专利名称：地下土壤热物性测试仪的制作方法
技术领域：
本发明属于地源热泵系统技术领域，涉及测试仪，尤其涉及一种地下土壤热物性测试仪。
背景技术：
随着经济的发展，地源热泵越来越多的被应用于建筑等领域，地源热泵系统与其它空气调节系统相比具有突出的优点，地热由于其洁净，无污染，越来越受到广大用户的青睐。由于地层深处温度常年维持不变，在冬季，其温度远高于室外的温度，在夏季，其温度有明显低于室外的温度，相对空气源热泵，其效率高，节能效果明显，符合当前国家的节能环保政策，除此之外，还具有低噪音、占地面积小等等优点。在安装地源热泵系统之前，都会对地下土壤进行热物性测试试验，而由于现有技术没有实质性的创新，在检测和测试的时候，其提供的热物性参数不够准确，另外，现有的测试仪一般体积较大，需要专门的拖车进行运 输，结构比较复杂，成本较高。为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种基于地源热泵的土壤热物性能测试仪和测试车[申请号201020694126. 3]，该测试仪包括由冷凝器、变频压缩机、蒸发器和节流元件顺次管路连接构成的可变频热泵机组；由冷凝器的热水出口端通过管路依次连接第一可变频水泵、第一温度传感器、第一电磁流量计、第一地埋管和第二温度传感器并返回至冷凝器的冷水进口端而形成的第一闭合回路；以及，由蒸发器的冷水出口端通过管路依次连接第二可变频水泵、第三温度传感器、第二电磁流量计、第二地埋管和第四温度传感器并返回至蒸发器的热水进口端而形成的第二闭合回路。上述方案在一定程度上改进了现有技术，增强了测试的可靠性，但该方案的整个检测和测试的过程比较繁琐，不能提供准确的土壤热物性各项参数；另外，该方案的设备数量较多，结构不紧凑，比较复杂。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构紧凑简单，能准确地检测和提供各项土壤热物性参数，检测和测试过程简单的地下土壤热物性测试仪。为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案本地下土壤热物性测试仪，其特征在于，本测试仪包括分体设置的测试柜体和监控柜体，所述的测试柜体内设有能与地埋管相连的管路设备和用于采集管路设备运行时的测试数据的数据采集系统；所述的监控柜体内设有用于将所述测试数据进行分析从而测得土壤热物性数据的分析装置；所述的测试柜体和监控柜体之间通过有线和/或无线通讯方式相连。本发明采用分体式设计理念，将整个测试仪划分为两个独立的柜体，测试柜体和监控柜体相互协调运作，整体结构简单紧凑，便于运输、测试和检修。另一方面，测试柜体和监控柜体分离设置，能够方便地实现远程操作，无需在测试现场值守，实现了远程监控，改善了操作人员的工作环境，测试过程简单。同时，保证了测试参数的准确性，有利于对浅层地热资源利用的合理设计。本发明中的分析装置系能够对接收到的测试数据进行分析从而获得土壤热物性参数的硬件设备。本发明中，采用安装有分析软件的笔记本电脑。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的数据采集系统上连接有第一通讯�？椋龅姆治鲎爸蒙狭佑械诙ㄑ赌？椋龅牡谝煌ㄑ赌？楹偷诙ㄑ赌？榫邢吆�/或无线通讯�？�。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的管路设备包括提供测试热负荷的电加热水箱，在电加热水箱上连接有能与地埋管相连的循环管路，所述的循环管路上连接有用于提供循环动力的动力水泵；所述的数据采集系统包括连接在循环管路上用于监测流量的流量检测机构、用于监测温度的温度检测机构和用于监测压力的压力检测机构，所述的流量检测机构、温度检测机构和压力检测机构均与监测�？橄嗔龅募嗖饽？橛氲谝煌ㄑ赌？橄嗔�
在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的分析装置与逻辑控制�？橄嗔龅牡缂尤人浜投λ镁肟刂频缏废嗔龅穆呒刂颇？橥ü邢吆�/或无线通讯方式与控制电路相连，且控制电路能根据逻辑控制�？榭刂频缂尤人浜�/或动力水泵工作。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的控制电路包括当监测�？椴杉降牟馐允菀斐Ｊ蹦芙卸系绫；さ谋；さピ�。在测试过程中，分析装置通过逻辑控制�？楹涂刂频缏肥涑鲋噶睿刂频缂尤人浜投λ冒凑丈瓒ê玫牟馐怨た鼋胁馐�。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的分析装置上连接有当监测�？椴杉降牟馐允菀斐Ｊ蹦芙斜ň谋镜乇ň爸煤�/或远程报警装置；所述的本地报警装置包括灯光报警装置和语音报警装置中的任意一种或两种；所述的远程报警装置为移动式手持终端报警装置。这里的远程报警装置可以采用手机。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的动力水泵为变频水泵；所述的电加热水箱为功率可变加热水箱。这种结构能够实现测试的多样性，适应多种地埋管不同流量的测试需求。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的循环管路包括进水管和回水管；所述的流量检测机构包括至少一个流量传感器，所述的温度检测机构包括设置在进水管的进水温度传感器和设置在回水管的回水温度传感器，所述的压力检测机构包括设置在进水管的进水压力传感器和设置在回水管的回水压力传感器。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的测试柜体上设有第一散热风扇，所述的测试柜体具有至少两个能够开启的第一门扇，所述的测试柜体的底部设有滚轮。在上述的地下土壤热物性测试仪中，所述的监控柜体上设有第二散热风扇，所述的测试柜体上设有能够开启的第二门扇，在第二门扇的内侧设有用于放置分析装置的存放槽，所述的测试柜体上设有至少一个用于将所述的测试柜体提起的手柄，在测试柜体上设有电源接口�？椤Ｉ鲜錾⑷确缟瓤煞乐垢呶露陨璞傅母扇牛徊教岣卟馐圆问淖既沸杂胂钟械募际跸啾龋镜叵峦寥廊任镄圆馐砸堑挠诺阍谟�1、选用高精度测量和控制设备，测试结果更加精确。2、采用测试柜体与监控柜体分体式设计，以及测试柜体的紧凑式多门设计，使得整个测试仪更加便于运输和检修。3、监控柜体可实现无线数据监控以及远程通讯报警，更加便于现场远程操作。4、电加热自动保护防断电设计和防静电干扰设计，使得测试仪运行更加安全。5、监测数据更加全面，可提供监测埋管深度和回填密实度的质量检测增值功能。
图I是本发明提供的测试柜体结构示意图。图2是本发明提供的测试柜体另一视角结构示意图 图3是本发明提供的监控柜体结构示意图。图4是本发明提供的结构框图。图中，测试柜体I、监控柜体2、管路设备3、电加热水箱31、循环管路32、进水管32a、回水管32b、动力水泵33、数据采集系统4、流量检测机构41、流量传感器410、温度检测机构42、进水温度传感器42a、回水温度传感器42b、压力检测机构43、进水压力传感器43a、回水压力传感器43b、分析装置5、第一通讯模块6、第二通讯模块7、监测模块8、逻辑控制模块9、控制电路10、保护单元10a、本地报警装置11a、远程报警装置lib、第一散热风扇12、第一门扇13、滚轮14、第二散热风扇22、第二门扇23、存放槽231、手柄24、电源接口�？�25。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细的说明。如图1-3所示，本地下土壤热物性测试仪包括分体设置的测试柜体I和监控柜体
2。测试柜体I内设有能与地埋管相连的管路设备3和用于采集管路设备3运行时的测试数据的数据采集系统4 ;所述的监控柜体2内设有用于将所述测试数据进行分析从而测得土壤热物性数据的分析装置5 ;所述的测试柜体I和监控柜体2之间通过有线和/或无线通讯方式相连。更具体地说，数据采集系统4上连接有第一通讯�？�6，分析装置5上连接有第二通讯�？�7，第一通讯模块6和第二通讯�？�7均为有线和/或无线通讯�？椤１痉⒚鞑捎梅痔迨缴杓评砟睿霾馐砸腔治礁龆懒⒌墓裉澹馐怨裉搴图嗫毓裉逑嗷バ髟俗鳎褰峁辜虻ソ舸眨阌谠耸�、测试和检修。另一方面，测试柜体和监控柜体分离设置，能够方便地实现远程操作，无需在测试现场值守，实现了远程监控，改善了操作人员的工作环境，测试过程简单。同时，保证了测试参数的准确性，有利于对浅层地热资源利用的合理设计。本发明中的分析装置系能够对接收到的测试数据进行分析从而获得土壤热物性参数的硬件设备。本发明中，采用安装有分析软件的笔记本电脑。本发明中，动力水泵33为变频水泵；电加热水箱31为功率可变加热水箱。这种结构能够实现测试的多样性，适应多种地埋管不同流量的测试需求。管路设备3包括提供测试热负荷的电加热水箱31，在电加热水箱31上连接有能与地埋管相连的循环管路32，所述的循环管路32上连接有用于提供循环动力的动力水泵33 ；所述的数据采集系统4包括连接在循环管路32上用于监测流量的流量检测机构41、用于监测温度的温度检测机构42和用于监测压力的压力检测机构43，所述的流量检测机构41、温度检测机构42和压力检测机构43均与监测�？�8相连，所述的监测�？�8与第一通讯�？�6相连。更具体地说，循环管路32包括进水管32a和回水管32b ;流量检测机构41包括至少一个流量传感器410，所述的温度检测机构42包括设置在进水管32a的进水温度传感器42a和设置在回水管32b的回水温度传感器42b，所述的压力检测机构43包括设置在进水管32a的进水压力传感器43a和设置在回水管32b的回水压力传感器43b。测试柜体I上设有第一散热风扇12，所述的测试柜体I具有至少两个能够开启的 第一门扇13，所述的测试柜体I的底部设有滚轮14。监控柜体2上设有第二散热风扇22，所述的测试柜体2上设有能够开启的第二门扇23，在第二门扇23的内侧设有用于放置分析装置5的存放槽231，所述的测试柜体2上设有至少一个用于将所述的测试柜体2提起的手柄24，在测试柜体2上设有电源接口�？�25。在测试柜体I内还设有隔板，该隔板将测试柜体I分隔为两个腔室，其中一个腔室容置管路设备3，另一个腔室容置监测�？�8、第一通讯�？�6等零部件。分析装置5与逻辑控制�？�9相连，所述的电加热水箱31和动力水泵33均与控制电路10相连，所述的逻辑控制�？�9通过有线和/或无线通讯方式与控制电路10相连，且控制电路10能根据逻辑控制�？�9控制电加热水箱31和/或动力水泵33工作。控制电路10包括当监测�？�8采集到的测试数据异常时能进行断电保护的保护单元10a。分析装置5上连接有当监测�？�8采集到的测试数据异常时能进行报警的本地报警装置Ila和/或远程报警装置Ilb ;所述的本地报警装置Ila包括灯光报警装置和语音报警装置中的任意一种或两种；所述的远程报警装置Ilb为移动式手持终端报警装置。如图4所示，具体而言，本发明包括数据采集系统4、监测模块8、分析装置5、逻辑控制�？�9、控制电路10、本地报警装置11a、远程报警装置Ilb和通讯�？�。监测�？�8通过数据采集系统4的流量传感器410、进水温度传感器42a、回水温度传感器42b、进水压力传感器43a、回水压力传感器43b监测测试数据，再将测试数据传输到监测�？�8上，监测�？�8将数据处理成标准通讯协议，再通过通讯�？榈挠邢呋蛭尴咄ㄑ斗绞剑涞郊嗫毓裉�2的分析装置5上。分析装置5对测试数据进行计算从而获得土壤热物性参数。在测试过程中，分析装置5通过逻辑控制�？�9和控制电路10输出指令，控制电加热水箱31和动力水泵33按照设定好的测试工况进行测试。当监测�？�8监测到的测试数据有异常时，进行断电保护的控制，并启动本地报警装置Ila和/或远程报警装置lib。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了测试柜体I、监控柜体2、管路设备3、电加热水箱31、循环管路32、进水管32a、回水管32b、动力水泵33、数据采集系统4、流量检测机构41、流量传感器410、温度检测机构42、进水温度传感器42a、回水温度传感器42b、压力检测机构43、进水压力传感器43a、回水压力传感器43b、分析装置5、第一通讯�？�6、第二通讯�？�7、监测�？�8、逻辑控制�？�9、控制电路10、保护单元10a、本地报警装置11a、远程报警装置lib、第一散热风扇12、第一门扇13、滚轮14、第二散热风扇22、第二门扇23、存放槽231、手柄24、电源接口�？�25等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相 违背的。
权利要求
1.一种地下土壤热物性测试仪，其特征在于，本测试仪包括分体设置的测试柜体(1) 和监控柜体(2)，所述的测试柜体(1)内设有能与地埋管相连的管路设备(3)和用于采集管 路设备(3)运行时的测试数据的数据采集系统(4);所述的监控柜体(2)内设有用于将所述 测试数据进行分析从而测得土壤热物性数据的分析装置(5);所述的测试柜体(1)和监控柜 体(2)之间通过有线和/或无线通讯方式相连。
2.根据权利要求1所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述的数据采集系统 (4)上连接有第一通讯模块(6)，所述的分析装置(5)上连接有第二通讯�？�(7)，所述的第 一通讯模块(6)和第二通讯�？�(7)均为有线和/或无线通讯�？�。
3.根据权利要求2所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述的管路设备(3) 包括提供测试热负荷的电加热水箱(31)，在电加热水箱(31)上连接有能与地埋管相连的 循环管路(32)，所述的循环管路(32)上连接有用于提供循环动力的动力水泵(33);所述的 数据采集系统(4)包括连接在循环管路(32)上用于监测流量的流量检测机构(41)、用于监 测温度的温度检测机构(42)和用于监测压力的压力检测机构(43)，所述的流量检测机构 (41)、温度检测机构(42)和压力检测机构(43)均与监测�？�(8)相连，所述的监测模块(8) 与第一通讯�？�(6)相连。
4.根据权利要求3所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述的分析装置(5)与 逻辑控制模块(9)相连，所述的电加热水箱(31)和动力水泵(33)均与控制电路(10)相连， 所述的逻辑控制�？�(9)通过有线和/或无线通讯方式与控制电路(10)相连，且控制电路 (10)能根据逻辑控制�？�(9)控制电加热水箱(31)和/或动力水泵(33)工作。
5.根据权利要求4所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述的控制电路(10) 包括当监测�？�(8)采集到的测试数据异常时能进行断电保护的保护单元(10a)。
6.根据权利要求3或4或5所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述的分析 装置(5)上连接有当监测�？�(8)采集到的测试数据异常时能进行报警的本地报警装置 (11a)和/或远程报警装置(lib);所述的本地报警装置(11a)包括灯光报警装置和语音报 警装置中的任意一种或两种；所述的远程报警装置(lib)为移动式手持终端报警装置。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述 的动力水泵(33)为变频水泵；所述的电加热水箱(31)为功率可变加热水箱。
8.根据权利要求3或4或5所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述的循环 管路(32)包括进水管(32a)和回水管(32b);所述的流量检测机构(41)包括至少一个流量 传感器(410)，所述的温度检测机构(42)包括设置在进水管(32a)的进水温度传感器(42a) 和设置在回水管(32b)的回水温度传感器(42b)，所述的压力检测机构(43)包括设置在进 水管(32a)的进水压力传感器(43a)和设置在回水管(32b)的回水压力传感器(43b)。
9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所述 的测试柜体(1)上设有第一散热风扇(12)，所述的测试柜体(1)具有至少两个能够开启的 第一门扇(13)，所述的测试柜体(1)的底部设有滚轮(14)。
10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的地下土壤热物性测试仪，其特征在于，所 述的监控柜体(2)上设有第二散热风扇(22)，所述的测试柜体(2)上设有能够开启的第二 门扇(23)，在第二门扇(23)的内侧设有用于放置分析装置(5)的存放槽(231)，所述的测试 柜体(2)上设有至少一个用于将所述的测试柜体(2)提起的手柄(24)，在测试柜体(2)上设有电源接口�？�(25)。·
全文摘要
本发明属于地源热泵系统技术领域，涉及一种地下土壤热物性测试仪。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。本测试仪包括分体设置的测试柜体和监控柜体，测试柜体内设有能与地埋管相连的管路设备和用于采集管路设备运行时的测试数据的数据采集系统；监控柜体内设有用于将所述测试数据进行分析从而测得土壤热物性数据的分析装置；测试柜体和监控柜体之间通过有线和/或无线通讯方式相连。其优点在于采用测试柜体与监控柜体分体式设计，以及测试柜体的紧凑式多门设计，使得整个测试仪更加便于运输和检修。监控柜体可实现无线数据监控以及远程通讯报警，更加便于现场远程操作。
文档编号G01N25/20GK102954982SQ20121043312
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者夏惊涛, 章权伟, 石磊, 卢荣, 金磊, 赵正青, 黄卫春, 邵梦琳 申请人:浙江陆特能源科技有限公司
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