CN109322658B - 一种钻孔深度测量设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻孔深度测量设备及方法，包括：压力传感器、处理器、主控电路、通讯模块、供电模块和外壳，其中；压力传感器与处理器及过流管路连接，用于检测过流管路中的压力变化值，并将压力变化值转变为电信号；处理器与主控电路连接，用于根据电信号实时获取钻孔深度的数据信息；主控电路与通讯模块和供电模块连接，用于将数据信息传输到通讯模块；通讯模块用于将数据信息发送到显示设备，以指示显示设备显示钻孔深度的数据信息。供电模块设置在外壳的内部，用于为钻孔深度测量设备提供所需的电能；外壳与过流管路连接，用于保护各个元器件。通过以上技术方案，实现了在钻孔时，能够进行同步且准确地测量钻孔深度数据的目的。

Description

一种钻孔深度测量设备及方法

技术领域

本发明涉及井下钻孔深度同步测量技术领域，具体涉及一种钻孔深度测量设备及方法。

背景技术

随着矿山井下钻孔技术的发展，对于钻孔深度的测量方法也变得逐渐成熟，在矿山井下的作业中，对于测量技术的精准度和工作量都有很严格的要求，因为会直接关系到工程项目的安全和质量问题。

在现有技术中，对于钻孔深度的测量方法一般可以分为两类：其一，根据钻杆等长的特点，随钻孔钻进的同时，人工计算钻杆的数量，测量钻孔的深度；该方法的人为因素影响较大，可信度较低。其二，在钻孔完成后，取出钻杆，通过使用测量装置二次深入钻孔中对钻孔的深度进行测量，这种方法在取出钻杆的过程中容易出现塌孔的现象，造成测量结果的不准确；在钻杆的尾部设置回波感应器，利用波的反射原理，对钻孔深度进行测量。这种方法不仅工作量大，而且测得的结果误差较大。

综上所述，现有技术中的测量方法均无法实现随着钻孔的进行，同步测量钻孔的深度，所得测量结果的精准度低，且测量工作量大。

发明内容

有鉴于此，提供一种钻孔深度测量设备及方法，以解决现有技术中，钻孔的同时，无法同步测量钻孔深度且测量精准度低的问题。

本发明采用如下技术方案：

一方面，采用一种钻孔深度测量设备，包括：压力传感器、处理器、主控电路、通讯模块、供电模块和外壳，其中；压力传感器与处理器及过流管路连接，用于检测过流管路中的压力变化值，并将压力变化值转变为电信号；处理器与主控电路连接，用于根据电信号实时获取钻孔深度的数据信息；主控电路与通讯模块和供电模块连接，用于将数据信息传输到通讯模块；通讯模块用于将数据信息发送到显示设备，以指示显示设备显示钻孔深度的数据信息；供电模块设置在外壳的内部，用于为钻孔深度测量设备提供所需的电能；外壳与过流管路连接，用于保护各个元器件。

进一步的，压力变化值为钻孔循环液经过过流管路时产生的压力变化值。

进一步的，电信号呈周期性变化。

进一步的，电信号的变化周期与钻杆的数量相对应。

进一步的，钻杆的长度均相同。

进一步的，通讯模块包括无线通讯模块。

进一步的，显示设备包括电脑显示屏和手机屏幕。

进一步的，钻孔深度测量设备设置在钻机上。

另一方面，采用一种钻孔深度测量方法，该方法包括：接收电信号，其中，电信号由压力传感器检测过流管路中的压力变化值转变产生的；根据电信号实时获取钻孔深度的数据信息；将数据信息通过通讯模块发送到显示设备，以指示显示设备显示钻孔深度的数据信息。

进一步的，在接收电信号之前，还包括：建立压力传感器和处理器的通信连接。

本发明采用以上技术方案，通过将压力传感器与处理器及过流管路连接，能够实现检测过流管路中压力变化值的目的，并将压力变化值转变为电信号，便于进行计算；将处理器与主控电路连接，能够根据电信号的变化规律，对电信号进行实时处理，并获取钻孔深度的数据信息；将主控电路与通讯模块连接，可以将所得的处理结果通过主控电路传输给通讯模块；并通过通讯模块将钻孔深度的数据信息发送到显示设备，以便用户更加直观的观察测量结果；通过在外壳的内部设置供电模块，能够为钻孔深度测量设备提供所需的电能；而将外壳设置在过流管路的表面，可以保护各个元器件不被损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种钻孔深度测量设备内部模块的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种钻孔深度测量设备设置位置的结构示意图；

图3是本发明实施例中提供的一种钻孔深度测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

首先对本发明提供的一种钻孔深度测量设备及方法所适用的情况进行说明，在现有技术中，对于钻孔深度的测量，最普遍的方法就是利用钻杆等长的特点，通过人工计算钻机钻进钻杆的数量来计算钻孔的深度，该方法的工作量大、可信度低，且测量结果存在较大的误差。而本发明所提供的一种钻孔深度测量设备及方法，能够实现在钻孔的同时，同步测量钻孔的深度的目的；此外，通过使用本发明中的一种钻孔深度测量设备及方法，将测得的钻孔深度的数据信息，结合钻孔测斜仪同步测得的倾角、方位角数据信息，最终能够得到钻孔的实际轨迹数据。

实施例一

图1是本发明实施例提供的一种钻孔深度测量设备内部模块的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种钻孔深度测量设备设置位置的结构示意图；如图1、2所示，该测量设备包括：压力传感器110、处理器120、主控电路130、通讯模块140、供电模块150和外壳160。

其中；压力传感器110与处理器120及过流管路170连接，用于检测过流管路170中的压力变化值，并将压力变化值转变为电信号；处理器120与主控电路130连接，用于根据电信号实时获取钻孔深度的数据信息；主控电路130与通讯模块140和供电模块150连接，用于将数据信息传输到通讯模块140；通讯模块140用于将数据信息发送到显示设备，以指示显示设备显示钻孔深度的数据信息；供电模块150设置在外壳160的内部，用于为钻孔深度测量设备提供所需的电能；外壳160与过流管路连接，用于保护各个元器件。

具体的，钻机通过钻头在钻孔时，将钻杆依次打入孔中，通过计算钻杆的数量得出钻孔的深度数据信息，钻机在工作时，钻孔循环液经过过流管路170，对钻孔通道进行清洁和降温，同时钻机将钻杆打入孔中。当更换或连接钻杆时，过流管路170中的钻孔循环液被截止，此时过流管路170中的压力值较小且处于稳定状态；当钻机钻杆时，钻孔循环液被接通，此时过流管路170中的压力值处于较高的状态，每钻进一根钻杆，过流管路170中的压力值就会产生一个循环变化值。

因此，如图1和图2所示的结构示意图，将压力传感器110与过流管路170连接，可以检测过流管路170中的压力变化值，再将该压力变化值转换成电信号，便于对该电信号进行处理计算。将处理器120与压力传感器110连接，对压力传感器110产生的电信号进行处理，每钻进一根钻杆处理器120便记录一组电信号的数据信息，当钻孔工作完成时，根据最终钻杆的数量得出钻孔的深度，在一个具体的例子中，例如当钻杆的数量为10根，每根钻杆长度为100cm，则钻孔的深度为10m。

主控电路130将处理器120计算的结果传输到通讯模块140，由通讯模块140将测得的钻孔深度和钻孔的实际轨迹的数据信息发送到显示设备上，便于用户更加直观的了解钻孔深度的具体信息。此外，根据钻孔测斜仪同步测得的倾角、方位角等数据信息，能够得到钻孔的实际轨迹数据。在钻孔深度测量设备内部设置供电模块150，该供电模块150可以是电池组，也可以是外部接入式电源。在本实施例中，例如采用蓄电池进行供电，可以保证设备在工作时有足够的电能，避免在测量数据时由于电量不足检测不到数据信息。而将外壳160设置在过流管路170表面，在钻机钻孔时，可以保护钻孔深度测量设备不被损坏延长使用寿命。

本发明采用以上技术方案，通过将压力传感器110与处理器120及过流管路170连接，能够实现检测过流管路170中压力变化值的目的，并将压力变化值转变为电信号，便于进行计算；将处理器120与主控电路130连接，能够根据电信号的变化规律，对电信号进行实时处理，并获取钻孔深度的数据信息；将主控电路130与通讯模块140连接，可以将所得的处理结果通过主控电路130传输给通讯模块140；并通过通讯模块140将钻孔深度的数据信息发送到显示设备，以便用户更加直观的观察测量结果；通过在外壳160的内部设置供电模块150，能够为钻孔深度测量设备提供所需的电能；而将外壳160设置在过流管路170的表面，可以保护各个元器件不被损坏。

进一步的，压力变化值为钻孔循环液经过过流管路170时产生的压力变化值。具体的，在本实施例中，压力传感器110与过流管路170连接，钻机在钻孔时，钻孔循环液经过过流管路170内部，因此压力传感器110检测的是钻孔循环液经过过流管路170时的压力变化值。此外，在实际应用过程中，在钻机进行钻孔时，除了将压力传感器110与过流管路170连接，通过检测过流管路170中的压力变化值来计算钻孔的深度信息之外，还可以根据钻机在工作时的其他信息检测，其中，该信息可以是钻机液压系统的压力变化值，钻机的电机驱动电压、电流或功率变化信息。同理，钻机在钻孔时，会对钻杆施加一个压力，每钻进一根钻杆，钻机的液压系统压力值和钻机的电机驱动电压、电流或功率都会随之变化一个数值，因此也可以根据以上数据信息计算钻杆的数量，从而得到钻孔的深度数据。综合以上信息，可以使得测量结果更加的精确。

可选的，电信号呈周期性变化。具体的，由于电信号为钻孔循环液的压力变化值，钻机在钻孔时，每钻进一根钻杆，该钻孔循环液的压力值变化一次，因此，根据钻杆等长的特点，压力传感器110产生的电信号呈周期性变化，且具有较强的规律性，根据电信号的周期数，能够获得钻杆的数量，并得出钻孔的深度数据。当电信号的变化出现非周期性的情况时(例如，出现非周期的情况可以是钻机工作时钻杆突然卡住或其他意外情况)，可以将该情况下的数据通过特定的软件进行有效的识别处理，保证测量结果的准确性。

可选的，电信号的变化周期与钻杆的数量相对应。具体的，在本实施例中，由于钻机在钻孔时，每钻进一根钻杆，钻孔循环液的压力值就会变化一次，而电信号是由压力传感器110检测过流管路170中的压力变化值产生的，且根据每根钻杆长度都相等的特点，可知电信号的变化周期与钻杆的数量相对应(例如，电信号的周期数为10，则相对应钻杆的数量为10根)，选用长度相同的钻杆，便于根据电信号的周期数计算钻杆的数量，从而得到钻孔的深度。

可选的，通讯模块140包括无线通讯模块。具体的，在本实施例中，通讯模块140将处理器120的计算结果发送到显示设备，其中，通讯模块140可以通过有线方式或无线方式发送数据信息，本实施例中采用的是无线通讯方式。通讯模块140具体可以是WiFi通讯模块，也可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)通讯模块，PLC通讯模块主要通过使用GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)或无线数据终端作为通讯手段，对数据信息进行传输和控制，在本实施例中采用的是WiFi通讯模块，将WiFi通讯模块的发送端设置在钻孔深度测量装置内部，与主控电路130连接用于发送数据信息；将WiFi通讯模块的接收端设置在显示设备上用于接受数据信息，使得数据传输更加方便和快速。

进一步的，显示设备包括电脑显示屏和手机屏幕。具体的，通讯模块140将测得的钻孔深度数据发送到显示设备，通过显示设备将最终的测量结果展示给用户，以便用户更直观清楚地了解测量结果，在本实施例中，显示设备可以采用电脑显示屏，钻孔深度测量设备将最终的测量结果发送到电脑上，通过电脑显示屏显示具体的信息还可以将测量结果的数据信息进行储存和在利用。

可选的，钻孔深度测量设备设置在钻机上。其中，钻机在工作时，通过钻头将钻杆打入钻孔中，同时，钻孔循环液通过过流管路170，对钻孔通道内进行清洁和降温，在本实施例中，如图2所示，压力传感器110检测过流管路170中的压力变化值，因此可以将钻孔深度测量设备设置在过流管路170上，使得压力传感器110检测的数据更精确，得到的结果更准确。此外，还可以将钻孔深度测量设备设置在过流短节上，过流短节用于连接两根过流管路170，将本实施例中的钻孔深度测量设备设置在过流短节上，能够根据实际需求的过流管路170的长度进行连接，使得在拆装时更加的方便。

实施例二

图3是本发明实施例中提供的一种钻孔深度测量方法的流程图，该方法可以由本发明实施例提供的钻孔深度测量设备来执行，该设备可采用软件和/或硬件的方式实现，参考图3，该方法具体可以包括如下步骤：

S210、接收电信号，其中，电信号由压力传感器检测过流管路中的压力变化值转变产生的。

具体的，在本实施例中，压力传感器与过流管路连接，检测过流管路中钻孔循环液的压力变化值，并将压力变化值转换成电信号信息，处理器与压力传感器连接，能够实时接收压力传感器产生的电信号，并执行下一步操作。

S220、根据电信号实时获取钻孔深度的数据信息。

具体的，由于压力传感器产生的电信号具有周期性的变化规律，钻机每钻进一根钻杆，电信号的周期变化一次，且每根钻杆的长度均相等，因此，电信号的周期数表示钻杆的数量，处理器根据电信号的周期规律，对钻杆的数量进行统计，再由每根钻杆的长度信息，计算得出钻孔的深度信息。

S230、将数据信息通过通讯模块发送到显示设备，以指示显示设备显示钻孔深度的数据信息。

具体的，处理器将最终计算得出的钻孔深度数据信息，发送到通讯模块，再由通讯模块将计算结果发送到显示设备，向用户展示最终测得钻孔的深度数据，并对数据进行存储，便于再利用。

在本发明实施例中，将处理器120与压力传感器110连接，钻进在钻孔时，能够将压力传感器110检测到的过流管路中的压力变化值，以电信号的形式实时发送到处理器120，再由处理器120根据电信号的周期性规律(电信号的变化周期与钻杆的数量相对应)计算得出钻孔的具体深度数据，并将计算结果发送到电脑上进行显示和存储再利用。通过本发明采用的技术方案，克服了现有技术中，对钻孔深度的测量结果存在较大误差，且工作量大的缺点，实现了在钻机钻孔的过程中，能够同步测量当前情况下钻孔的深度数据地目的，并且测量结果会更加精确。

进一步的，在接收电信号之前，还包括：建立压力传感器110和处理器120的通信连接。

具体的，当钻孔深度测量设备工作时，处理器120根据电信号的数据信息计算得出测量结果，因此，在处理器120接收压力传感器110产生的电信号之前，首先需要将压力传感器110和处理器120建立通信连接，以保证电信号的数据信息能及时传输到处理器120进行处理。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种钻孔深度测量方法，其特征在于，应用于钻孔深度测量设备：所述钻孔深度测量设备包括：

压力传感器、处理器、主控电路、通讯模块、供电模块和外壳，其中；

所述压力传感器与所述处理器及过流管路连接，用于检测所述过流管路中的压力变化值，并将所述压力变化值转变为电信号；所述压力变化值为钻孔循环液经过所述过流管路时产生的压力变化值；所述电信号呈周期性变化；所述电信号的变化周期与钻杆的数量相对应；所述钻杆的长度均相同；

所述处理器与所述主控电路连接，用于根据所述电信号实时获取钻孔深度的数据信息；

所述主控电路与所述通讯模块和所述供电模块连接，用于将所述数据信息传输到所述通讯模块；

所述通讯模块用于将所述数据信息发送到显示设备，以指示所述显示设备显示所述钻孔深度的数据信息；

所述供电模块设置在所述外壳的内部，用于为所述钻孔深度测量设备提供所需的电能；

所述外壳与所述过流管路连接，用于保护各个元器件；

钻孔深度测量方法包括：

接收电信号；其中，所述压力传感器检测过流管路（170）中的压力变化值，并将压力变化值转变为电信号；钻机通过钻头在钻孔时，将钻杆依次打入孔中，通过计算钻杆的数量得出钻孔的深度数据信息，钻机在工作时，钻孔循环液经过所述过流管路（170），对钻孔通道进行清洁和降温，同时钻机将钻杆打入孔中；当更换或连接钻杆时，所述过流管路（170）中的钻孔循环液被截止，此时所述过流管路（170）中的压力值较小且处于稳定状态；当钻机钻杆时，钻孔循环液被接通，此时所述过流管路（170）中的压力值处于较高的状态，每钻进一根钻杆，所述过流管路（170）中的压力值就会产生一个循环变化值；压力变化值为钻孔循环液经过所述过流管路（170）时产生的压力变化值；所述压力传感器（110）与所述过流管路（170）连接，钻机在钻孔时，钻孔循环液经过所述过流管路（170）内部，所述压力传感器（110）检测的是钻孔循环液经过所述过流管路（170）时的压力变化值；

根据电信号实时获取钻孔深度的数据信息；

其中，所述处理器（120）对所述压力传感器（110）产生的电信号进行处理；电信号的变化周期与钻杆的数量相对应，由于钻机在钻孔时，每钻进一根钻杆，钻孔循环液的压力值就会变化一次，而电信号是由所述压力传感器（110）检测所述过流管路（170）中的压力变化值产生的，且根据每根钻杆长度都相等的特点，可知电信号的变化周期与钻杆的数量相对应，选用长度相同的钻杆，便于根据电信号的周期数计算钻杆的数量，从而得到钻孔的深度；

将数据信息发送到显示设备，以指示显示设备显示钻孔深度的数据信息；

其中，所述通讯模块（140）包括无线通讯模块，所述通讯模块（140）将所述处理器（120）的计算结果发送到显示设备，通过显示设备将钻孔深度的数据信息展示给用户；其中，所述通讯模块（140）通过无线方式发送数据信息。