一种工程勘察勘探数据采集系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种工程勘察勘探数据采集系统及方法，其系统包括绞车、电磁感应装置、锤击数计量装置、贯入深度测量装置和综合控制仪；绞车上设有排线器，吊绳穿过定滑轮并通过排线器缠绕在绞车的滚筒上，滚筒的侧壁上设有计量滚轮以及光电传感器探头组，吊绳上设有拉力传感器；电磁感应装置包括闭合螺线圈和磁铁，闭合螺线圈固定安装在钻孔的孔口处，磁铁安装在穿过闭合螺线圈的钻具的岩心管末端。锤击数计量装置包括接近传感器，接近传感器固定在钻具的钻杆上；贯入深度测量装置包括计米轮和弹簧，计米轮通过弹簧铰接在钻孔的孔口并紧贴于钻杆，计米轮内配置有拉绳式位移传感器。本发明专利技术可以精准、方便的获取工程勘察勘探数据。

【技术实现步骤摘要】
一种工程勘察勘探数据采集系统及方法
本专利技术涉及数据采集领域，具体涉及一种工程勘察勘探数据采集系统及方法。
技术介绍
从人类社会发展到各行各业的进步，都离不开其工具、设备的创新。岩土工程勘察行业作为工程建设的五方责任主体之一，其本身属于技术服务行业。具体而言，岩土工程勘察行业所做的实质性工作是揭露场地岩土工程、工程地质、水文地质等条件，为后期设计及施工提供工程建设所需的第一手资料。钻探是最为常用的岩土工程勘察手段，因此对于岩土工程勘察行业，钻探机具的发展水平，很大程度上决定了岩土工程勘察报告的准确、客观性，进而影响工程建设的设计和施工的科学合理性。但是由于多种因素的影响，导致岩土工程勘察行业的最常用的钻机发展水平严重滞后于当今社会科学技术水平。目前全国也仅有几家大型的勘察单位开始着眼于勘察钻机的发展创新上，但是由于勘察单位的人员极少拥有机械、自动化等专业背景导致目前勘察钻机的技术水平，并未发生明显的提高；而对于工程设备厂家，由于业务市场等需求，他们将主要的研发精力都放在了诸如旋挖钻机、吊车设备等大型施工机械，对岩土工程勘察所使用的小型钻机及其使用工况的考虑微乎其微甚至全无。这两个方面造成工程勘察钻机技术水平过低，存在着大量易出错的问题，甚至是可以造假的空间，对工程勘察一手资料的准确、客观性产生了极为不利的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种工程勘察勘探数据采集系统及方法，可以精准、方便的获取工程勘察勘探数据。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种工程勘察勘探数据采集系统，工程勘察勘探数据采集系统用于采集钻机在钻孔过程中的工程勘察勘探数据，所述钻机包括定滑轮、吊绳、提引器和钻具，所述工程勘察勘探数据采集系统包括绞车、电磁感应装置、锤击数计量装置、贯入深度测量装置和综合控制仪；所述绞车上设有排线器，所述定滑轮固定在所述钻机的轨杆顶部，所述钻具通过所述提引器固定在所述吊绳的一端，且所述吊绳穿过所述定滑轮并通过所述排线器缠绕在所述绞车的滚筒上，所述滚筒的侧壁上设有用于测量滚筒转动角度的计量滚轮以及用于判断当前滚筒上缠绕的吊绳层数的光电传感器探头组，所述吊绳上设有用于测量吊绳拉力的拉力传感器，所述计量滚轮、所述光电传感器探头组以及所述拉力传感器均与所述综合控制仪通信连接；所述电磁感应装置包括闭合螺线圈和磁铁，所述闭合螺线圈固定安装在钻孔的孔口处，且所述闭合螺线圈的圈口正对所述钻孔的孔口，所述闭合螺线圈与所述综合控制仪通信连接，所述磁铁安装在穿过所述闭合螺线圈的所述钻具的岩心管末端；所述锤击数计量装置包括接近传感器，所述接近传感器固定在所述钻具的钻杆上且位于标贯锤下方，所述接近传感器与所述综合控制仪通信连接；所述贯入深度测量装置包括计米轮和弹簧，所述计米轮通过所述弹簧铰接在所述钻孔的孔口并紧贴于所述钻杆，所述计米轮内配置有拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器与所述综合控制仪通信连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种工程勘察勘探数据采集系统通过在绞车上设置排线器，可以将吊绳规则的缠绕在滚筒上；同时，通过计量滚轮和光电传感器探头组，可以巧妙地将钻具的连续线位移测量，转换为绞车的滚筒转动位移测量，而转动位移的测量相比于连续线位移测量要容易的多，因而可以很容易的测出钻孔深度。另外，本专利技术利用电磁感应原理，可以判断钻具是否被全部提拉出钻孔；当钻具的岩心管末端上的磁铁通过钻孔孔口的闭合螺线圈时，因电磁感应原理，闭合螺线圈会产生瞬时电流，通过瞬时电流可以触计量滚轮停止记录滚筒的转动角度，钻孔深度测量结束，数据采集便捷。而由于卷扬在提拉钻具的过程中，绞车会有很多复杂无效或刻意而为的无效转动，此无效转动并不能有效提拉钻具(即，滚筒虽然在转动，但是钻具并没有被提升)，因此计量滚轮在滚筒无效转动过程中测量到的转动角度并不能计入计算钻孔深度的有效转动角度中；本专利技术基于卷扬在提拉钻具的整个过程中吊绳拉力的变化是有规律可循的这一特点，利用吊绳上的拉力传感器实时测量吊绳的拉力，可以判断出吊绳是否在有效提拉钻具，利用吊绳在有效提拉钻具时计量滚轮测量的滚筒的有效转动角度计算出吊绳的有效位移，即为钻孔深度，避免了数据造假，保证工程勘察勘探数据采集的精准性。接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件，它利用位移传感器对接近的物体具有敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，接近传感器性能可靠，且对仪器本身损耗小。在实施标贯试验时，将计米轮紧贴于钻具的钻杆，每次贯入的深度可以转换为计米轮的转动的圈数，这个方案不仅可以记录钻具每次贯入的深度，也可校验上述接近传感器所记录的锤击数。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述光电传感器探头组包括多个光电传感器探头，各个所述光电传感探头分别与所述滚筒上缠绕的各层吊绳一一对应。进一步，还包括夹持器平台，所述夹持器平台固定在钻孔的孔口处，所述闭合螺线圈安装在所述夹持器平台上，所述计米轮通过所述弹簧铰接在所述夹持器平台上。进一步，所述锤击数计量装置还包括底托，所述接近传感器通过所述底托固定在所述钻具的钻杆上。进一步，所述通信连接具体为无线通信连接。进一步，所述工程勘察勘探数据采集系统还包括手持颜色传感器，所述手持颜色传感器与所述综合控制仪通信连接。采用上述进一步方案的有益效果是：采用颜色传感器自动识别岩心土样颜色，相对于现场编录人员通过肉眼主观描述颜色，具有更高的颜色识别精，避免人为数据造假。基于上述一种工程勘察勘探数据采集系统，本专利技术还提供一种工程勘察勘探数据采集方法。一种工程勘察勘探数据采集方法，利用上述所述工程勘察勘探数据采集系统进行工程勘察勘探数据采集，所述工程勘察勘探数据包括钻孔深度数据、锤击次数数据和贯入深度数据；所述钻孔深度数据的采集包括如下步骤，在回次钻进完成后，从吊绳开始提拉钻具直至将钻具全部提拉出钻孔的过程中，利用计量滚轮记录绞车的滚筒转动的角度，以及利用光电传感器探头组判断当前滚筒上缠绕的吊绳层数，且当钻具全部被提拉出钻孔的瞬间，使计量滚轮停止记录滚筒转动的角度；在吊绳提拉钻具的过程中，利用拉力传感器实时测量吊绳上的拉力数据，通过实时的所述拉力数据判断吊绳是否在有效提拉钻具；在回次钻进完成后，且吊绳有效提拉钻具的过程中，根据计量滚轮记录的绞车的滚筒转动的有效角度，以及光电传感器探头组判断出的当前滚筒上缠绕的吊绳层数，计算得到吊绳在全部提拉出钻具过程中的有效位移量，吊绳在全部提拉出钻具过程中的有效位移量即为钻孔深度数据；其中，钻具被全部提拉出钻孔的判断依据为，当闭合螺线圈产生瞬间电流时，判断钻具被全部提拉出钻孔；且通过所述闭合螺线圈产生的瞬间电流触发计量滚轮停止记录滚筒转动的角度；所述锤击次数数据的采集包括如下步骤，利用锤击数计量装置采集所述锤击次数数据；所述贯入深度数据的采集包括如下步骤，利用贯入深度测量装置采集所述贯入深度数据。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种工程勘察勘探数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工程勘察勘探数据采集系统，其特征在于：工程勘察勘探数据采集系统用于采集钻机在钻孔过程中的工程勘察勘探数据，所述钻机包括定滑轮、吊绳、提引器和钻具，所述工程勘察勘探数据采集系统包括绞车、电磁感应装置、锤击数计量装置、贯入深度测量装置和综合控制仪；/n所述绞车上设有排线器，所述定滑轮固定在所述钻机的轨杆顶部，所述钻具通过所述提引器固定在所述吊绳的一端，且所述吊绳穿过所述定滑轮并通过所述排线器缠绕在所述绞车的滚筒上，所述滚筒的侧壁上设有用于测量滚筒转动角度的计量滚轮以及用于判断当前滚筒上缠绕的吊绳层数的光电传感器探头组，所述吊绳上设有用于测量吊绳拉力的拉力传感器，所述计量滚轮、所述光电传感器探头组以及所述拉力传感器均与所述综合控制仪通信连接；/n所述电磁感应装置包括闭合螺线圈和磁铁，所述闭合螺线圈固定安装在钻孔的孔口处，且所述闭合螺线圈的圈口正对所述钻孔的孔口，所述闭合螺线圈与所述综合控制仪通信连接，所述磁铁安装在穿过所述闭合螺线圈的所述钻具的岩心管末端；/n所述锤击数计量装置包括接近传感器，所述接近传感器固定在所述钻具的钻杆上且位于标贯锤下方，所述接近传感器与所述综合控制仪通信连接；/n所述贯入深度测量装置包括计米轮和弹簧，所述计米轮通过所述弹簧铰接在所述钻孔的孔口并紧贴于所述钻杆，所述计米轮内配置有拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器与所述综合控制仪通信连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种工程勘察勘探数据采集系统，其特征在于：工程勘察勘探数据采集系统用于采集钻机在钻孔过程中的工程勘察勘探数据，所述钻机包括定滑轮、吊绳、提引器和钻具，所述工程勘察勘探数据采集系统包括绞车、电磁感应装置、锤击数计量装置、贯入深度测量装置和综合控制仪；
所述绞车上设有排线器，所述定滑轮固定在所述钻机的轨杆顶部，所述钻具通过所述提引器固定在所述吊绳的一端，且所述吊绳穿过所述定滑轮并通过所述排线器缠绕在所述绞车的滚筒上，所述滚筒的侧壁上设有用于测量滚筒转动角度的计量滚轮以及用于判断当前滚筒上缠绕的吊绳层数的光电传感器探头组，所述吊绳上设有用于测量吊绳拉力的拉力传感器，所述计量滚轮、所述光电传感器探头组以及所述拉力传感器均与所述综合控制仪通信连接；
所述电磁感应装置包括闭合螺线圈和磁铁，所述闭合螺线圈固定安装在钻孔的孔口处，且所述闭合螺线圈的圈口正对所述钻孔的孔口，所述闭合螺线圈与所述综合控制仪通信连接，所述磁铁安装在穿过所述闭合螺线圈的所述钻具的岩心管末端；
所述锤击数计量装置包括接近传感器，所述接近传感器固定在所述钻具的钻杆上且位于标贯锤下方，所述接近传感器与所述综合控制仪通信连接；
所述贯入深度测量装置包括计米轮和弹簧，所述计米轮通过所述弹簧铰接在所述钻孔的孔口并紧贴于所述钻杆，所述计米轮内配置有拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器与所述综合控制仪通信连接。


2.根据权利要求1所述的工程勘察勘探数据采集系统，其特征在于：所述光电传感器探头组包括多个光电传感器探头，各个所述光电传感器探头分别与所述滚筒上缠绕的各层吊绳一一对应。


3.根据权利要求1所述的工程勘察勘探数据采集系统，其特征在于：还包括夹持器平台，所述夹持器平台固定在钻孔的孔口处，所述闭合螺线圈安装在所述夹持器平台上，所述计米轮通过所述弹簧铰接在所述夹持器平台上。


4.根据权利要求1所述的工程勘察勘探数据采集系统，其特征在于：所述锤击数计量装置还包括底托，所述接近传感器通过所述底托固定在所述钻具的钻杆上。


5.根据权利要求1所述的工程勘察勘探数据采集系统，其特征在于：所述通信连接具体为无线通信连接。


6.根据权利要求1至5任一项所述的工程勘察勘探数据采集系统，其特征在于：所述工程勘察勘探数据采集系统还包括手持颜色传感器，所述手持颜色传感器与所述综合控制仪通信连接。


7.一种工程勘察勘探数据采集方法，其特征在于：利用如权利要求1至6任...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏磊，马秉务，耿一然，王珂，李正平，路永平，蒙思宇，孙猛，侯东利，
申请(专利权)人：北京市勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11