib)為移動式手持終端報警裝置。
7.根據(jù)權利要求1或2或3或4或5所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述 的動力水泵(33)為變頻水泵；所述的電加熱水箱(31)為功率可變加熱水箱。
8.根據(jù)權利要求3或4或5所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述的循環(huán) 管路(32)包括進水管(32a)和回水管(32b);所述的流量檢測機構(41)包括至少一個流量 傳感器(410)，所述的溫度檢測機構(42)包括設置在進水管(32a)的進水溫度傳感器(42a) 和設置在回水管(32b)的回水溫度傳感器(42b)，所述的壓力檢測機構(43)包括設置在進 水管(32a)的進水壓力傳感器(43a)和設置在回水管(32b)的回水壓力傳感器(43b)。
9.根據(jù)權利要求1或2或3或4或5所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所述 的測試柜體(1)上設有第一散熱風扇(12)，所述的測試柜體(1)具有至少兩個能夠開啟的 第一門扇(13)，所述的測試柜體(1)的底部設有滾輪(14)。
10.根據(jù)權利要求1或2或3或4或5所述的地下土壤熱物性測試儀，其特征在于，所 述的監(jiān)控柜體(2)上設有第二散熱風扇(22)，所述的測試柜體(2)上設有能夠開啟的第二 門扇(23)，在第二門扇(23)的內(nèi)側(cè)設有用于放置分析裝置(5)的存放槽(231)，所述的測試 柜體(2)上設有至少一個用于將所述的測試柜體(2)提起的手柄(24)，在測試柜體(2)上設有電源接口模塊(25)?！?br> 全文摘要
本發(fā)明屬于地源熱泵系統(tǒng)技術領域，涉及一種地下土壤熱物性測試儀。它解決了現(xiàn)有技術設計不夠合理等技術問題。本測試儀包括分體設置的測試柜體和監(jiān)控柜體，測試柜體內(nèi)設有能與地埋管相連的管路設備和用于采集管路設備運行時的測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；監(jiān)控柜體內(nèi)設有用于將所述測試數(shù)據(jù)進行分析從而測得土壤熱物性數(shù)據(jù)的分析裝置；測試柜體和監(jiān)控柜體之間通過有線和/或無線通訊方式相連。其優(yōu)點在于采用測試柜體與監(jiān)控柜體分體式設計，以及測試柜體的緊湊式多門設計，使得整個測試儀更加便于運輸和檢修。監(jiān)控柜體可實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控以及遠程通訊報警，更加便于現(xiàn)場遠程操作。
文檔編號G01N25/20GK102954982SQ20121043312
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權日2012年11月1日
發(fā)明者夏驚濤, 章權偉, 石磊, 盧榮, 金磊, 趙正青, 黃衛(wèi)春, 邵夢琳 申請人:浙江陸特能源科技有限公司