一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统和管理方法技术方案

本发明专利技术涉及煤矿瓦斯抽采定向钻机安全作业领域，特别是一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统和管理方法,包含参数采集模块，计算与处理模块，云端与输出模块，控制执行模块。参数采集模块通过线缆将采集到的检测信息传递给所述计算与处理模块；计算与处理模块对所述检测信息进行处理，生成状态信息传输至所述云端与输出模块用于数据保存、监控和警报，同时生成控制信息发送到控制执行模块。本发明专利技术还包含管理方法。本发明专利技术实现了瓦斯抽采定向钻机运行参数的实时采集、传输和存储，实现了钻机的远程监控，建立了钻机安全运行的数字化监控管理系统，有利于瓦斯抽采钻孔装备的智能化，还可分析不同工程与地质条件下的最佳运行参数组合。

【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统和管理方法
本专利技术涉及煤矿瓦斯抽采定向钻机安全作业领域，特别是一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统和管理方法。
技术介绍
定向钻已成为煤矿瓦斯抽采钻孔的主流技术，坑道定向钻机是实施瓦斯抽采钻孔的主要设备。目前，煤矿瓦斯抽采定向钻孔施工主要对孔内轨迹参数进行间隔性测量记录，对钻机本身的运行参数没有专门记录，钻机的运行情况主要依靠司钻依据经验和仪表显示进行判断并采取相应的操作，钻机的安全运行与司钻的经验和操作适宜性关联较大。因此，减少对人工经验的依赖，实现钻机运行参数的数字化和实时采集，并通过PLC进行逻辑判断，异常时向操作人员发出警报和安全提示，借此提高定向钻开工施工时钻机的安全性，避免和减少钻机、钻杆在钻进过程中出现安全事故，是煤矿瓦斯抽采定向钻施工的切实需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统和管理方法，主要解决上述现有技术存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是提供一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，包含参数采集模块，计算与处理模块，云端与输出模块，控制执行模块；所述参数采集模块通过线缆将采集到的检测信息传递给所述计算与处理模块；所述计算与处理模块对所述检测信息进行处理，生成状态信息传输至所述云端与输出模块用于数据保存、监控和警报，同时生成控制信息发送到所述控制执行模块。进一步地，所述参数采集模块由钻机运行参数传感采集单元和泵车运行参数传感采集单元构成；所述钻机运行参数传感采集单元和所述泵车运行参数传感采集单元均包括多组传感器；所述传感器通过线缆与所述计算与处理模块相连，向所述计算与处理模块传输采集的所述检测信息；所述传感器通过线缆连接电源供电。进一步地，在所述钻机运行参数传感采集单元中，所述传感器安装在钻机主油泵出油管、辅油泵出油管、油缸进油管、动力头进油管或卡盘进油管处。进一步地，在所述钻机运行参数传感采集单元中，所述传感器与钻机油路块一体化集成设计，与所述钻机主油泵出油管、所述辅油泵出油管、所述油缸进油管、所述动力头进油管或所述卡盘进油管结合为一体。进一步地，在所述泵车运行参数传感采集单元，所述传感器安装在泵车液压泵出油管或泵车泥浆泵出水管处。进一步地，在所述泵车运行参数传感采集单元中，所述传感器与泥浆泵一体化集成设计，与泵车液压泵出油管或所述泵车泥浆泵出水管结合为一体。进一步地，所述传感器是压力传感器、流量传感器、温度传感器和电流传感器。进一步地，所述计算与处理模块包括并联式连接端子，安全隔离栅，PLC逻辑控制器和网关；所述计算与处理模块安装在电控箱内；来自所述参数采集模块的所述线缆连接到所述并联式连接端子，所述并联式连接端子穿过所述安全隔离栅后，与所述PLC逻辑控制器的输入端连接；所述PLC逻辑控制器的输出端与所述控制执行模块连接，还通过所述网关或者直接连接到所述云端与输出模块。进一步地，所述云端与输出模块包括声音报警单元、现场运行数据显示单元、云端数据存储单元和远端显示监控单元；所述声音报警单元和所述现场运行数据显示单元安装在现场，与所述计算与处理模块直接连接，显示由所述计算与处理模块输出的数据；所述云端数据储存单元在通过网络与所述计算与处理模块通讯，异地保存由所述计算与处理模块输出的数据；所述远端显示监控单元通过网络连接所述云端数据储存单元，管理所述云端数据储存单元中保存的数据。进一步地，所述控制执行模块，包括电液比例阀和变频器；所述变频器安装在钻机电机的电流输入端，所述电液比例阀安装在钻机上，均由所述计算与处理模块的输出控制。进一步地，所述电液比例阀包含可调节方向阀、流量阀和压力阀。本专利技术还包含一种使用数字化监控管理系统的管理方法，其特征在于包含步骤，步骤S101、将所述检测信息划分为监测参数和控制参数，并在所述计算与处理模块中设定与所述监测参数对应的监测阈值和与所述控制参数对应的控制阈值；步骤S102、所述参数采集模块传输采集到的所述监测参数和所述控制参数至所述计算与处理模块；步骤S103、所述计算与处理模块根据逻辑控制关系，对所述监测参数进行处理生成所述状态信息，对所述控制参数进行处理生成所述状态信息和所述控制信息；步骤S104，所述计算与处理模块将所述状态信息传输至所述云端与输出模块，将所述控制信息发送到所述控制执行模块，形成闭环控制。进一步地，所述监测参数进行二级阈值管理，对应第一阈值和第二阈值；所述第一阈值小于所述第二阈值；每个所述监测参数均有与其对应的所述第一阈值和所述第二阈值。进一步地，所述监测参数包含电控箱温度、钻车液压油温度、泵车液压油温度、主泵压力、副泵压力、前夹持压力、卡盘先导压力、卡盘夹持压力和油缸反向推进压力。进一步地，在所述逻辑控制关系中，对所述监测参数的处理方式为：当所述监测参数小于所述第一阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块保存所述状态信息并显示；当所述监测参数大于等于所述第一阈值且小于等于所述第二阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块在保存所述状态信息并显示，还发出风险警报；当所述监测参数大于所述第二阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块在保存所述状态信息并显示，还发出风险警报或者高风险警报；进一步地，所述控制参数划分为进行二级阈值管理的常规控制参数和进行三级阈值管理的重点控制参数；所述二级阈值管理，对应第一阈值和第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值；所述三级阈值管理，对应第一阈值、第二阈值和第三阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值，所述第二阈值小于所述第三阈值；每个所述控制参数均有与其对应的所述第一阈值、所述第二阈值或者所述第三阈值。进一步地，所述常规控制参数包含泵车电机A相电流、泵车电机B相电流、泵车电机C相电流、钻车电机A相电流、钻车电机B相电流、钻车电机C相电流和卡盘旋转压力；所述重点控制参数包含泥浆泵压力和油缸正向推进压力。进一步地，在所述逻辑控制关系中，对所述常规控制参数的处理方式为：当所述常规控制参数小于所述第一阈值或者大于所述第二阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块在保存所述状态信息并显示，还发出风险警报；同时，所述计算与处理模块生成所述控制信息，传输至所述控制执行模块，执行闭环控制；当所述常规控制参数大于等于所述第一阈值且小于等于所述第二阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块在保存所述状态信息并显示；进一步地，在所述逻辑控制关系中，对所述常规控制参数的处理方式为：当所述常规控制参数小于所述第一阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块保存所述状态信息并显示；当所述常规控制参数大于等于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，包含参数采集模块，计算与处理模块，云端与输出模块，控制执行模块；所述参数采集模块通过线缆将采集到的检测信息传递给所述计算与处理模块；所述计算与处理模块对所述检测信息进行处理，生成状态信息传输至所述云端与输出模块用于数据保存、监控和警报，同时生成控制信息发送到所述控制执行模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，包含参数采集模块，计算与处理模块，云端与输出模块，控制执行模块；所述参数采集模块通过线缆将采集到的检测信息传递给所述计算与处理模块；所述计算与处理模块对所述检测信息进行处理，生成状态信息传输至所述云端与输出模块用于数据保存、监控和警报，同时生成控制信息发送到所述控制执行模块。


2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，所述参数采集模块由钻机运行参数传感采集单元和泵车运行参数传感采集单元构成；所述钻机运行参数传感采集单元和所述泵车运行参数传感采集单元均包括多组传感器；所述传感器通过线缆与所述计算与处理模块相连，向所述计算与处理模块传输采集的所述检测信息；所述传感器通过线缆连接电源供电。


3.根据权利要求2所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，在所述钻机运行参数传感采集单元中，所述传感器安装在钻机主油泵出油管、辅油泵出油管、油缸进油管、动力头进油管或卡盘进油管处。


4.根据权利要求3所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，在所述钻机运行参数传感采集单元中，所述传感器与钻机油路块一体化集成设计，与所述钻机主油泵出油管、所述辅油泵出油管、所述油缸进油管、所述动力头进油管或所述卡盘进油管结合为一体。


5.根据权利要求2所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，在所述泵车运行参数传感采集单元，所述传感器安装在泵车液压泵出油管或泵车泥浆泵出水管处。


6.根据权利要求5所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，在所述泵车运行参数传感采集单元中，所述传感器与泥浆泵一体化集成设计，与泵车液压泵出油管或所述泵车泥浆泵出水管结合为一体。


7.根据权利要求2至6中任一所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，所述传感器是压力传感器、流量传感器、温度传感器和电流传感器。


8.根据权利要求1所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，所述计算与处理模块包括并联式连接端子，安全隔离栅，PLC逻辑控制器和网关；所述计算与处理模块安装在电控箱内；来自所述参数采集模块的所述线缆连接到所述并联式连接端子，所述并联式连接端子穿过所述安全隔离栅后，与所述PLC逻辑控制器的输入端连接；所述PLC逻辑控制器的输出端与所述控制执行模块连接，还通过所述网关或者直接连接到所述云端与输出模块。


9.根据权利要求1所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，所述云端与输出模块包括声音报警单元、现场运行数据显示单元、云端数据存储单元和远端显示监控单元；所述声音报警单元和所述现场运行数据显示单元安装在现场，与所述计算与处理模块直接连接，显示由所述计算与处理模块输出的数据；所述云端数据储存单元在通过网络与所述计算与处理模块通讯，异地保存由所述计算与处理模块输出的数据；所述远端显示监控单元通过网络连接所述云端数据储存单元，管理所述云端数据储存单元中保存的数据。


10.根据权利要求1所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，所述控制执行模块，包括电液比例阀和变频器；所述变频器安装在钻机电机的电流输入端，所述电液比例阀安装在钻机上，均由所述计算与处理模块的输出控制。


11.根据权利要求10所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理系统，其特征在于，所述电液比例阀包含可调节方向阀、流量阀和压力阀。


12.一种使用如权利要求1所述的数字化监控管理系统的管理方法，其特征在于包含步骤，
步骤S100、将所述检测信息划分为监测参数和控制参数，并在所述计算与处理模块中设定与所述监测参数对应的监测阈值和与所述控制参数对应的控制阈值；
步骤S101、所述参数采集模块传输采集到的所述监测参数和所述控制参数至所述计算与处理模块；
步骤S103、所述计算与处理模块根据逻辑控制关系，对所述监测参数进行处理生成所述状态信息，对所述控制参数进行处理生成所述状态信息和所述控制信息；
步骤S104，所述计算与处理模块将所述状态信息传输至所述云端与输出模块，将所述控制信息发送到所述控制执行模块，形成闭环控制。


13.根据权利要求12所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理方法，其特征在于，所述监测参数进行二级阈值管理，对应第一阈值和第二阈值；所述第一阈值小于所述第二阈值；每个所述监测参数均有与其对应的所述第一阈值和所述第二阈值。


14.根据权利要求12或13所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理方法，其特征在于，所述监测参数包含电控箱温度、钻车液压油温度、泵车液压油温度、主泵压力、副泵压力、前夹持压力、卡盘先导压力、卡盘夹持压力和油缸反向推进压力。


15.根据权利要求13所述的瓦斯抽采定向钻机的数字化监控管理方法，其特征在于，在所述逻辑控制关系中，对所述监测参数的处理方式为：
当所述监测参数小于所述第一阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块保存所述状态信息并显示；
当所述监测参数大于等于所述第一阈值且小于等于所述第二阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块在保存所述状态信息并显示，还发出风险警报；
当所述监测参数大于所述第二阈值时，当生成的所述状态信息被传输至所述云端与输出模块后，所述云端与输出模块在保存所述状态信息并显示，还发出风险警报或者高风险警...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁德辉，袁鹏斌，余荣华，徐万东，陈泽键，李振奎，侯家华，周勇其，杨英男，
申请(专利权)人：上海亦又新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31