CN104153762B - 一种智能控制钻孔地质参数测量装置 - Google Patents

一种智能控制钻孔地质参数测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104153762B
CN104153762B CN201410391692.7A CN201410391692A CN104153762B CN 104153762 B CN104153762 B CN 104153762B CN 201410391692 A CN201410391692 A CN 201410391692A CN 104153762 B CN104153762 B CN 104153762B
Authority
CN
China
Prior art keywords
column
drill hole
geologic parameter
measuring apparatus
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410391692.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104153762A (zh
Inventor
周志芳
赵燕容
王锦国
王仲夏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN201410391692.7A priority Critical patent/CN104153762B/zh
Publication of CN104153762A publication Critical patent/CN104153762A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104153762B publication Critical patent/CN104153762B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

本发明公开一种智能控制钻孔地质参数测量装置，包括机架、通讯线缆、驱动机构、综合传感器和控制机构；驱动机构包括直流伺服电机、传动齿轮和滚筒，直流伺服电机的转轴上设有电机齿轮，电机齿轮与传动齿轮啮合，传动齿轮与滚筒啮合，直流伺服电机固定在机架上，由导线与控制机构连接，传动齿轮固定在机架上；通讯线缆一端固定缠绕在滚筒上，并与控制机构电气连接，另一端与综合传感器连接。本发明结构简凑、合理；实现数字智能控制钻孔地质参数测量装置，方便操作，快速测量钻孔地质参数，降低劳动强度，提高工作效率；MSP430F5529单片机利用分段式PID控制算法控制直流伺服电机，提升、下放传感器精准，保证钻孔地质参数测量的顺利进行，提高测量数据的准确性。

Description

一种智能控制钻孔地质参数测量装置
技术领域
本发明涉及地质钻孔参数测量设备，具体说是一种智能控制钻孔地质参数测量装置。
背景技术
钻探是岩土工程勘察最常用的勘探手段。钻探具有突出的优点：能直接观察岩芯和取样，勘探精度高；能提供做原位测试和监测工作，最大限度地发挥综合效益；勘探深度大，效率高。钻孔地质参数测量是钻探的关键技术之一，钻孔地质参数测量装置的可靠性和准确性是获取精确地质参数的重要保障。
中国实用新型专利《数字式全景钻孔摄像装置》（ZL98232288.7）公开了一种用于钻孔内对地质现象进行探测的数字式全景钻孔摄像装置，它由探头、深度脉冲发生器、绞车、图像卡、计算机系统组成，探头中的反射镜制成圆锥型并截头，圆锥型反光镜的中心钻孔，探头中罗盘的指北针表面涂上一层不反光材料，罗盘的指南针表面涂上一层反光材料，全景图像和罗盘方位图像合并通过电缆进入计算机。存在的缺陷是该装置利用井下电视来观察钻孔内部情况时采用手动绞车进行数据传输电缆的下放和收取，在下放的过程中视频图像的传输质量很大程度取决于操作绞车的工作人员的经验，手摇绞车速度过快或过慢都会造成图像的拼接错位，使得测试失败；设备需要较多人工操作，体积大，费时费力，实时性不高，特别是当测量深度较大时，人工转动绞车劳动强度大，工作效率低，影响钻探的顺利进行。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种智能控制钻孔地质参数测量装置，方便现场操作，快速测量各种钻孔地质参数，降低劳动强度，提高工作效率，保证钻探的顺利进行，提高测量数据的准确性。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种智能控制钻孔地质参数测量装置，包括机架、通讯线缆、驱动机构、综合传感器和控制机构；驱动机构包括直流伺服电机、传动齿轮和滚筒，直流伺服电机的转轴上设有电机齿轮，电机齿轮与传动齿轮啮合，传动齿轮与滚筒啮合，直流伺服电机固定在机架上，由导线与控制机构连接，传动齿轮固定在机架上；通讯线缆一端固定缠绕在滚筒上，并与控制机构电气连接，另一端与综合传感器连接。
工作原理：上述装置使用时，综合传感器通过通讯线缆悬挂地质钻孔的上方，滚筒在直流伺服电机的带动下，自动卷起和下放通讯线缆和综合传感器，以测量钻孔的深度、温度和水压，拍摄钻孔内壁岩层图像，由通讯线缆将测量数据信号传输到控制机构的显示屏上。上述控制机构设有直流电源和显示屏。
本申请综合传感器为可以传感深度、温度、水压，并具有拍摄等功能的传感器，就综合传感器而言属于现有技术中的市售产品。
所述的机架包括水平底座、立柱、横梁和托架；水平底座为方形框架；立柱有两根，分别设在水平底座相对两边的中线上、且垂直于水平底座；横梁上设有安装孔，且位于立柱顶部；托架设在横梁下方，且其两端垂直固定在立柱上，托架设电机安装孔；控制机构通过安装孔安装在横梁上；直流伺服电机通过电机安装孔安装在托架上，传动齿轮设在直流伺服电机正对的立柱上；滚筒设在水平底座与托架之间。这样结构紧凑、使用方便。
上述与直流伺服电机正对的立柱指直流伺服电机设有转轴的一端正对的立柱。
托架下方的立柱上对设通孔，通孔中心连线与托架平行；滚筒由圆柱形筒体和贯穿圆柱形筒体的转轴构成，转轴两端装入立柱的通孔中；滚筒传动侧设有传动齿轮啮合的齿轮。这样便于稳定的传动。
圆柱形筒体中部设一缺口，通讯线缆由缺口进入圆柱形筒体内部；转轴头部设转接头，通讯线缆与转接头连接，控制机构由导线与转接头连接。
这样可将信号输入控制机构中，实现与综合传感器的通讯。
所述圆柱形筒体无齿轮端所对应的立柱上设滚轮手动刹车。这样可手动控制滚筒。
所述机架还包括斜撑杆，斜撑杆一端与立柱连接，另一端与水平底座连接。这样进一步提高了机架的稳固性。
斜撑杆上设存放筒。这样便于综合传感器的存放。上述综合传感器可以为现有技术中的各种传感器。
所述立柱上设有能带动传动齿轮的手摇把。以备应急使用。传动齿轮式在的立柱上设有通孔，手摇把与通孔、传动齿轮相配合，即通过摇动把手能带动传动齿轮转动，从而防止电源断电或电机不工作时，可以采用手动方式摇起通讯线缆。
横梁的两端设把手；水平底座底部的四个角处分别设有滚轮。
优选，所述的综合传感器与控制盒电气连接，当设定传感器的测量深度后，程序判断当前传感器深度与设定深度的差值是否大于一米；如果差值大于一米，则设定电机以允许的最高转速运行，传感器快速向设定深度靠近；当差值小于一米后，切换为分段式PID控制算法，对转速进行快速准确的精细调整，精确地达到指定的深度。
优选，所述的控制机构由直流伺服电机驱动器、3.5英寸显示屏、按键键盘、MSP430F5529单片机和12000mAh锂电池电气连接构成，集装在控制盒内，控制盒固定在横梁上；控制盒上设透明的亚克力盒盖，盒盖紧扣在盒体上。这样密封效果好，既方便观察显示屏上的数据，又能保护盒体内的器件。
当需要测量某一个深度的岩层参数时，在控制盒内设置好参数，启动直流伺服电机，通过齿轮带动滚筒旋转，在钻井中下放通讯线缆及传感器，到达要求深度时，电机停止并锁定，启动传感器进行数据测量，传感器测量的数据上传到控制盒内主控单元，进行存储；当工作完毕之后，反向启动电机，将通讯线缆缠绕在滚筒上，传感器被提升上来。
本发明未提及的技术均为现有技术。
有益效果：本发明与现有技术相比，优点是构思新颖，结构简凑、合理；实现数字智能控制钻孔地质参数测量装置，方便现场操作，快速测量钻孔地质参数，降低劳动强度，提高工作效率；MSP430F5529单片机利用分段式PID控制算法控制直流伺服电机，提升、下放传感器精准，保证钻探的顺利进行，提高测量数据的准确性。
附图说明
图1是智能控制钻孔地质参数测量装置的立体图；
图2是图1的侧视图；
图3是本发明的单片机程序控制流程图；
图中：1-把手，2-横梁，3-托架，4-电机齿轮，5-传动齿轮，6-直流伺服电机，7-滚筒，8-按键键盘，9-盒盖，10-显示屏，11-斜撑杆，12-转接头，13-立柱，14-底座，15-存放筒，16-手摇把，17-滚轮，18-缺口，19-手动刹车。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图所示的智能控制钻孔地质参数测量装置，包括机架、通讯线缆、驱动机构、综合传感器和控制机构；驱动机构包括直流伺服电机6、传动齿轮5和滚筒7，直流伺服电机6的转轴上设有电机齿轮4，电机齿轮4与传动齿轮5啮合，传动齿轮5与滚筒7啮合，直流伺服电机6固定在机架上，由导线与控制机构连接；通讯线缆一端固定缠绕在滚筒7上，并与控制机构电气连接，另一端与综合传感器连接；
所述的机架包括水平底座14、立柱13、横梁2和托架3；水平底座14为方形框架；立柱13有两根，分别设在水平底座14相对两边的中线上、且垂直于水平底座14；横梁2上设有安装孔，且位于立柱13顶部；托架3设在横梁2下方，且其两端垂直固定在立柱13上，托架3设电机安装孔；控制机构通过安装孔安装在横梁2上；直流伺服电机6通过电机安装孔安装在托架3上，传动齿轮5设在直流伺服电机6正对的立柱13上；滚筒7设在水平底座14与托架3之间；
托架3下方的立柱13上对设通孔，通孔中心连线与托架3平行；滚筒7由圆柱形筒体和贯穿圆柱形筒体的转轴构成，转轴两端装入立柱13的通孔中；滚筒7传动侧设有传动齿轮5啮合的齿轮；
圆柱形筒体中部设一缺口18，通讯线缆由缺口18进入圆柱形筒体内部；转轴头部设转接头12，通讯线缆与转接头12连接，控制机构由导线与转接头12连接；圆柱形筒体无齿轮端所对应的立柱13上设滚轮17手动刹车19。
机架还包括斜撑杆11，斜撑杆11一端与立柱13连接，另一端与水平底座14连接；斜撑杆11上设存放筒15；所述立柱13上设有能带动传动齿轮5的手摇把16；横梁2的两端设把手1；水平底座14底部的四个角处分别设有滚轮17。
控制机构由直流伺服电机6驱动器、3.5英寸显示屏10、按键键盘8、MSP430F5529单片机和12000mAh锂电池电气连接构成，并集装在控制盒内，控制盒固定在横梁2上；控制盒上设透明的亚克力盒盖9，盒盖9紧扣在盒体上。
使用时，综合传感器通过通讯线缆悬挂地质钻孔的上方，滚筒7在直流伺服电机6的带动下，自动卷起和下放通讯线缆和综合传感器，以测量钻孔的深度、温度和水压，拍摄钻孔内壁岩层图像，由通讯线缆将测量数据信号传输到控制机构的显示屏10上。
综合传感器与控制盒电气连接，当设定传感器的测量深度后，程序判断当前传感器深度与设定深度的差值是否大于一米；如果差值大于一米，则设定电机以允许的最高转速运行，传感器快速向设定深度靠近；当差值小于一米后，切换为分段式PID控制算法，对转速进行快速准确的精细调整，精确地达到指定的深度。

Claims (9)

1.一种智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：包括机架、通讯线缆、驱动机构、综合传感器和控制机构；驱动机构包括直流伺服电机(6)、传动齿轮(5)和滚筒(7)，直流伺服电机(6)的转轴上设有电机齿轮(4)，电机齿轮(4)与传动齿轮(5)啮合，传动齿轮(5)与滚筒(7)啮合，直流伺服电机(6)固定在机架上，由导线与控制机构连接，传动齿轮(5)固定在机架上；通讯线缆一端固定缠绕在滚筒(7)上，并与控制机构电气连接，另一端与综合传感器连接；所述的机架包括水平底座(14)、立柱(13)、横梁(2)和托架(3)；水平底座(14)为方形框架；立柱(13)有两根，分别设在水平底座(14)相对两边的中线上、且垂直于水平底座(14)；横梁(2)上设有安装孔，且位于立柱(13)顶部；托架(3)设在横梁(2)下方，且其两端垂直固定在立柱(13)上，托架(3)设电机安装孔；控制机构通过安装孔安装在横梁(2)上；直流伺服电机(6)通过电机安装孔安装在托架(3)上，传动齿轮(5)设在直流伺服电机(6)正对的立柱(13)上；滚筒(7)设在水平底座(14)与托架(3)之间。
2.如权利要求1所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：托架(3)下方的立柱(13)上对设通孔，通孔中心连线与托架(3)平行；滚筒(7)由圆柱形筒体和贯穿圆柱形筒体的转轴构成，转轴两端装入立柱(13)的通孔中；滚筒(7)传动侧设有与传动齿轮(5)啮合的齿轮。
3.如权利要求2所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：圆柱形筒体中部设一缺口(18)，通讯线缆由缺口(18)进入圆柱形筒体内部；转轴头部设转接头(12)，通讯线缆与转接头(12)连接，控制机构由导线与转接头(12)连接。
4.如权利要求3所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：所述圆柱形筒体无齿轮端所对应的立柱(13)上设滚轮(17)手动刹车(19)。
5.如权利要求1-4任意一项所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：所述机架还包括斜撑杆(11)，斜撑杆(11)一端与立柱(13)连接，另一端与水平底座(14)连接。
6.如权利要求5所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：斜撑杆(11)上设存放筒(15)。
7.如权利要求1-4任意一项所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：所述立柱(13)上设有能带动传动齿轮(5)的手摇把(16)。
8.如权利要求1-4任意一项所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：横梁(2)的两端设把手(1)；水平底座(14)底部的四个角处分别设有滚轮。
9.如权利要求1-4任意一项所述的智能控制钻孔地质参数测量装置，其特征在于：所述的控制机构由直流伺服电机(6)驱动器、3.5英寸显示屏(10)、按键键盘(8)、MSP430F5529单片机和12000mAh锂电池电气连接构成，并集装在控制盒内，控制盒固定在横梁(2)上；控制盒上设透明的亚克力盒盖(9)，盒盖(9)紧扣在盒体上。
CN201410391692.7A 2014-08-11 2014-08-11 一种智能控制钻孔地质参数测量装置 Expired - Fee Related CN104153762B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410391692.7A CN104153762B (zh) 2014-08-11 2014-08-11 一种智能控制钻孔地质参数测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410391692.7A CN104153762B (zh) 2014-08-11 2014-08-11 一种智能控制钻孔地质参数测量装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104153762A CN104153762A (zh) 2014-11-19
CN104153762B true CN104153762B (zh) 2016-08-31

Family

ID=51879373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410391692.7A Expired - Fee Related CN104153762B (zh) 2014-08-11 2014-08-11 一种智能控制钻孔地质参数测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104153762B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105422088B (zh) * 2015-11-11 2020-02-07 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种煤矿巷道地质参数在线监测系统
WO2018102928A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Mackie David Lorne Downhole depth measuring apparatus
CN110231456B (zh) * 2019-06-17 2024-10-11 中铁第四勘察设计院集团有限公司 测量装置
WO2024192216A1 (en) 2023-03-15 2024-09-19 Horizontal Wireline Services, Llc System and method for automatic depth positioning of wire conveyed operations

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201367896Y (zh) * 2009-01-09 2009-12-23 马顺元 测井绞车智能安全控制系统
CN202499674U (zh) * 2012-01-17 2012-10-24 大庆市联盛科技有限公司 双滚筒联动数控绞车
CN202542760U (zh) * 2012-03-31 2012-11-21 重庆地质仪器厂 一种测井绞车
CN202707039U (zh) * 2012-07-20 2013-01-30 长江勘测规划设计研究有限责任公司 一种高精度智能双核井深测量装置
CN202731888U (zh) * 2012-07-18 2013-02-13 武汉岩海工程技术有限公司 一种可实现钻孔三维成像的检测装置
CN102951569A (zh) * 2012-09-03 2013-03-06 南阳二机石油装备(集团)有限公司 滚筒自动排绳控制装置
CN203066958U (zh) * 2013-01-27 2013-07-17 西安科技大学 一种钻孔探测成像系统
CN103628861A (zh) * 2013-12-09 2014-03-12 岳阳奥成科技有限公司 一种智能钻孔电视成像仪
CN203584407U (zh) * 2013-12-04 2014-05-07 贵州中建建筑科研设计院有限公司 一种设有防卡结构的孔内电视摄像探头

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9133676B2 (en) * 2011-12-27 2015-09-15 Schlumberger Technology Corporation Reducing axial wave reflections and identifying sticking in wireline cables
US9879487B2 (en) * 2013-02-04 2018-01-30 Key Energy Services, Llc Sandline spooling measurement and control system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201367896Y (zh) * 2009-01-09 2009-12-23 马顺元 测井绞车智能安全控制系统
CN202499674U (zh) * 2012-01-17 2012-10-24 大庆市联盛科技有限公司 双滚筒联动数控绞车
CN202542760U (zh) * 2012-03-31 2012-11-21 重庆地质仪器厂 一种测井绞车
CN202731888U (zh) * 2012-07-18 2013-02-13 武汉岩海工程技术有限公司 一种可实现钻孔三维成像的检测装置
CN202707039U (zh) * 2012-07-20 2013-01-30 长江勘测规划设计研究有限责任公司 一种高精度智能双核井深测量装置
CN102951569A (zh) * 2012-09-03 2013-03-06 南阳二机石油装备(集团)有限公司 滚筒自动排绳控制装置
CN203066958U (zh) * 2013-01-27 2013-07-17 西安科技大学 一种钻孔探测成像系统
CN203584407U (zh) * 2013-12-04 2014-05-07 贵州中建建筑科研设计院有限公司 一种设有防卡结构的孔内电视摄像探头
CN103628861A (zh) * 2013-12-09 2014-03-12 岳阳奥成科技有限公司 一种智能钻孔电视成像仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN104153762A (zh) 2014-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104153762B (zh) 一种智能控制钻孔地质参数测量装置
CN109374847B (zh) 一种浮力补偿式多参数垂向水质数据自动采集装置及使用方法
CN205936594U (zh) 一种三维地质数据采集与传输的便携装置
CN103912281B (zh) 一种隧道检修车与检测方法
CN103628861A (zh) 一种智能钻孔电视成像仪
CN212539723U (zh) 一种环境地质勘察用取样装置
CN110988290A (zh) 一种应用于污水处理的水下监测系统
CN106769213A (zh) 一种底泥取样机器人
CN106742005A (zh) 一种电力巡线用光电吊舱及无人直升机
CN204057820U (zh) 绞车控制装置
CN109374848A (zh) 一种数据智能反馈垂向水质数据手动采集装置及使用方法
CN110296858A (zh) 一种淤泥及淤泥质土样采集取样装置
CN209689978U (zh) 一种水文工程地质用地下水采集装置
CN203655270U (zh) 一种智能钻孔电视成像仪
CN117491089A (zh) 一种基于大数据的水样采样处理系统及其使用方法
CN205941360U (zh) 一种海水透明度测量装置
CN107907658A (zh) 一种多功能地质勘探机器人
CN201225897Y (zh) 冰下仪器可变角度的承载布放装置
CN205665039U (zh) 一种地理信息采集测量装置
CN214749093U (zh) 一种地表水水样采集装置
CN107632550B (zh) 一种悬浮物搅拌过滤浓缩采集控制系统及方法
CN107063740B (zh) 一种原状土柱取样器及其取样方法
CN203685161U (zh) 一种用于电力勘测的全景钻孔图像获取系统
CN206274268U (zh) 一种智能化立体式全天候林木种植监控系统
CN214583997U (zh) 一种启动器拉盘疲劳试验机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160831

Termination date: 20190811