刘学君，袁碧贤,2，卢 浩,2，吴艳元，钟少龙，戴 波

(1.北京石油化工学院信息工程学院，北京 102617；2.北京化工大学信息科学与技术学院，北京 100029；3.天普新能源科技有限公司，北京 102612；4.中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050)

0 引言

近年来，新型热泵组合形式——太阳能和地源热泵系统得到了广泛应用[1-2]。北京市环境保护科学研究院彭应登提出燃煤对雾霾的“贡献率”达18.7%，应逐步削减煤炭用量[3]。影响地源热泵系统的相关量中，土壤热量分析是一个重要参数[4-5]。光纤以其频带宽、损耗低、抗干扰能力强等特点，而得到广泛应用[6-7]。光纤光栅测温成本低，精度可达0.5 ℃。依托北京某试点现场，采用光纤光栅传感器及配套解调装置测量10个井周围土壤温度，并采用无线模块实现了GSM/GPRS数据采集和远传，完成了近一年的数据采集和分析，系统性地研究了土壤热量情况。

1 系统设计

1.1 系统结构

本文实现了北京太阳能与地源热泵联合供能系统某试点现场10个井的土壤温度采样与远传。其光纤光栅传感的土壤热量监测系统结构如图1所示。将光纤光栅传感器依次布设到每一口井的不同土壤深度。光纤解调主机完成10个通道的温度测量后，数据汇总到以进阶精简指令集机器(advanced RISC machine,ARM)为核心的数据处理传输模块，再通过以太网，实现了本地LED大屏幕的数据实时显示和分析。基于SIM900A无线模块实现温度数据的实时远传，服务器接收数据后完成数据的存储处理和分析。

图1 系统结构图

1.2 光纤光栅测温原理

光纤光栅是利用掺杂光纤的光致折射率变化特性，通过特殊工艺，使得光纤纤芯的折射率发生永久性周期变化而形成的一种反射型光纤无源器件。……