一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法和系统。本发明专利技术的井下开采钻孔数据处理方法，包括如下步骤：S1：对钻进状态进行监测并将钻进状态结果传输至控制器；S2：控制器在钻进状态结果为钻进停止状态时控制钻孔数据监测元件通电，钻孔数据监测元件监测并将钻孔数据传输至控制器；S3：控制器在接收钻孔数据后控制钻孔数据监测元件断电并将钻孔数据调制编码后发送至发射模块进行无线通信。本发明专利技术的方法和系统适用于煤炭井下开采复杂的工作环境开采，具有使用方便、可低功耗运行、可连续测量、监测数据准确、工作效率高等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法和系统
本专利技术涉及数据接收与处理
，尤其是涉及一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法和系统。
技术介绍
近年来，我国的产煤量居世界首位，同时煤炭也是我国主要的一次性消费能源。随着井下煤炭开采深度越来越大，开采所面临的地质条件也越来越复杂，使煤炭安全生产面临着日益严峻的挑战。深部煤炭开采的灾害主要包括瓦斯、煤尘、水、火和顶板灾害等，其巨大的破坏性时刻威胁着人民的生命和财产安全。目前，煤炭深部开采安全监测与灾害防治主要依靠随钻数据测量技术。随钻测量系统可分为有线式随钻测量和无线式随钻测量，国内煤矿井下使用的随钻测量系统以中煤科工集团西安研究院有限公司研制的YHD系列四个型号有线随钻测量装置为主。无线式随钻测量系统具有生产与使用更加便捷的优势。目前，已有的井下无线随钻测量系统包括基于钻井液脉冲无线传输方式、基于声波无线传输方式和基于钻杆和地层的电磁波无线传输方式。但现有的无线随钻测量系统都或多或少地面临着能耗问题，而连续工作时间过短不仅会影响工作效率，对于施工人员安全也有一定隐患。因此，针对上述问题，对于井下煤炭开采复杂的工作环境，提出一种使用方便，监测数据准确的低功耗无线钻孔数据处理方法和系统是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法和系统，其适用于煤炭井下开采复杂的工作环境开采，具有使用方便、可低功耗运行、可连续测量、监测数据准确、工作效率高等优势。本专利技术提供一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法，包括如下步骤：S1：对钻进状态进行监测并将钻进状态结果传输至控制器；S2：控制器在钻进状态结果为钻进停止状态时控制钻孔数据监测元件通电，钻孔数据监测元件监测并将钻孔数据传输至控制器；S3：控制器在接收钻孔数据后控制钻孔数据监测元件断电并将钻孔数据调制编码后发送至发射模块进行无线通信。步骤S1中，钻进状态可以采用钻杆加速度进行表征；此时，可以采用加速度传感器来对钻进状态进行监测并将钻进状态结果传输至控制器。对钻进状态进行监测的目的是获取钻进停止状态的时间节点，从而便于控制器在钻进停止状态的时间节点启动钻孔数据监测元件进行监测。步骤S2中，可以采用供电电池对钻孔数据监测元件进行供电，此时控制器通过控制供电电池以对钻孔数据监测元件进行通电或断电。控制器与钻孔数据监测元件通信连接，从而能够智能地控制钻孔数据监测元件的启动或停止，有利于达到节省电量的目的；此外，控制器与钻孔数据监测元件可隔离放置，以便防止信号相互干扰。对钻孔数据监测元件不作严格限制，可根据实际需求进行设置；例如，钻孔数据监测元件可以包括磁场传感器和陀螺仪传感器中的至少一种，此时其所监测的钻孔数据包括钻孔方位角和钻杆倾角中的至少一种。步骤S3中，控制器在接收钻孔数据后控制钻孔数据监测元件断电，从而使得钻孔数据监测元件在非钻进停止状态的其它时间节点(即钻进运行状态)处于关闭状态，该方式能够节约能耗，进而实现低功耗及长距离的连接测量。此外，控制器还可以将钻进状态结果、钻孔数据以及工作状态信息传输至存储模块进行存储，以便后续分析。本专利技术还提供一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理系统，包括测量装置和控制处理装置，测量装置具有钻孔数据监测元件，控制处理装置具有包括控制器、钻进状态监测元件和发射模块的处理模块，钻进状态监测元件对钻进状态进行监测并将钻进状态结果传输至控制器，控制器在钻进状态结果为钻进停止状态时控制钻孔数据监测元件通电，钻孔数据监测元件监测并将钻孔数据传输至控制器，控制器在接收钻孔数据后控制钻孔数据监测元件断电并将钻孔数据调制编码后发送至发射模块进行无线通信。进一步地，本专利技术的系统还可以包括用于对各元件及模块进行供电的供电部件；例如，测量装置还可以具有用于对钻孔数据监测元件进行供电的第一供电电池，单片机通过控制第一供电电池以对钻孔数据监测元件进行通电或断电。此外，控制处理装置还可以具有用于对处理模块进行供电的第二供电电池。进一步地，处理模块还可以包括存储模块，控制器将钻进状态结果、钻孔数据以及工作状态信息传输至存储模块进行存储。本专利技术对上述各元件及模块的具体形式不作严格限制，可以根据实际需求合理设置。例如；钻进状态监测元件可以为加速度传感器；钻孔数据监测元件可以包括磁场传感器和陀螺仪传感器中的至少一种；控制器可以为低功耗单片机。在本专利技术中，测量装置与控制处理装置可以通信连接且彼此隔离放置。对本专利技术的各元件及模块的功能详细说明如下：第一供电电池：为钻孔数据监测元件单独供电。磁场传感器：用于采集钻孔的方位角，并将数据传输至控制处理装置。陀螺仪传感器：用于获得钻杆的倾角，并将数据传输至控制处理装置。第二供电电池：为控制处理模块单独供电。加速度传感器：用来判断钻杆钻进状态，并将数据发送给单片机，供单片机分析使用，控制系统运行状态。低功耗单片机：从钻孔数据监测元件接收数据，并对数据进行编码，生成发送数据，并将数据处理后发送至发射模块，同时控制整个系统的工作状态，监测各电池电量以及各模块温度，保证各模块的正确运行。存储模块：用来储存钻孔数据监测元件测量的数据，加速度传感器传来的数据以及其他各模块的工作状态信息，用以钻杆拔出后分析。发射模块：将数据信号再次处理放大，同时将工作状态信息再发送给控制处理模块，供控制处理模块采集监测。本专利技术的实施，至少具有以下优势：1、本专利技术的系统构造简单，安装使用简便，对整个系统的保护良好，维护简单，整体成本低；2、本专利技术的方法和系统能够智能地控制钻孔数据监测元件的启动或停止，可低功耗运行并实现长距离连续测量，从而在各种深部高地压复杂环境下稳定运行；3、本专利技术的方法和系统可采用多个供电电池对各元件及模块进行单独供电，经过多个低功耗设计，大大延长了电池的工作时间，克服了传统方法存在的电量不足需更换供电设备、无法进行长距离连续测量等缺陷；4、本专利技术的方法和系统提高了测量数据的准确性，减少了外界对测量装置的影响，在整体上提高了钻进工作的效率，提高了煤炭工作的安全性，经济效益显著。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施方式的井下开采钻孔数据处理系统的结构示意图；图2为本专利技术一实施方式的井下开采钻孔数据处理系统的运行图。附图标记说明：1：钻孔数据监测元件；2：处理模块；3：第一供电电池；4：第二供电电池；5：加速度传感器；6：低功耗单片机；7：磁场传感器；8：陀螺仪传感器；9：发射模块；10：存储模块；11：煤炭深部。...

【技术保护点】
1.一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：对钻进状态进行监测并将钻进状态结果传输至控制器；/nS2：控制器在钻进状态结果为钻进停止状态时控制钻孔数据监测元件通电，钻孔数据监测元件监测并将钻孔数据传输至控制器；/nS3：控制器在接收钻孔数据后控制钻孔数据监测元件断电并将钻孔数据调制编码后发送至发射模块进行无线通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对钻进状态进行监测并将钻进状态结果传输至控制器；
S2：控制器在钻进状态结果为钻进停止状态时控制钻孔数据监测元件通电，钻孔数据监测元件监测并将钻孔数据传输至控制器；
S3：控制器在接收钻孔数据后控制钻孔数据监测元件断电并将钻孔数据调制编码后发送至发射模块进行无线通信。


2.根据权利要求1所述的基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法，其特征在于，采用供电电池对钻孔数据监测元件进行供电，控制器通过控制供电电池以对钻孔数据监测元件进行通电或断电。


3.根据权利要求1所述的基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法，其特征在于，步骤S3还包括：控制器将钻进状态结果、钻孔数据以及工作状态信息传输至存储模块进行存储。


4.根据权利要求1所述的基于无线传播的井下开采钻孔数据处理方法，其特征在于，钻进状态采用钻杆加速度进行表征；钻孔数据包括钻孔方位角和钻杆倾角中的至少一种。


5.一种基于无线传播的井下开采钻孔数据处理系统，其特征在于，包括测量装置和控制处理装置，测量装置具有钻孔数据监测元件，控制处理装置具有包括控制器、钻进状态监测元件和发射模块的处理模块，钻进状态监测元件对钻进状态进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟建，王庆华，董森森，杜亚志，王文硕，常浩源，
申请(专利权)人：中原工学院，石家庄天地煤矿机械有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41