面向地质封存及其泄漏风险评价的CO2物联网在线监测

马建华; 刘金锋; 周永章; 郑益军; 陆可飞; 林星雨; 王汉雨; 张灿

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.5.15

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (4) : 139 -146. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.5.15

物联网在线监测大数据

面向地质封存及其泄漏风险评价的CO₂物联网在线监测

马建华 ¹^,²^,³ ,
刘金锋 ¹^,²^,³ ,
周永章 ¹^,²^,³^,^* ,
郑益军 ⁴ ,
陆可飞 ¹^,²^,³ ,
林星雨 ¹^,²^,³ ,
王汉雨 ¹^,²^,³ ,
张灿 ¹^,²^,³

作者信息 +

Online monitoring of CO₂ using IoT for assessment of leakage risks associated with geological sequestration

Jianhua MA ¹^,²^,³ ,
Jinfeng LIU ¹^,²^,³ ,
Yongzhang ZHOU ¹^,²^,³^,^* ,
Yijun ZHENG ⁴ ,
Kefei LU ¹^,²^,³ ,
Xingyu LIN ¹^,²^,³ ,
Hanyu WANG ¹^,²^,³ ,
Can ZHANG ¹^,²^,³

Author information +

文章历史 +

PDF (2545K)

摘要

CO₂地质封存可以在控制CO₂排放的同时兼顾社会经济发展,已成为实现双碳战略目标必不可少的技术途径。然而,在CO₂地质封存过程中,由于封存的CO₂存在向封存区外泄漏或渗漏的风险,这可能对环境以及周围生物造成严重影响。因此,CO₂地质封存的安全性和有效性风险需要得到持续的监测,对于潜在泄漏的监测与识别是碳封存系统安全保障的关键环节。物联网在线监测技术具有的大范围、连续监测和智能分析等特征,较好地契合了地质封存场地的监测需求,但目前还没有在封存监测领域进行大规模应用。为了建立面向地质封存场地的物联网在线监测系统,首先介绍了传感器选择和传感器节点部署的依据,并提出了底层传感技术的设计思路,展示了已完成的碳排放在线监测系统。在传感器选择方面,采用红外CO₂传感器为主、激光CO₂传感器为辅、FT-IR巡逻监测的设计思路。在传感器节点部署方面,采用随机部署与固定部署结合,可移动部署实时优化的设计思路。在网络拓扑结构设计方面,在高泄漏风险的重点区域采用簇状拓扑和网状拓扑混合的方式,在边缘区域则采用星状拓扑、树状拓扑结构与主体区域相连的设计思路。未来伴随着传感器批量化和微型化生产的不断推进,传感器节点的分布组网将逐渐形成规模,物联网在线监测技术将在CO₂地质封存场地的监测领域发挥更为重要的作用。