CN103696689B - 动力头巡航钻进方法、系统及旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力头巡航钻进方法、系统及旋挖钻机，该方法用于控制旋挖钻机的动力头巡航钻进，包括如下步骤：1，采集动力头的操作装置对动力头进行控制时的操作信号；2，计算出最后特定时间段内采集的操作信号中相关操作数据的平均值，并将平均值存储为控制数据；3，根据控制数据控制动力头钻进；4，检测是否有停止动力头巡航钻进的信号，若是，则停止根据控制数据控制动力头钻进，若否，则执行步骤3。本发明的方法通过上述步骤实现控制动力头巡航钻进，在动力头钻进过程中，降低操作者劳动强度，缓解长时间反复操作引起的疲劳度。

Description

动力头巡航钻进方法、系统及旋挖钻机

技术领域

本发明涉及地层钻进技术领域，特别涉及一种动力头巡航钻进方法、动力头巡航钻进系统和设置有动力头巡航钻进系统的旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机工作时，动力头的钻进和加压装置的加压是一个循环往复的过程。钻进过程中，操作者需要长时间保持或重复一种钻进的手柄动作。一方面，在岩层钻进过程中，由于岩层钻进缓慢，往往需要重复手柄操作一小时甚至以上，而且这种手柄的操作往往也是周期性的。另一方面，根据岩层的地质不同，以及操作者的操作习惯不同，动力头转速和加压频率不同，但是在某一段时间的钻进过程中，动力头转速和加压频率的变化都是有一定规律可循的。

旋挖钻机钻岩时，动力头钻进的技术原理为：

1、操作者通过液压手柄或电气手柄将控制信号传输给动力头的多路换向阀控制端，使动力头正转，并通过手柄的角度大小控制多路阀的开度大小，从而控制动力头的转速。

2、同理，通过操作手柄控制旋挖钻机加压装置进行加压，使旋挖钻机钻齿入岩。

3、同时，操作者还需操作主卷扬的浮动动作，使钻斗和钻杆自动下放，使旋挖钻机能够持续钻进。

由此可知，动力头钻进的每一个操作(包括动力头正转、加压和浮动)都需要操作者对手柄进行实时操作来实现，而如此长时间的反复操作势必增加操作者的劳动强度和疲劳度。现有的旋挖钻机中，一般通过提高手柄的舒适度来缓解长时间反复操作给操作者带来的疲劳程度，并且这是目前解决这一问题普遍研究的方向。但是，这种方式只能从一定程度上缓解上述问题，无法从根本上降低操作者的劳动强度。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种动力头巡航钻进方法、动力头巡航钻进系统和旋挖钻机，该动力头巡航钻进方法能够在动力头钻进过程中，减少操作者的操作时间，降低操作者劳动强度，缓解长时间反复操作引起的疲劳度；本发明的动力头巡航钻进系统可以采用本发明的动力头巡航钻进方法来控制动力头巡航钻进，同样达到上述的目的；本发明的旋挖钻机设置有上述的动力头巡航钻进系统，因此同样能够达到上述目的。

一方面，本发明提供了一种动力头巡航钻进方法，用于控制旋挖钻机的动力头巡航钻进，包括：

步骤1，采集动力头的操作装置对所述动力头进行控制时的操作信号；

步骤2，计算出最后特定时间段内采集的所述操作信号中相关操作数据的平均值，并将所述平均值存储为控制数据；

步骤3，根据所述控制数据控制所述动力头钻进；

步骤4，检测是否有停止所述动力头巡航钻进的信号，若是，则停止根据所述控制数据控制所述动力头钻进，若否，则转至执行步骤3。

进一步地，所述步骤2包括：

步骤21，将采集到的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式，并存储；

步骤22，计算最后特定时间段内采集的加压信号中压力值的平均值和转速控制信号中转速的平均值，将所述平均值存储为所述控制数据；

步骤23，检测是否进行自动控制所述动力头钻进，若是，则执行步骤3，若否，则执行步骤21；

或者，所述步骤2包括：

步骤21，将采集到的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式，并存储；

步骤22，检测是否进行自动控制所述动力头钻进，若是，则执行步骤23，若否，则执行步骤21；

步骤23，计算最后特定时间段内采集的加压信号中压力值的平均值和转速控制信号中转速的平均值，将所述平均值存储为所述控制数据。

进一步地，所述步骤4包括：

步骤41，将所述控制数据的格式由数字信号格式转化为电信号格式；

步骤42，根据转化后的控制数据控制所述动力头钻进。

进一步地，所述步骤42具体为：

根据所述控制数据控制与所述动力头连接的多路阀，进而控制所述动力头的钻进；

或者，根据所述控制数据控制所述动力头的驱动马达的运转，进而控制所述动力头的钻进；

或者，根据所述控制数据控制所述动力头所在的液压油路中主油泵的排量，进而控制所述动力头的钻进。

进一步地，所述驱动马达为液控马达或电控马达，并且包括所述动力头的正转马达和/或加压卷扬马达。

进一步地，所述步骤4中所述的检测是否有停止所述动力头巡航钻进的信号包括：

检测是否输入了停止所述动力头巡航钻进的停止信号；

和/或，检测所述操作装置是否对所述动力头进行控制；

和/或，检测旋挖钻机的钻杆是否达到了预定深度。

进一步地，所述操作装置为控制所述动力头的操作手柄；所述操作信号包括通过操作装置控制动力头时的加压信号和转速控制信号。

另一方面，本发明还提供一种动力头巡航钻进系统，用于控制所述动力头巡航钻进，所述动力头巡航钻进系统包括：

采集单元，与所述动力头的操作装置连接，采集所述操作装置的一组操作信号；

计算单元，与所述采集单元连接，计算出最后特定时间段内采集的所述操作信号中相关操作数据的平均值；

存储单元，与所述计算单元连接，将所述计算单元计算出的平均值存储为控制数据；

控制单元，与所述存储单元连接，根据所述存储单元存储的控制数据控制动力头钻进；

第二检测单元，与所述控制单元连接，在动力头巡航钻进过程中检测是否有停止所述动力头巡航钻进的信号，并将检测结果传递至所述控制单元。

进一步地，所述动力头巡航钻进系统还包括第一检测单元，与所述控制单元和所述计算单元连接，检测是否根据控制数据控制动力头钻进；

所述计算单元包括：

第一转化模块，与所述采集单元连接，将所述采集单元采集的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式；

计算处理模块，与所述第一转化模块连接，计算出最后特定时间段内采集的所述操作信号中相关操作数据的平均值；

所述存储单元包括：

第一存储模块，与所述第一转化模块和所述计算处理模块连接，用于存储数字信号格式的操作信号；

第二存储模块，与所述计算处理模块连接，用于将所述平均值存储为控制数据；

所述控制单元包括：

第二转化模块，与所述第二存储模块连接，将所述控制数据的格式由数字信号格式转化为电信号格式；

控制模块，与所述第二转化模块连接，根据所述控制数据控制所述动力头钻进。

进一步地，所述动力头巡航钻进系统还包括用于输入开启信号和停止信号、以开启和停止根据所述控制数据控制所述动力头钻进的系统开关，

所述第二检测单元包括与所述控制单元连接的第一检测模块，和/或第二检测模块，和/或第三检测模块；

所述第一检测模块还与所述系统开关连接，用于在动力头巡航钻进过程中检测所述系统开关是否输入停止信号；

所述第二检测模块还与所述操作装置连接，用于在动力头巡航钻进过程中检测所述操作装置是否对所述动力头进行控制；

所述第三检测模块还与旋挖钻机的钻杆卷扬连接，用于检测所述钻杆的深度。

进一步地，所述控制模块与所述动力头所在液压油路的多路阀的先导控制端连接；

或者，所述控制单元与所述动力头的驱动马达的排量控制端连接；

或者，所述控制单元与所述动力头所在液压油路的主油泵的排量控制端连接。

再一方面，本发明还提供一种旋挖钻机，设置有如上任意一项所述的动力头巡航钻进系统。

本发明提供的动力头巡航钻进方法和系统能够自动采集操作装置对动力头的操作信号，并对采集的操作信号进行计算处理，获取最后特定时间段内操作信号中相关操作数据的平均值，将其存储为控制数据，然后根据该控制数据模拟操作者控制动力头钻进的操作，控制动力头巡航钻进，以便在动力头钻进过程中，减少操作者的操作时间，降低操作者劳动强度，缓解长时间反复操作引起的疲劳度。

本发明提供的旋挖钻机设置有上述的动力头巡航钻进系统，因此也能够实现上述的技术效果，不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种动力头巡航钻进方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供一种动力头巡航钻进系统的结构框图，为了便于描绘和理解，该图示出了动力头的操作装置；

图3为本发明实施例提供的另一种优选的动力头巡航钻进系统的结构框图，为了便于描绘和理解，该图示出了动力头的操作装置和旋挖钻机的钻杆卷扬。

附图标记说明

100、操作装置；80、钻杆卷扬；

10、采集单元；20、计算单元；21、第一转化模块；22、计算处理模块；30、存储单元；31、第一存储模块；32、第二存储模块；40、控制单元；41、第二转化模块；42、控制模块；50、第一检测单元；60、第二检测单元；61、第一检测模块；62、第二检测模块；63、第三检测模块；70、系统开关。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细说明：

如图1所示，本发明的实施例提供一种动力头巡航钻进方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1，采集动力头的操作装置对动力头进行控制时的操作信号；

步骤2，计算出最后特定时间段内采集的操作信号中相关操作数据的平均值，并将平均值存储为控制数据；

步骤3，根据控制数据控制动力头钻进；

步骤4，检测是否有停止动力头巡航钻进的信号，若是，则停止根据控制数据控制动力头钻进，若否，则转至执行步骤3。

本发明实施例提供的该方法能够自动采集操作装置对动力头的操作信号，并对采集的操作信号进行计算处理，获取最后特定时间段内相关操作数据的平均值，将其存储为控制数据，然后根据该控制数据模拟操作者控制动力头钻进的操作，控制动力头巡航钻进，以便在动力头钻进过程中，减少操作者的操作时间，降低操作者劳动强度，缓解长时间反复操作引起的疲劳度。

需要说明的是，该方法步骤2中“最后特定时间段”是指计算动作开始前的一个时间段，该时间段的长度可以根据需要进行预设，例如，该时间段可以是10分钟，这样通过计算即可获得之前10分钟内采集的操作信号中相关数据的平均值；“平均值”的计算方式是指将最后10分钟内采集到的操作信号中的相关数据进行平均计算，具体参见本文下述内容中的详细介绍。

此外，在采集过程中，该步骤2可以是持续进行的，例如，在完成某次计算和存储后，即可进行下一次的计算和存储；另外，存储时可以优选将上一次存储的数据覆盖，本发明对此不作限定。

下面仍参照图1，以采用本发明实施例提供的动力头巡航钻进方法实现动力头巡航钻进功能的旋挖钻机为例，对该方法上述各步骤进行详细说明。

步骤1，采集动力头的操作装置对动力头进行控制时的操作信号。

采集操作装置对动力头操作时的操作信号，是本方法学习操作装置对动力头进行控制的过程，为控制动力头巡航钻进提供控制数据的基础。在旋挖钻机钻孔过程中，尤其是在钻孔过程的中间阶段，对于地质条件确定的情况下，动力头钻进的操作通常都是循环重复的(如背景技术中的记载)，而且各种操作都是有规律的，因此，可以将这些操作采集下来并用于控制动力头巡航钻进。

旋挖钻机中控制动力头的操作装置通常为操作手柄，因此，可以通过设置多个分别与各操作手柄连接的传感器，来检测操作手柄的动作，进而实现采集操作装置的操作信号。

需要说明的是，首先，该采集操作信号的步骤可以在旋挖钻机开机后，即开始执行，这样可以方便操作人员可以随时根据本方法的步骤对动力头进行自动控制。其次，本发明实施例提供的方法中所述的操作信号优选包括通过操作装置控制动力头时的加压信号和转速控制信号，根据这些操作信号可以控制动力头的加压、正反转和转速；在动力头巡航钻进过程中，可以不考虑对动力头进行浮动控制，而是保持动力头可以根据钻孔情况自由浮动，因此操作信号可以不包括控制动力头浮动的信号。当然，在其他实施例中也可以包括浮动控制信号，本发明对此不做限定。

步骤2，计算出最后特定时间段内采集的操作信号中相关操作数据的平均值，并将平均值存储为控制数据。

根据本发明的设计意图，该步骤2可以有两种实现方式，第一种方式是该步骤2具体包括：

步骤21，将采集到的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式，并存储；

步骤22，计算最后特定时间段内采集的加压信号中压力值的平均值和转速控制信号中转速的平均值，将平均值存储为控制数据；

步骤23，检测是否进行自动控制动力头钻进，若是，则执行步骤3，若否，则执行步骤21。

第二种方式是该步骤2具体包括：

步骤21，将采集到的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式，并存储；

步骤22，检测是否进行自动控制动力头钻进，若是，则执行步骤23，若否，则执行步骤21；

步骤23，计算最后特定时间段内采集的加压信号中压力值的平均值和转速控制信号中转速的平均值，将平均值存储为控制数据。

上述两种实现方式的区别在于“计算平均值”发生在“检测是否进行自动控制动力头钻进”之前还是之后；第一种方式中，“计算平均值”发生在前，预先计算出操作信号的平均值，并存储为控制数据，便于在需要进行自动控制动力头钻进时，直接获取控制数据；第二种方式中，“计算平均值”发生在后，即在判断需要进行自动控制动力头后，才对操作信号进行计算处理，得到相关数据的平均值，并存储为控制数据，这样可以避免不需要自动控制时的数据计算动作，可以减少不必要的处理步骤。

上述两种方式均不影响之后根据控制数据对动力头的控制，均可以实现本发明的目的，为了便于描述，下文将以第一种方式对本发明的方法进行进一步阐述。

对于该步骤的具体操作，本领域技术人员应当理解的是，由于传感器采集得到的信号为模拟信号，需要转化处理后才便于进行后续计算和存储操作，因此，该步骤中优选先将采集得到的操作信号由模拟信号格式转化处理为电信号格式。

如上所述，该步骤中所述的“最后特定时间段”是指计算动作开始前的一个时间段，该时间段的长度可以根据需要进行预设，例如可以是10分钟；“平均值”的计算方式是指将最后10分钟内采集到的操作信号中的相关数据进行平均计算。具体地，由于在操作装置控制动力头钻孔时，都需要进行一系列的动作来实现，而且针对特定土层或岩层，这些动作大多是重复的；例如，在某次钻孔操作中，操作人员需要通过操作装置进行如下控制操作：

(1)施加加压力为F1，控制动力头转速为r1；

(2)3分钟后，施加的加压力改为F2，动力头转速改为r2；

(3)2分钟后，施加的加压力改为F3，动力头转速改为r3；并持续5分钟；

然后，再继续从(1)开始，往复进行(1)、(2)、(3)的操作。

在步骤1中，将(1)、(2)、(3)的操作以及各个操作的先后顺序和时间间隔作为“一组”操作信号，完整地采集下来。在步骤2中，对这些数据进行平均计算，以开始进行计算时作为时间参照点，从该时间参照点开始，将该时间参照点之前的10分钟内采集到的操作信号为上述(1)、(2)、(3)的操作，则本方法将上述操作的相关数据进行计算处理，计算这10分钟内的加压力的平均值为(F1+F2+F3)/3，施加加压力的持续时间平均值为(3+2+5)/3＝10/3分钟，动力头的转速平均值为(r1+r2+r3)/3，控制动力头转速的持续时间平均值为(3+2+5)/3＝10/3分钟。

在计算完成后，将计算结果存储为控制数据，需要说明的是，该控制数据的格式为数字信号格式。如上所述，该计算和存储动作是伴随着采集动作持续进行的，因此，计算的结果和存储的控制数据会不断更新，可以优选存储控制数据时，自动覆盖替换掉上一次存储的内容，以节省存储空间；也可以在间隔特定时间后将存储内容统一清理。

根据前述说明，旋挖钻机开机时即开始执行本方法，并存储了控制数据，为控制动力头钻进提供了数据基础，在此基础上执行步骤22，以确认何时对动力头钻进进行自动控制。若检测到相应的指示，确认需要根据已存储的控制数据控制动力头钻进，则进行自动控制，即执行步骤3，若没有相应的指示，则仍然进行上述操作。

步骤3，根据所述控制数据控制所述动力头钻进。

由之前所述，步骤2中存储的是数字信号格式的控制数据，而在控制动力头钻进之前，需要将数字信号格式转化为电信号格式，以方便控制动力头钻进时相关执行机构的控制端，此处的电信号格式是指各执行机构控制端能够识别并能接受该信号控制的信号格式。

例如，作为可选方案，可以根据控制数据控制与动力头连接的多路阀，具体地，可以将电信号格式的控制数据传递至一个电液压力控制阀，电液压力控制阀与多路阀的先导控制端连接，并根据控制数据的内容输出相应的压力信号到多路阀的先导控制端，控制多路阀的开关状态以及打开角度，进而控制进入动力头的液压油量，实现动力头的钻进控制。

作为另一可选方案，还可以根据控制数据控制动力头的驱动马达的运转，直接控制动力头的转速。需要说明的是，此处所说的动力头的驱动马达包括动力头的正转马达和/或加压卷扬马达；而且该驱动马达可以为液控变量马达，该情况下，可以将控制数据传递至一个电液压力控制阀，电液压力控制阀根据控制数据的内容，输出相应的压力信号到液控变量马达的排量控制端，控制液控变量马达的排量，进而控制动力头的转速，从而实现动力头的钻进控制。动力头的驱动马达也可以为电控变量马达，该情况下，可以将电信号格式的控制数据直接传递至电控变量马达的控制端，控制电控变量马达的排量，进而控制动力头的转速，从而实现动力头的钻进控制。

作为另一可选方案，还可以根据控制数据控制动力头所在的液压油路中主油泵的排量，从根本上控制进入动力头的液压油量。具体地，可以将控制数据传递至一个电液压力控制阀，电液压力控制阀根据控制数据的内容，输出相应的压力信号到主油泵的排量控制端，控制主油泵的排量，从根本上控制进入动力头的液压油量，进而控制所述动力头的钻进。

本发明实施例上述的三种可选方案，分别控制三种不同的动力头钻进相关执行机构，最终都能实现动力头的钻进控制，而且三种方案可以独立使用，也可以相互配合使用，来实现控制动力头的钻进。在其他实施例中，还可以根据具体的条件不同，来控制其他不同的相关执行机构，实现动力头的钻进控制，本发明对此不做限定。

步骤4，检测是否有停止动力头巡航钻进的信号，若是，则停止根据控制数据控制动力头钻进，若否，则转至执行步骤3。即在没有发出停止动力头巡航钻进的信号的情况下，本方法将根据控制数据的内容，模拟操作装置对动力头的操作，一直循环往复地控制动力头钻进，实现动力头所谓的“巡航钻进”。

优选地，步骤4中所述的检测是否有停止动力头巡航钻进的操作包括：检测是否输入了停止动力头巡航钻进的停止信号，即在根据本方法自动控制动力头巡航钻进过程中，检测是否有停止信号输入，这种停止信号为用于停止自动控制动力头巡航钻进的信号。例如，在需要停机休息或遇到与之前钻进的地质情况不同的岩层或土层时，操作者可以通过专门的输入装置输入停止信号，用以停止动力头的巡航钻进。

作为另一优选方案，步骤4中所述的检测是否有停止动力头巡航钻进的信号包括：检测操作装置是否对动力头进行控制，即在根据控制数据控制动力头巡航钻进过程中，将“操作装置对动力头进行控制”视为一种停止信号。在根据控制数据控制动力头巡航钻进过程中，如果检测到操作装置对动力头进行控制，则自动终止由本发明的方法控制动力头巡航钻进，而由操作装置对动力头进行控制，该方案既增加了停止动力头巡航钻进的操作方式，还能够在动力头巡航钻进的整个过程中，保证操作装置对动力头的优先控制权。

作为又一优选方案，步骤4中所述的检测是否有停止动力头巡航钻进的信号包括：检测旋挖钻机的钻杆是否达到了预定深度，即在根据控制数据控制动力头巡航钻进过程中，将“钻杆达到预定深度”视为一种停止信号。根据施工需要，预设钻孔的深度，在根据控制数据控制动力头巡航钻进过程中，如果检测到钻杆达到预定的深度时，则自动终止由本发明的方法控制动力头巡航钻进，使本方法更具智能化。

当然，本发明实施例提供的动力头巡航钻进方法可以采用上述三个方案的任意组合，或者同时采用上述三个方案，使本方法中可以有多种选择来实现终止动力头巡航钻进。

相应地，本发明实施例还提供一种动力头巡航钻进系统，其可以控制旋挖钻机的动力头巡航钻进，如图2所示，该系统包括：

采集单元10，与动力头的操作装置连接，采集操作装置100的一组操作信号；

计算单元20，与采集单元10连接，计算出最后特定时间段内采集的操作信号中相关操作数据的平均值；

存储单元30，与计算单元20连接，将计算单元20计算出的平均值存储为控制数据；

控制单元40，与存储单元30连接，根据存储单元30存储的控制数据控制动力头钻进；

第二检测单元60，与控制单元40连接，在动力头巡航钻进过程中检测是否有停止动力头巡航钻进的信号，并将检测结果传递至控制单元40。

该系统能够自动采集操作装置对动力头的操作信号，并对采集的操作信号进行计算处理，获取最后特定时间段内操作信号的平均值，并存储为控制数据，然后根据该控制数据模拟操作者控制动力头钻进的操作，控制动力头巡航钻进，以便在动力头钻进过程中，减少操作者的操作时间，降低操作者劳动强度，缓解长时间反复操作引起的疲劳度。

采集单元10可以采用现有的各类传感器，用以采集操作装置100(例如可以是操作手柄)的操作信号，并传输计算单元20进行计算处理后，作为控制数据存储在存储单元30。

作为优选，如图3所示，该系统还包括第一检测单元50，与控制单元40和计算单元20连接，检测是否根据控制数据控制动力头钻进。此外该系统中，计算单元20包括第一转化模块21和计算处理模块22，其中第一转化模块21与采集单元20连接，将采集单元20采集的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式；计算处理模块22与第一转化模块21连接，计算出最后特定时间段内采集的操作信号中相关操作数据的平均值。存储单元30包括第一存储模块31和第二存储模块32，其中第一存储模块31与第一转化模块21和计算处理模块22连接，用于存储数字信号格式的操作信号，第二存储模块32与计算处理模块22连接，用于将得到的平均值存储为控制数据。控制单元40包括第二转化模块41和控制模块42，其中，第二转化模块41与第二存储模块32连接，将控制数据的格式由数字信号格式转化为电信号格式；控制模块42与第二转化模块41连接，根据控制数据控制动力头钻进。

进一步优选地，如图3所示，动力头巡航钻进系统还包括用于输入开启信号和停止信号、以开启和停止根据控制数据控制动力头钻进的系统开关70；且第二检测单元60包括与控制单元40连接，且优选是与控制单元40的控制模块42连接的第一检测模块61、第二检测模块62、第三检测模块63；具体地，该第二检测单元60的各模块的连接关系如下：

第一检测模块61还与系统开关70连接，用于在动力头巡航钻进过程中检测系统开关是否输入停止信号；第二检测模块62还与操作装置100连接，用于在动力头巡航钻进过程中检测操作装置100是否对动力头进行控制；第三检测模块63可以与钻杆卷扬80连接，用于检测钻杆的深度，为了检测钻杆深度，第三检测模块63也可以采用其他设置方式。

本领域技术人员应当理解的是，该实施例中的第二件单元60包括了三种检测模块，其他实施例中，可以根据需要将第二检测单元60配置包括三种中的任意一种模块或三种模块的任意组合。

该系统中，控制单元40根据存储单元30存储的控制数据控制动力头钻进，具体地，控制单元40的控制模块42可以与动力头钻进的相关执行机构连接，并控制其工作状态，进而实现控制动力头钻进，在动力头所在液压油路中，与动力头钻进相关的执行机构可以包括动力头驱动马达、主油泵，甚至包括液压油路中与动力头连接的多路阀。

根据上述方法实施例的记载，可以根据控制数据分别控制不同的动力头钻进的相关执行机构，来实现控制动力头钻进，与此相对应，该系统中，控制单元40可以配置为与动力头所在液压油路的多路阀的先导控制端连接，并优选通过一电液压力控制阀连接。

或者，该系统中，控制单元40还可以与动力头的驱动马达的排量控制端连接，相应地，此处的驱动马达可以是动力头的正转马达和/或加压卷扬马达，并且根据驱动马达的形式，确定控制单元与排量控制端的具体连接形式，例如，如果驱动马达为液控变量马达，则可以选择控制模块42先连接一电液压力控制阀，再连接排量控制端；如果驱动马达为电控变量马达，则可以选择将控制单元直接与电控变量马达的排量控制端连接。

再者，该系统中，控制单元40还可以与动力头所在液压油路的主油泵的排量控制端连接；具体地，控制单元通过一电液压力控制阀来连接主油泵的排量控制端，控制主油泵的排量。

当然，本领域技术人员应当理解，该系统可以分别采用上述三种连接方案，也可以同时采用上述三种方案的任意组合。

除此之外，该系统还包括其他一些辅助结构单元来完成整个系统的工作，可以参见现有的控制系统和液压系统的结构形式以及连接形式，此处不再过多赘述。

该实施例对动力头巡航钻进系统的重要组成结构和连接方式进行了说明，参照图3，下面对该系统的优选工作过程，详述如下：

a，旋挖钻机开机后，该系统即开始工作；

b，由采集单元10采集操作装置100对动力头进行控制时的操作信号；

c，由计算单元20中的第一转化模块21将采集单元10采集的操作信号转化为数字信号格式，并存储在存储单元30的第一存储模块31中；这是因为采集单元10优选为各种传感器，其采集的操作信号为模拟信号格式，不便于直接用于计算处理和存储，需要经过特定程序转化；

d，由计算处理模块22将转化后的操作信号中的相关操作数据进行计算处理，计算出其平均值(具体计算方式，参见本文前述文字介绍)，并且计算处理模块22只将最后特定时间段内采集的操作信号中的相关操作数据进行计算处理；

e，将计算处理的结果作为控制数据存储在存储单元30的第二存储模块32中；

需要说明的是，本领域技术人员应当理解，在采集工作开始后，计算和存储工作随即开始，而且该系统不会因为计算和存储工作的开始进行而停止采集工作；

至此，该系统已完成了控制动力头巡航钻进的数据准备部分的工作，接下来是控制部分的工作；

f，由第一检测单元50检测是否进行自动控制动力头钻进，即检测是否向系统发出了开始控制动力头巡航钻进的指示，如果是，则执行下一步骤g，如果否，则继续进行之前的数据准备部分的工作；

g，由第二转化模块41将存储单元30中的控制数据由数字信号格式转化为电信号格式；本次转化过程是将控制数据转化为便于控制模块42输出至执行机构，以控制执行机构执行相关动作的控制信号；

h，控制模块42根据第二转化模块41转化后的电信号格式的控制数据控制各相关执行机构的控制端，实现对动力头的控制；这包括根据控制数据控制多路阀的开关状态和开度、控制驱动马达的排量、控制主油泵的排量等，不再赘述；

i，在控制模块42控制动力头钻进的过程中，由第二检测单元60的第一检测模块61检测系统开关70是否发出了停止由控制模块42根据前述控制数据控制动力头巡航钻进的停止信号，若是，则终止系统的工作，若否，则转至执行步骤h，使控制模块42控制动力头巡航钻进，直至停止；

可选地，在控制模块42控制动力头钻进的过程中，该第二检测单元60的第二检测模块62还时刻检测操作装置100是否对动力头进行控制，如果在控制单元40控制动力头巡航钻进的过程中，操作装置100也对动力头进行控制，则同样终止系统的工作，否则，转至执行步骤h，使控制模块42控制动力头巡航钻进，直至停止。该选择既增加了停止巡航钻进的操作方式，还能够在控制巡航钻进的整个过程中，保证操作装置100对动力头的优先控制权；

进一步可选地，该第二检测单元60的第三检测模块63还与旋挖钻进的钻杆卷扬80连接，实时检测钻杆的深度，在控制单元40控制动力头巡航钻进过程中，如果钻杆已经到达预定的钻孔深度，则同样终止系统的工作，否则，转至执行步骤h，使控制模块42控制动力头巡航钻进，直至停止。该可选方案可以保证巡航钻进过程中，如果达到预期的钻孔深度时，该系统可以自动停止钻进，使系统更具智能化。

需要说明的是，该优选工作过程将步骤f放在步骤d(计算平均值)之后进行，也可以将该步骤f放在步骤d之前，对此可参见上文中已有的相应描述，本发明对此不做限定。

通过上述工作过程可以更清楚地了解到，该动力头巡航钻进系统通过采集、计算、存储、转化和循环控制，来实现动力头巡航钻进，从而，在动力头钻进过程中，能够减少操作者的操作时间，降低操作者劳动强度，缓解长时间反复操作引起的疲劳度。

当然，本领域技术人员应当理解的是，本实施例提供的动力头巡航钻进系统是一种优选的配置方案，且包括上述工作步骤的工作过程也是一种优选工作过程，但本发明并不限定于此，在本发明的设计精神和原则范围内，动力头巡航钻进系统可以采用其他的形式，例如在其他实施例中，可以改变该系统中第二检测单元60的结构组成，配置为分别单独设置第一检测模块61、第二检测模块62和第三检测模块63，或者配置为其任意的组合，以改变第二检测单元60检测停止信号的方式等。

本发明实施例还提供一种旋挖钻机(图中未示出)，其设置有上述的动力头巡航钻进系统，从而可以根据本发明实施例提供的动力头巡航钻进方法对动力头进行巡航钻进控制，降低在动力头钻进过程中操作者的劳动强度，缓解长时间反复操作引起的疲劳度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种动力头巡航钻进方法，用于控制旋挖钻机的动力头巡航钻进，其特征在于，包括：

步骤1，采集动力头的操作装置对所述动力头进行控制时的操作信号；

步骤2，计算出最后特定时间段内采集的所述操作信号中相关操作数据的平均值，并将所述平均值存储为控制数据；

步骤3，根据所述控制数据控制所述动力头钻进；

步骤4，检测是否有停止所述动力头巡航钻进的信号，若是，则停止根据所述控制数据控制所述动力头钻进，若否，则转至执行步骤3。

2.根据权利要求1所述的动力头巡航钻进方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤21，将采集到的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式，并存储；

步骤22，计算最后特定时间段内采集的加压信号中压力值的平均值和转速控制信号中转速的平均值，将所述平均值存储为所述控制数据；

步骤23，检测是否进行自动控制所述动力头钻进，若是，则执行步骤3，若否，则执行步骤21；

或者，所述步骤2包括：

步骤21，将采集到的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式，并存储；

步骤22，检测是否进行自动控制所述动力头钻进，若是，则执行步骤23，若否，则执行步骤21；

步骤23，计算最后特定时间段内采集的加压信号中压力值的平均值和转速控制信号中转速的平均值，将所述平均值存储为所述控制数据。

3.根据权利要求2所述的动力头巡航钻进方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤41，将所述控制数据的格式由数字信号格式转化为电信号格式；

步骤42，根据转化后的控制数据控制所述动力头钻进。

4.根据权利要求3所述的动力头巡航钻进方法，其特征在于，所述步骤42具体为：

根据所述控制数据控制与所述动力头连接的多路阀，进而控制所述动力头的钻进；

或者，根据所述控制数据控制所述动力头的驱动马达的运转，进而控制所述动力头的钻进；

或者，根据所述控制数据控制所述动力头所在的液压油路中主油泵的排量，进而控制所述动力头的钻进。

5.根据权利要求4所述的动力头巡航钻进方法，其特征在于，所述驱动马达为液控马达或电控马达，并且包括所述动力头的正转马达和/或加压卷扬马达。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的动力头巡航钻进方法，其特征在于，所述步骤4中所述的检测是否有停止所述动力头巡航钻进的信号包括：

检测是否输入了停止所述动力头巡航钻进的停止信号；

和/或，检测所述操作装置是否对所述动力头进行控制；

和/或，检测旋挖钻机的钻杆是否达到了预定深度。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的动力头巡航钻进方法，其特征在于，所述操作装置为控制所述动力头的操作手柄；所述操作信号包括通过操作装置控制动力头时的加压信号和转速控制信号。

8.一种动力头巡航钻进系统，用于控制所述动力头巡航钻进，其特征在于，所述动力头巡航钻进系统包括：

采集单元，与所述动力头的操作装置连接，采集所述操作装置的一组操作信号；

计算单元，与所述采集单元连接，计算出最后特定时间段内采集的所述操作信号中相关操作数据的平均值；

存储单元，与所述计算单元连接，将所述计算单元计算出的平均值存储为控制数据；

控制单元，与所述存储单元连接，根据所述存储单元存储的控制数据控制动力头钻进；

第二检测单元，与所述控制单元连接，在动力头巡航钻进过程中检测是否有停止所述动力头巡航钻进的信号，并将检测结果传递至所述控制单元。

9.根据权利要求8所述的动力头巡航钻进系统，其特征在于，还包括第一检测单元，与所述控制单元和所述计算单元连接，检测是否根据控制数据控制动力头钻进；

所述计算单元包括：

第一转化模块，与所述采集单元连接，将所述采集单元采集的操作信号由模拟信号格式转化为数字信号格式；

计算处理模块，与所述第一转化模块连接，计算出最后特定时间段内采集的所述操作信号中相关操作数据的平均值；

所述存储单元包括：

第一存储模块，与所述第一转化模块和所述计算处理模块连接，用于存储数字信号格式的操作信号；

第二存储模块，与所述计算处理模块连接，用于将所述平均值存储为控制数据；

所述控制单元包括：

第二转化模块，与所述第二存储模块连接，将所述控制数据的格式由数字信号格式转化为电信号格式；

控制模块，与所述第二转化模块连接，根据所述控制数据控制所述动力头钻进。

10.根据权利要求9所述的动力头巡航钻进系统，其特征在于，所述动力头巡航钻进系统还包括用于输入开启信号和停止信号以开启和停止根据所述控制数据控制所述动力头钻进的系统开关，

所述第二检测单元包括与所述控制单元连接的第一检测模块，和/或第二检测模块，和/或第三检测模块；

所述第一检测模块还与所述系统开关连接，用于在动力头巡航钻进过程中检测所述系统开关是否输入停止信号；

所述第二检测模块还与所述操作装置连接，用于在动力头巡航钻进过程中检测所述操作装置是否对所述动力头进行控制；

所述第三检测模块还与旋挖钻机的钻杆卷扬连接，用于检测所述钻杆的深度。

11.根据权利要求10所述的动力头巡航钻进系统，其特征在于，所述控制模块与所述动力头所在液压油路的多路阀的先导控制端连接；

或者，所述控制单元与所述动力头的驱动马达的排量控制端连接；

或者，所述控制单元与所述动力头所在液压油路的主油泵的排量控制端连接。

12.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求8-11中任意一项所述的动力头巡航钻进系统。