CN104481497A - 一种煤矿钻机的无线通讯方法及装置 - Google Patents

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency

Abstract

本发明公开了一种煤矿钻机的无线通讯方法及装置。煤矿钻机的井底钻杆内设有井下仪器，井口设有井口仪器，井下仪器与井口仪器之间经按预定规律变化的光信号实现远程无线通讯，以克服现有电磁原理的无线通讯方式不适用煤矿钻机的技术问题。本发明通过简单光电传输有效的解决了现有电磁原理的无线通讯方式不能用于煤矿钻机的技术问题，实现了煤矿钻机的无线通讯。避免了有线通讯的麻烦。本发明结构简单，可适用于煤矿钻机的钻杆中心有吹风或注水通道的情况下，通讯距离小于200米的通讯。

Description

一种煤矿钻机的无线通讯方法及装置
技术领域
本发明涉及一种煤矿钻机的无线通讯方法及装置，属于煤矿工具技术领域。
背景技术
为提高煤矿钻排水孔和瓦斯排放孔的智能化程度，需要在钻头附近安装相应的检测仪器。由于钻杆之间通过螺纹连接，并且各节钻杆需随钻孔深度的增加逐级连接，不能一次性连接成功，不方便在钻杆内穿入通讯电缆。钻杆工作过程中需要转动，也无法做到在钻杆外面布置通讯电缆而不损坏。钻杆的材质通常为工具钢、碳素钢等，具有导磁性，电磁原理的无线通讯方式也不适用。如果对钻杆进行特殊改造，成本过高，不满足煤矿要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种煤矿钻机的无线通讯方法及装置，以解决煤矿钻孔时钻头附近的仪器与钻机位置的通讯问题，从而克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种煤矿钻机的无线通讯方法为，包括在煤矿钻机的井底钻杆内设有井下仪器，井口设有井口仪器，井下仪器与井口仪器之间经按预定规律变化的光信号实现远程无线通讯，以克服现有电磁原理的无线通讯方式不适用煤矿钻机的技术问题。
前述无线通讯方法中，所述井下仪器与井口仪器之间经按预定规律变化的光信号实现远程无线通讯是：在底部钻杆内安装井底发光管和井底光电管，同时在顶部的钻杆内安装井口发光管和井口光电管，通过井口发光管将井口仪器的指令电信号转换成指令光信号，指令光信号被井底光电管接收后再转换成指令电信号传送给井下仪器；通过井底发光管将井下仪器的反馈电信号转换成反馈光信号，反馈光信号被井口光电管接收后再转换成反馈电信号传送给井口仪器。
前述无线通讯方法中，所述井口发光管和井底光电管上设有聚光杯，以延长光信号的传输距离。
前述无线通讯方法中，所述井口和井底的发光管和光电管，以及发光管上的聚光杯均封装在钢化玻璃罩内，可对发光管和光电管形成保护。
前述无线通讯方法中，所述发光管采用CREE XML2-T6 LED二极管。
前述无线通讯方法中，所述光电管采用PN结硅光电二极管。
前述无线通讯方法中，所述光信号采用二进制编码传输，发光管亮代表二进制的1，发光管灭代表二进制的0。
前述无线通讯方法中，所述二进制编码传输的波特率为56k bps。
按上述方法构建的本发明的一种煤矿钻机的无线通讯装置为，该装置包括设在井口的钻机，钻机经一组钻杆与井底的钻头连接；与钻机连接的钻杆内设有井口仪器，与钻头连接的钻杆内设有井下仪器；井口仪器下方设有井口发光管和井口光电管；井下仪器上方设有井底发光管和井底光电管。
前述无线通讯装置中，井口发光管和井底发光管上设有聚光杯；井口的发光管和光电管，以及井底的发光管和光电管外设有钢化玻璃罩。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明通过简单光电传输有效的解决了现有电磁原理的无线通讯方式不能用于煤矿钻机的技术问题，实现了煤矿钻机的无线通讯。避免了有线通讯的麻烦。本发明结构简单，可适用于煤矿钻机的钻杆中心有吹风或注水通道的情况下，环境压力为常压，通讯距离小于200米的通讯。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中井底光电组件的示意图。
附图中的标记为：1-钻机，2-钻杆，3-钻头，4-井口仪器，5-井下仪器，6-井口发光管，7-井口光电管，8-井底发光管，9-井底光电管，10-聚光杯，11-钢化玻璃罩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
实施例
本发明的一种煤矿钻机的无线通讯方法为，如图1所示，该方法包括在煤矿钻机的井底钻杆2内设有井下仪器5，在井口设有井口仪器4，井下仪器5与井口仪器4之间经按预定规律变化的光信号实现远程无线通讯，以克服现有电磁原理的无线通讯方式不适用煤矿钻机的技术问题。井下仪器5与井口仪器4之间经按预定规律变化的光信号实现远程无线通讯是：在底部钻杆内安装井底发光管8和井底光电管9，同时在顶部的钻杆内安装井口发光管6和井口光电管7，通过井口发光管6将井口仪器4的指令电信号转换成指令光信号，指令光信号被井底光电管9接收后再转换成指令电信号传送给井下仪器5；通过井底发光管8将井下仪器5的反馈电信号转换成反馈光信号，反馈光信号被井口光电管9接收后再转换成反馈电信号传送给井口仪器4。井口发光管6和井底发光管8上设有聚光杯10，以延长光信号的传输距离。井口和井底的发光管和光电管，以及发光管上的聚光杯10均封装在钢化玻璃罩11内，可对发光管和光电管形成保护。发光管采用CREE XML2-T6 LED二极管。光电管采用PN结硅光电二极管。光信号采用二进制编码传输，发光管亮代表二进制的1，发光管灭代表二进制的0。二进制编码传输的波特率为56k bps。
按上述方法构建的本发明的一种煤矿钻机的无线通讯装置的结构示意图如图1所示，该装置包括设在井口的钻机1，钻机1经一组钻杆2与井底的钻头3连接；与钻机1连接的钻杆2内设有井口仪器4，与钻头3连接的钻杆2内设有井下仪器5；井口仪器4下方设有井口发光管6和井口光电管7；井下仪器5上方设有井底发光管8和井底光电管9。井口发光管6和井底发光管8上设有聚光杯10；并在井口的发光管和光电管、以及井底的发光管和光电管外分别安装上钢化玻璃罩11，使该钢化玻璃罩11只是一层外壳，不要将发光管、光电管周围空间填满即成。

Claims (10)

1. 一种煤矿钻机的无线通讯方法，包括在煤矿钻机的井底钻杆内设有井下仪器，在井口设有井口仪器，其特征在于：井下仪器与井口仪器之间经按预定规律变化的光信号实现远程无线通讯，以克服现有电磁原理的无线通讯方式不适用煤矿钻机的技术问题。
2.根据权利要求1所述煤矿钻机的无线通讯方法，其特征在于：所述井下仪器与井口仪器之间经按预定规律变化的光信号实现远程无线通讯是：在底部钻杆内安装井底发光管和井底光电管，同时在顶部的钻杆内安装井口发光管和井口光电管，通过井口发光管将井口仪器的指令电信号转换成指令光信号，指令光信号被井底光电管接收后再转换成指令电信号传送给井下仪器；通过井底发光管将井下仪器的反馈电信号转换成反馈光信号，反馈光信号被井口光电管接收后再转换成反馈电信号传送给井口仪器。
3.根据权利要求2所述煤矿钻机的无线通讯方法，其特征在于：所述井口发光管和井底发光管上设有聚光杯，以延长光信号的传输距离。
4.根据权利要求3所述煤矿钻机的无线通讯方法，其特征在于：所述井口和井底的发光管和光电管，以及发光管上的聚光杯均封装在钢化玻璃罩内，可对发光管和光电管形成保护。
5.根据权利要求3所述煤矿钻机的无线通讯方法，其特征在于：所述发光管采用CREE XML2-T6 LED二极管。
6.根据权利要求2所述煤矿钻机的无线通讯方法，其特征在于：所述光电管采用PN结硅光电二极管。
7.根据权利要求2所述煤矿钻机的无线通讯方法，其特征在于：所述光信号采用二进制编码传输，发光管亮代表二进制的1，发光管灭代表二进制的0。
8.根据权利要求7所述煤矿钻机的无线通讯方法，其特征在于：所述二进制编码传输的波特率为56k bps。
9.一种按权利要求1～8任一权利要求所述方法构建的煤矿钻机的无线通讯装置，包括设在井口的钻机（1），钻机（1）经一组钻杆（2）与井底的钻头（3）连接；与钻机（1）连接的钻杆（2）内设有井口仪器（4），与钻头（3）连接的钻杆（2）内设有井下仪器（5）；其特征在于：井口仪器（4）下方设有井口发光管（6）和井口光电管（7）；井下仪器（5）上方设有井底发光管（8）和井底光电管（9）。
10.根据权利要求9所述煤矿钻机的无线通讯装置，其特征在于：井口发光管（6）和井底发光管（8）上设有聚光杯（10）；井口的发光管和光电管，以及井底的发光管和光电管外设有钢化玻璃罩（11）。
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