一种基于物联网远程控制的土壤环境修复系统及方法与流程

2021-01-06 18:01:06|

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本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种基于物联网远程控制的土壤环境修复系统及方法。

背景技术：

随着科技水平的发展，浅层地热利用技术越来越成熟，浅层地热能又名浅层地温能，是指地表以下一定深度范围内(一般为恒温带至200m埋深)，温度低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。浅层地热能是地热资源的一部份，也是一种特殊的矿产资源其能量主要来源于太阳辐射与地球梯度增温。浅层地热能通过热泵技术进行采集利用后，可以为建筑物供暖，较常规供暖技术节能50％到60％，运行费用降低约30％到40％。然而，在地源热泵给生活带来便利的同时，还会产生副作用，土壤源热泵系统热平衡问题。土壤源热泵系统热失衡导致的土壤温度变化不仅影响地埋管换热性能，对热泵的稳定性运行产生影响，使效率降低甚至无法正常运行。而且地源热泵长期运行造成的热堆积改变土壤温度，对土壤的性质产生影响并危及到土壤的生态环境，因此需要定期对地源热泵处的土壤环境进行修复。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于物联网远程控制的土壤环境修复系统及方法。

技术方案：本发明所述一种基于物联网远程控制的土壤环境修复系统，包括受损土壤环境监测系统、常规土壤环境监测系统、信息采集系统、差值分析系统、土壤环境调节控制系统和中央处理系统；由所述中央处理系统控制受损土壤环境监测系统、常规土壤环境监测系统、信息采集系统、差值分析系统以及土壤环境调节控制系统的运行；

所述受损土壤环境监测系统包括第一土壤湿度传感组件、第一土壤温度传感组件和第一信号传输模块；通过所述第一信号传输模块将第一土壤湿度传感组件、第一土壤温度传感组件采集的数据传送给信息采集系统；

所述常规土壤环境监测系统分为a区常规土壤环境监测系统和b区常规土壤环境监测系统，a区常规土壤环境监测系统包括第二土壤湿度传感组件、第二土壤温度传感组件和第二信号传输模块，通过所述第二信号传输模块将第二土壤湿度传感组件、第二土壤温度传感组件采集的数据传送给信息采集系统；b区常规土壤环境监测系统包括第三土壤湿度传感组件、第三土壤温度传感组件和第三信号传输模块，通过所述第三信号传输模块将第三土壤湿度传感组件、第三土壤温度传感组件采集的数据传送给信息采集系统；

所述信息采集系统包括信号整合传输模块和存储模块，将采集到的土壤情况信息传送给差值分析系统的同时保留备份存档；

所述差值分析系统接收来自信息采集模块传送的信号，并将来自受损土壤的环境信息数据与a区常规土壤的环境信息数据对比、计算差值比例，将计算得到的差值比例传送给土壤环境调节控制系统；

所述土壤环境调节控制系统包括土壤热量调节组件、土壤湿度调节组件和调节控制模块，所述土壤热量调节组件以及土壤湿度调节组件设置在受损土壤与a区常规土壤之间，由所述调节控制模块控制土壤热量调节组件、土壤湿度调节组件的运行以调节受损土壤环境，调节过程中参考b区常规土壤环境监测系统，直到将受损土壤的环境信息调节至与b区常规土壤的环境信息数据差值比例＜5％，调节结束。

进一步地，所述土壤热量调节组件包括导能管道和循环水泵，所述导能管道设置在a区常规土壤与受损土壤区之间，包括地下循环段和地上循环段，由所述循环水泵控制将导能管道内的导能介质由a区常规土壤导送至受损土壤区，实现受损土壤区的热量调节。

进一步地，所述土壤湿度调节组件包括导水管和送水泵，所述导水管埋设在受损土壤区，由送水泵控制向导水管供水，所述导水管上设有若干个渗水组件，通过渗水组件向土壤中输送水分调节受损土壤的湿度。

进一步地，所述渗水组件包括开设在导水管的出水口，所述出水口上安装电动阀门，所述出水口以及电动阀门外罩设保护罩，所述保护罩的底部由渗水膜堵封。

进一步地，所述导能管道的地上循环段一侧设有辅助热量调节装置。

进一步地，所述辅助热量调节装置包括冬季辅助热量调节装置和夏季辅助热量调节装置；

所述冬季辅助热量调节装置为太阳能供热调节装置，包括自动旋转台以及自动旋转台上设置的曲面拢光镜，所述曲面拢光镜朝向导能管道的地上循环段；

所述夏季辅助热量调节装置为水冷调节装置，所述导能管道的地上循环段穿过所述水冷调节装置。

本发明还提供了上述土壤环境修复系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)停止受损土壤区的地热泵作业，启动土壤环境修复系统，由受损土壤环境监测系统检测受损土壤的信息并发送给信息采集系统，由a区常规土壤环境监测系统和b区常规土壤环境监测系统监测常规土壤的信息并发送给信息采集系统；

(2)信息采集系统对采集到的受损土壤信息和常规土壤信息整合和存储，并将整合后的信息发送给差值分析系统，由差值分析系统将来自受损土壤的环境信息数据与a区常规土壤的环境信息数据对比、计算差值比例，将计算得到的差值比例传送给土壤环境调节控制系统；

(3)由调节控制模块控制土壤热量调节组件、土壤湿度调节组件以及辅助热量调节装置的运行以调节受损土壤环境，调节过程中参考b区常规土壤环境监测系统，直到将受损土壤的环境信息调节至与b区常规土壤的环境信息数据差值比例＜5％，调节结束。

有益效果：本系统主要借助土壤内部的能力进行修复，并且借助辅助调节装置，加快完成土壤环境的修复，此种修复方法对土壤环境的影响较小，修复周期短，修复过程中无需对地热源泵区的地埋管做任何处理，整个过程方便、快捷，本系统的设计在土壤系统的热量平衡方面具有很大的作用。

附图说明

图1为本发明系统的整体结构示意图；

其中：1、受损土壤环境监测系统，2、信息采集系统，3、差值分析系统，4、土壤环境调节控制系统，41、土壤热量调节组件，42、土壤湿度调节组件，5、中央处理系统，6、a区常规土壤环境监测系统，61、第二土壤湿度传感组件，62、第二土壤温度传感组件，63、第二信号传输模块，7、b区常规土壤环境监测系统，71、第三土壤湿度传感组件，72、第三土壤温度传感组件，73、第三信号传输模块。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种基于物联网远程控制的土壤环境修复系统，包括受损土壤环境监测系统1、常规土壤环境监测系统、信息采集系统2、差值分析系统3、土壤环境调节控制系统4和中央处理系统5；由所述中央处理系统5控制受损土壤环境监测系统1、常规土壤环境监测系统、信息采集系统2、差值分析系统3以及土壤环境调节控制系统4的运行；

所述受损土壤环境监测系统1包括第一土壤湿度传感组件11、第一土壤温度传感组件12和第一信号传输模块13；通过所述第一信号传输模块13将第一土壤湿度传感组件11、第一土壤温度传感组件12采集的数据传送给信息采集系统2；

所述常规土壤环境监测系统分为a区常规土壤环境监测系统6和b区常规土壤环境监测系统7，a区常规土壤环境监测系统6包括第二土壤湿度传感组件61、第二土壤温度传感组件62和第二信号传输模块63，通过所述第二信号传输模块63将第二土壤湿度传感组件61、第二土壤温度传感组件62采集的数据传送给信息采集系统2；b区常规土壤环境监测系统7包括第三土壤湿度传感组件71、第三土壤温度传感组件72和第三信号传输模块73，通过所述第三信号传输模块73将第三土壤湿度传感组件71、第三土壤温度传感组件72采集的数据传送给信息采集系统2；

所述信息采集系统2包括信号整合传输模块和存储模块，将采集到的土壤情况信息传送给差值分析系统3的同时保留备份存档；

所述差值分析系统3接收来自信息采集模块传送的信号，并将来自受损土壤的环境信息数据与a区常规土壤的环境信息数据对比、计算差值比例，将计算得到的差值比例传送给土壤环境调节控制系统4；

所述土壤环境调节控制系统4包括土壤热量调节组件41、土壤湿度调节组件42和调节控制模块，所述土壤热量调节组件以及土壤湿度调节组件设置在受损土壤与a区常规土壤之间，由所述调节控制模块控制土壤热量调节组件、土壤湿度调节组件的运行以调节受损土壤环境，调节过程中参考b区常规土壤环境监测系统，直到将受损土壤的环境信息调节至与b区常规土壤的环境信息数据差值比例＜5％，调节结束。

进一步地，所述导能管道的地上循环段一侧设有辅助热量调节装置。

进一步地，所述辅助热量调节装置包括冬季辅助热量调节装置和夏季辅助热量调节装置；

所述夏季辅助热量调节装置为水冷调节装置，所述导能管道的地上循环段穿过所述水冷调节装置。

本发明还提供了上述土壤环境修复系统的控制方法，包括如下步骤：

本系统主要借助土壤内部的能力进行修复，并且借助辅助调节装置，加快完成土壤环境的修复，此种修复方法对土壤环境的影响较小，修复周期短，修复过程中无需对地热源泵区的地埋管做任何处理，整个过程方便、快捷，本系统的设计在土壤系统的热量平衡方面具有很大的作用。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

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