CN111784803A - 钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统及方法，它包括数据传输储存系统、前端数据录入系统、图像数据采集系统和分析计算系统；数据传输储存系统包括云服务器，以及采用无线路由方式或蓝牙连接方式或有线连接方式建立的各个设备间一对一的数据传递网络；前端数据录入系统包括手持移动终端和数据录入终端；手持移动终端内置信息录入模块，数据录入终端内置用于二维码扫描的识别模块；图像数据采集系统包括岩芯存放架和样张自动生成装置；分析计算系统包括数据分析终端，数据分析终端内置用于长度计算的图像分析程序。该系统解决了现有技术人工劳动强度大、错误率高、效率低的问题，具有高效准确、节省人力的特点。
Description
技术领域
本发明属于工程地质勘察技术领域，特别涉及一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统及方法。
背景技术
程地质勘察作为工程建设的基础环节，其勘察成果质量的优劣将直接影响工程建设的开展、造价及安全。钻孔勘探是工程地质勘察中最常用的勘探手段，地质技术人员通过岩芯地质编录收集相关地质信息。
目前，地质勘探与信息技术不断融合，地质信息成果可以实现无纸化、网络传输及共享、数据库管理等，但最关键的地质信息获取过程，仍需依赖专业地质人员现场鉴定、编录，以保证成果准确真实。钻孔岩芯的采取率、获得率、RQD作为评价勘探取芯质量、目标岩体完整性的关键指标之一，是岩芯地质编录采集的重要内容。实际野外勘探中，有时野外地质人员可能一天需要完成十几个孔、几百米进尺的编录工作，岩芯的采取率、获得率、RQD需要卷尺测量、求和、计算，劳动强度大、效率低。上述现状目前尚无较好解决方法。
有鉴于此，提出一种对现有方法进行改进的，钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统及方法就显得十分必要了。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统及方法，该系统解决了现有技术需要人工对岩芯进行实地测量与计算，劳动强度大、错误率高、效率低的问题，具有高效准确、节省人力的特点。
为实现上述设计，本发明所采用的技术方案是，一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，它包括数据传输储存系统、前端数据录入系统、图像数据采集系统和分析计算系统四部分；数据传输储存系统包括云服务器，以及各个设备间一对一的数据传递网络；数据传递网络采用无线路由方式或蓝牙连接方式或有线连接方式建立；其中前端数据录入系统和分析计算系统均通过互联网与云服务器建立数据输送；前端数据录入系统包括手持移动终端和数据录入终端；手持移动终端内置信息录入模块，数据录入终端内置用于二维码扫描的识别模块；图像数据采集系统包括岩芯存放架和样张自动生成装置；分析计算系统包括不少于一台数据分析终端，数据分析终端内置用于长度计算的图像分析程序。
所述信息录入模块包括基本信息表和相互关系表；基本信息表包括孔号、孔位、孔深、开钻时间、终孔时间和机长；相互关系表包括回次、进尺、孔深和箱底孔深；信息录入模块通过与钻孔设备中的传感器等连接进行数据自动采集填表，或通过施工人员手动输入完成填表；基本信息表和相互关系表通过数据传输储存系统传送至数据录入终端。
所述图像数据采集系统包括岩芯存放架的架体，架体上表面均匀分布有m*n个凹槽用于放置岩芯箱；架体上表面两侧边缘开设有条形凹槽状的滑槽；样张自动生成装置通过滑块与滑槽配合。
所述岩芯箱内存放的岩芯表面粘贴有回次标签，回次标签包括回次编号和存放回次编号及对应回次数据信息的二维码。
所述样张自动生成装置包括“N”型支架，“N”型支架下表面设置有滑块与滑槽卡合，使“N”型支架沿滑槽在架体上方滑动；“N”型支架顶部内置丝杆，丝杆一端与电机连接；丝杆外表面套设有连接块与丝杆螺纹配合；连接块下表面连接有电动推杆，电动推杆下端连接有摄像模组，摄像模组的镜头竖直向下朝向下方的岩芯箱；摄像模组内置无线收发模块与数据录入终端建立数据传输通道。
所述岩芯箱上表面的边缘处连接有条状的比例标尺，比例标尺的长度为一固定值L；比例标尺的颜色为不同于岩芯箱及岩芯颜色的单色。
所述数据分析终端还内置有数据汇总计算模块，数据汇总计算模块包括采取率、获得率和RQD计算程序；图像分析程序将累加的长度数据实时传送到数据汇总计算模块；当长度累加完成后，分别点击采取率、获得率和RQD计算得到岩芯的三率数据；具体计算方式为：采取率为该回次岩芯总长度/回次进尺*100%；获得率为该回次的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%； RQD为该回次的≥10cm的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%。
如上所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统的方法，它包括如下步骤：
S1，操作人员通过手持移动终端填写基本信息表和相互关系表，离开现场后通过数据传输通道将基本信息表和相互关系表录入至数据录入终端；
S2，钻探班组按回次信息摆放同一回次信息的岩芯至相同的岩芯箱，将岩芯箱放置于架体；并根据回次信息在岩芯表面粘贴回次标签；
S3，地质技术人员通过操纵“N”型支架在岩芯存放架的架体上表面移动，使摄像模组依次对准下方的岩芯箱进行多次拍摄；通过电动推杆调整摄像模组的高度，使镜头内只出现一组岩芯箱；将采集的样张传输至数据录入终端；数据录入终端内置的识别模块扫描岩芯表面的回次标签上的二维码，将样张按基本信息表和相互关系表的回次信息整合至不同的回次信息标签下，并上传至云服务器；
S4，通过数据分析终端从云服务器下载相关数据和样张，选择一个回次信息和该回次的一个项目，然后分析计算系统将自动调出该回次信息下所有的样张；随后利用内置的图像分析程序进行长度计算累加，将累加的数据汇入数据汇总计算模块，自动计算得到采取率、获得率和RQD，并将数据上传至云服务器。
所述图像分析程序的具体步骤如下：
S1，比例标尺识别：在图片中自动建立平面坐标系，程序后台通过基于RGB的图像识别算法，识别比例标尺的轮廓并对轮廓线边缘进行锐化处理；
S2，自动换算比例尺：识别比例标尺的轮廓线上在x方向上最大值的像素点坐标（x1，y1）和最小值的像素点坐标（x2，y2），通过绝对值计算得到最大的△x；采用同样的方式得到最大的△y；取△x和△y中较大的一个作为比例标尺的图上长度E；通过（E/L*100%）得到比例尺系数α；
S3，进行画线计算：使用鼠标在图片中的岩芯图像上点击，确定线段的起始点和终点进行自动画线；程序自动计算得到两点间△x和△y绝对值的最大值，将其中较大的一个作为所画线段的图上长度β，并将β/α得到实际岩芯中该段岩芯的实际长度；每次画线操作得到的实际长度实时自动累加到数据表中，得到一个累加长度。
所述步骤中的画线计算为两点画线，操作人员每用鼠标点击图上两个点，即自动生成一个两点间的线段长度，并同时将换算过的实际长度累加到数据表中；步骤和步骤均在程序后台运行，图片上并不出现坐标系和轮廓线。
一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，它包括数据传输储存系统、前端数据录入系统、图像数据采集系统和分析计算系统四部分；数据传输储存系统包括云服务器，以及各个设备间一对一的数据传递网络；数据传递网络采用无线路由方式或蓝牙连接方式或有线连接方式建立；其中前端数据录入系统和分析计算系统均通过互联网与云服务器建立数据输送；前端数据录入系统包括手持移动终端和数据录入终端；手持移动终端内置信息录入模块，数据录入终端内置用于二维码扫描的识别模块；图像数据采集系统包括岩芯存放架和样张自动生成装置；分析计算系统包括不少于一台数据分析终端，数据分析终端内置用于长度计算的图像分析程序。该系统解决了现有技术需要人工对岩芯进行实地测量与计算，劳动强度大、错误率高、效率低的问题，具有高效准确、节省人力的特点。
在优选的方案中，信息录入模块包括基本信息表和相互关系表；基本信息表包括孔号、孔位、孔深、开钻时间、终孔时间和机长；相互关系表包括回次、进尺、孔深和箱底孔深；信息录入模块通过与钻孔设备中的传感器等连接进行数据自动采集填表，或通过施工人员手动输入完成填表；基本信息表和相互关系表通过数据传输储存系统传送至数据录入终端。结构简单，使用时，手持移动终端便于施工人员实时录入数据，且不受制于时间和地点，为数据记录提供了极强的实时性和灵活性，避免了后期再处理现场采集的各项数据重新手动录入的麻烦。
在优选的方案中，图像数据采集系统包括岩芯存放架的架体，架体上表面均匀分布有m*n个凹槽用于放置岩芯箱；架体上表面两侧边缘开设有条形凹槽状的滑槽；样张自动生成装置通过滑块与滑槽配合。
在优选的方案中，岩芯箱内存放的岩芯表面粘贴有回次标签，回次标签包括回次编号和存放回次编号及对应回次数据信息的二维码。结构简单，使用时，传统的喷涂红漆的方式需要人为分辨图片编号来进行分类，效率较低且损害岩芯表面；相比之下，本方案采用在岩芯表面采用粘贴回次编号和二维码的方式，利于后续图像识别模块对采集的岩芯样张进行自动识别分类。
在优选的方案中，样张自动生成装置包括“N”型支架，“N”型支架下表面设置有滑块与滑槽卡合，使“N”型支架沿滑槽在架体上方滑动；“N”型支架顶部内置丝杆，丝杆一端与电机连接；丝杆外表面套设有连接块与丝杆螺纹配合；连接块下表面连接有电动推杆，电动推杆下端连接有摄像模组，摄像模组的镜头竖直向下朝向下方的岩芯箱；摄像模组内置无线收发模块与数据录入终端建立数据传输通道。结构简单，使用时，传统的样张取样方式采用人工拍摄，人工拍摄存在着成像稳定性差、每次拍摄的角度和高度不固定、容易因拍摄角度不佳导致镜头边缘畸变，影响后续数据测量等问题；该方案采用可移动的悬挂式摄像模组，通过空间内三自由度的移动将摄像模组固定在每个岩芯箱的正上方进行拍摄，既保证了拍摄的稳定性，且可以避免因角度问题导致的镜头畸变。
在优选的方案中，岩芯箱上表面的边缘处连接有条状的比例标尺，比例标尺的长度为一固定值L；比例标尺的颜色为不同于岩芯箱及岩芯颜色的单色。结构简单，使用时，比例标尺的颜色采用红色、绿色等鲜艳的颜色，便于后续图像分析程序对其轮廓进行识别。
在优选的方案中，数据分析终端还内置有数据汇总计算模块，数据汇总计算模块包括采取率、获得率和RQD计算程序；图像分析程序将累加的长度数据实时传送到数据汇总计算模块；当长度累加完成后，分别点击采取率、获得率和RQD计算得到岩芯的三率数据；具体计算方式为：采取率为该回次岩芯总长度/回次进尺*100%；获得率为该回次的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%； RQD为该回次的≥10cm的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%。
如上所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统的方法，它包括如下步骤：
S1，操作人员通过手持移动终端填写基本信息表和相互关系表，离开现场后通过数据传输通道将基本信息表和相互关系表录入至数据录入终端；
S2，钻探班组按回次信息摆放同一回次信息的岩芯至相同的岩芯箱，将岩芯箱放置于架体；并根据回次信息在岩芯表面粘贴回次标签；
S3，地质技术人员通过操纵“N”型支架在岩芯存放架的架体上表面移动，使摄像模组依次对准下方的岩芯箱进行多次拍摄；通过电动推杆调整摄像模组的高度，使镜头内只出现一组岩芯箱；将采集的样张传输至数据录入终端；数据录入终端内置的识别模块扫描岩芯表面的回次标签上的二维码，将样张按基本信息表和相互关系表的回次信息整合至不同的回次信息标签下，并上传至云服务器；
S4，通过数据分析终端从云服务器下载相关数据和样张，选择一个回次信息和该回次的一个项目，然后分析计算系统将自动调出该回次信息下所有的样张；随后利用内置的图像分析程序进行长度计算累加，将累加的数据汇入数据汇总计算模块，自动计算得到采取率、获得率和RQD，并将数据上传至云服务器。
在优选的方案中，图像分析程序的具体步骤如下：
S1，比例标尺识别：在图片中自动建立平面坐标系，程序后台通过基于RGB的图像识别算法，识别比例标尺的轮廓并对轮廓线边缘进行锐化处理；
S2，自动换算比例尺：识别比例标尺的轮廓线上在x方向上最大值的像素点坐标（x1，y1）和最小值的像素点坐标（x2，y2），通过绝对值计算得到最大的△x；采用同样的方式得到最大的△y；取△x和△y中较大的一个作为比例标尺的图上长度E；通过（E/L*100%）得到比例尺系数α；
S3，进行画线计算：使用鼠标在图片中的岩芯图像上点击，确定线段的起始点和终点进行自动画线；程序自动计算得到两点间△x和△y绝对值的最大值，将其中较大的一个作为所画线段的图上长度β，并将β/α得到实际岩芯中该段岩芯的实际长度；每次画线操作得到的实际长度实时自动累加到数据表中，得到一个累加长度。
在优选的方案中，步骤中的画线计算为两点画线，操作人员每用鼠标点击图上两个点，即自动生成一个两点间的线段长度，并同时将换算过的实际长度累加到数据表中；步骤和步骤均在程序后台运行，图片上并不出现坐标系和轮廓线。结构简单，使用时，操作人员只需调出带测量的样张，在样张表面所需的位置打上首尾两点即可完成该段长度的测量；比例尺的计算和长度计算均由程序后台自动完成；相比于采用卷尺实际测量岩芯的方式，其准确率更高，在不牺牲精度的前提下，极大地提升了效率；且操作十分简便，学习成本极低，利于在实际施工中进行推广。
一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统及方法，它包括数据传输储存系统、前端数据录入系统、图像数据采集系统和分析计算系统四部分；数据传输储存系统包括云服务器，以及各个设备间一对一的数据传递网络；数据传递网络采用无线路由方式或蓝牙连接方式或有线连接方式建立；其中前端数据录入系统和分析计算系统均通过互联网与云服务器建立数据输送；前端数据录入系统包括手持移动终端和数据录入终端；手持移动终端内置信息录入模块，数据录入终端内置用于二维码扫描的识别模块；图像数据采集系统包括岩芯存放架和样张自动生成装置；分析计算系统包括不少于一台数据分析终端，数据分析终端内置用于长度计算的图像分析程序。该系统解决了现有技术需要人工对岩芯进行实地测量与计算，劳动强度大、错误率高、效率低的问题，具有高效准确、节省人力的特点。
附图说明
图1为本发明系统中各个设备的连接示意图。
图2为本发明中图像数据采集系统的结构示意图。
图3为本发明中回次标签的结构示意图。
图4为本发明中岩芯箱的俯视示意图。
图中附图标记为：云服务器1，手持移动终端21，数据录入终端22，图像数据采集系统3，架体31，凹槽32，岩芯箱33，回次标签331，滑槽34，“N”型支架35，电机36，连接块37，电动推杆38，摄像模组39，分析计算系统4，数据分析终端41，比例标尺5。
具体实施方式
下面结合附图对发明提供具体的实施例。
如图1~图4中，一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，它包括数据传输储存系统、前端数据录入系统、图像数据采集系统3和分析计算系统4四部分；数据传输储存系统包括云服务器1，以及各个设备间一对一的数据传递网络；数据传递网络采用无线路由方式或蓝牙连接方式或有线连接方式建立；其中前端数据录入系统和分析计算系统4均通过互联网与云服务器1建立数据输送；前端数据录入系统包括手持移动终端21和数据录入终端22；手持移动终端21内置信息录入模块，数据录入终端22内置用于二维码扫描的识别模块；图像数据采集系统3包括岩芯存放架和样张自动生成装置；分析计算系统4包括不少于一台数据分析终端41，数据分析终端41内置用于长度计算的图像分析程序。该系统解决了现有技术需要人工对岩芯进行实地测量与计算，劳动强度大、错误率高、效率低的问题，具有高效准确、节省人力的特点。
实施例1：
优选的方案中，信息录入模块包括基本信息表和相互关系表；基本信息表包括孔号、孔位、孔深、开钻时间、终孔时间和机长；相互关系表包括回次、进尺、孔深和箱底孔深；信息录入模块通过施工人员手动输入完成填表；基本信息表和相互关系表通过蓝牙连接的方式传送至数据录入终端22。结构简单，使用时，手持移动终端21便于施工人员实时录入数据，且不受制于时间和地点，为数据记录提供了极强的实时性和灵活性，避免了后期再处理现场采集的各项数据重新手动录入的麻烦。
优选的方案中，图像数据采集系统3包括岩芯存放架的架体31，架体31上表面均匀分布有m*n个凹槽32用于放置岩芯箱33；架体31上表面两侧边缘开设有条形凹槽32状的滑槽34；样张自动生成装置通过滑块与滑槽34配合。
优选的方案中，岩芯箱33内存放的岩芯表面粘贴有回次标签331，回次标签331包括回次编号和存放回次编号及对应回次数据信息的二维码。结构简单，使用时，传统的喷涂红漆的方式需要人为分辨图片编号来进行分类，效率较低且损害岩芯表面；相比之下，本方案采用在岩芯表面采用粘贴回次编号和二维码的方式，利于后续图像识别模块对采集的岩芯样张进行自动识别分类。
优选的方案中，样张自动生成装置包括“N”型支架35，“N”型支架35下表面设置有滑块与滑槽34卡合，使“N”型支架35沿滑槽34在架体31上方滑动；“N”型支架35顶部内置丝杆，丝杆一端与电机36连接；丝杆外表面套设有连接块37与丝杆螺纹配合；连接块37下表面连接有电动推杆38，电动推杆38下端连接有摄像模组39，摄像模组39的镜头竖直向下朝向下方的岩芯箱33；摄像模组39内置无线收发模块与数据录入终端22建立数据传输通道。结构简单，使用时，传统的样张取样方式采用人工拍摄，人工拍摄存在着成像稳定性差、每次拍摄的角度和高度不固定、容易因拍摄角度不佳导致镜头边缘畸变，影响后续数据测量等问题；该方案采用可移动的悬挂式摄像模组39，通过空间内三自由度的移动将摄像模组39固定在每个岩芯箱33的正上方进行拍摄，既保证了拍摄的稳定性，且可以避免因角度问题导致的镜头畸变。
优选的方案中，岩芯箱33上表面的边缘处连接有条状的比例标尺5，比例标尺5的长度为一固定值L；比例标尺5的颜色为不同于岩芯箱33及岩芯颜色的红色。结构简单，使用时，比例标尺5的颜色采用红色，便于后续图像分析程序对其轮廓进行识别。
优选的方案中，数据分析终端41还内置有数据汇总计算模块，数据汇总计算模块包括采取率、获得率和RQD计算程序；图像分析程序将累加的长度数据实时传送到数据汇总计算模块；当长度累加完成后，分别点击采取率、获得率和RQD计算得到岩芯的三率数据；具体计算方式为：采取率为该回次岩芯总长度/回次进尺*100%；获得率为该回次的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%； RQD为该回次的≥10cm的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%。
如上所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统的方法，它包括如下步骤：
S1，操作人员通过手持移动终端21填写基本信息表和相互关系表，离开现场后通过蓝牙连接与数据录入终端22适配；将基本信息表和相互关系表录入至数据录入终端22；
S2，钻探班组按回次信息摆放同一回次信息的岩芯至相同的岩芯箱33，将岩芯箱33放置于架体31；并根据回次信息在岩芯表面粘贴回次标签331；
S3，地质技术人员通过操纵“N”型支架35在岩芯存放架的架体31上表面移动，使摄像模组39依次对准下方的岩芯箱33进行多次拍摄；通过电动推杆38调整摄像模组39的高度，使镜头内只出现一组岩芯箱33；将采集的样张传输至数据录入终端22；数据录入终端22内置的识别模块扫描岩芯表面的回次标签331上的二维码，将样张按基本信息表和相互关系表的回次信息整合至不同的回次信息标签下，并上传至云服务器1；
S4，通过数据分析终端41从云服务器1下载相关数据和样张，选择一个回次信息和该回次的一个项目，然后分析计算系统4将自动调出该回次信息下所有的样张；随后利用内置的图像分析程序进行长度计算累加，将累加的数据汇入数据汇总计算模块，自动计算得到采取率、获得率和RQD，并将数据上传至云服务器1。
优选的方案中，图像分析程序的具体步骤如下：
S1，比例标尺5识别：在图片中自动建立平面坐标系，程序后台通过基于RGB的图像识别算法，识别比例标尺5的轮廓并对轮廓线边缘进行锐化处理；
S2，自动换算比例尺：识别比例标尺5的轮廓线上在x方向上最大值的像素点坐标（x1，y1）和最小值的像素点坐标（x2，y2），通过绝对值计算得到最大的△x；采用同样的方式得到最大的△y；取△x和△y中较大的一个作为比例标尺5的图上长度E；通过（E/L*100%）得到比例尺系数α；
S3，进行画线计算：使用鼠标在图片中的岩芯图像上点击，确定线段的起始点和终点进行自动画线；程序自动计算得到两点间△x和△y绝对值的最大值，将其中较大的一个作为所画线段的图上长度β，并将β/α得到实际岩芯中该段岩芯的实际长度；每次画线操作得到的实际长度实时自动累加到数据表中，得到一个累加长度。
优选的方案中，步骤中的画线计算为两点画线，操作人员每用鼠标点击图上两个点，即自动生成一个两点间的线段长度，并同时将换算过的实际长度累加到数据表中；步骤和步骤均在程序后台运行，图片上并不出现坐标系和轮廓线。结构简单，使用时，操作人员只需调出带测量的样张，在样张表面所需的位置打上首尾两点即可完成该段长度的测量；比例尺的计算和长度计算均由程序后台自动完成；相比于采用卷尺实际测量岩芯的方式，其准确率更高，在不牺牲精度的前提下，极大地提升了效率；且操作十分简便，学习成本极低，利于在实际施工中进行推广。
实施例2：
优选的方案中，信息录入模块包括基本信息表和相互关系表；基本信息表包括孔号、孔位、孔深、开钻时间、终孔时间和机长；相互关系表包括回次、进尺、孔深和箱底孔深；信息录入模块通过施工人员手动输入完成填表；基本信息表和相互关系表通过有线连接的方式传送至数据录入终端22。结构简单，使用时，手持移动终端21便于施工人员实时录入数据，且不受制于时间和地点，为数据记录提供了极强的实时性和灵活性，避免了后期再处理现场采集的各项数据重新手动录入的麻烦。
优选的方案中，图像数据采集系统3包括岩芯存放架的架体31，架体31上表面均匀分布有m*n个凹槽32用于放置岩芯箱33；架体31上表面两侧边缘开设有条形凹槽32状的滑槽34；样张自动生成装置通过滑块与滑槽34配合。
优选的方案中，岩芯箱33内存放的岩芯表面粘贴有回次标签331，回次标签331包括回次编号和存放回次编号及对应回次数据信息的二维码。结构简单，使用时，传统的喷涂红漆的方式需要人为分辨图片编号来进行分类，效率较低且损害岩芯表面；相比之下，本方案采用在岩芯表面采用粘贴回次编号和二维码的方式，利于后续图像识别模块对采集的岩芯样张进行自动识别分类。
优选的方案中，样张自动生成装置包括“N”型支架35，“N”型支架35下表面设置有滑块与滑槽34卡合，使“N”型支架35沿滑槽34在架体31上方滑动；“N”型支架35顶部内置丝杆，丝杆一端与电机36连接；丝杆外表面套设有连接块37与丝杆螺纹配合；连接块37下表面连接有电动推杆38，电动推杆38下端连接有摄像模组39，摄像模组39的镜头竖直向下朝向下方的岩芯箱33；摄像模组39内置无线收发模块与数据录入终端22建立数据传输通道。结构简单，使用时，传统的样张取样方式采用人工拍摄，人工拍摄存在着成像稳定性差、每次拍摄的角度和高度不固定、容易因拍摄角度不佳导致镜头边缘畸变，影响后续数据测量等问题；该方案采用可移动的悬挂式摄像模组39，通过空间内三自由度的移动将摄像模组39固定在每个岩芯箱33的正上方进行拍摄，既保证了拍摄的稳定性，且可以避免因角度问题导致的镜头畸变。
优选的方案中，岩芯箱33上表面的边缘处连接有条状的比例标尺5，比例标尺5的长度为一固定值L；比例标尺5的颜色为不同于岩芯箱33及岩芯颜色的绿色。结构简单，使用时，比例标尺5的颜色采用绿色，而岩芯箱33和岩芯为灰、白、黑色，绿色便于后续图像分析程序对其轮廓进行识别。
优选的方案中，数据分析终端41还内置有数据汇总计算模块，数据汇总计算模块包括采取率、获得率和RQD计算程序；图像分析程序将累加的长度数据实时传送到数据汇总计算模块；当长度累加完成后，分别点击采取率、获得率和RQD计算得到岩芯的三率数据；具体计算方式为：采取率为该回次岩芯总长度/回次进尺*100%；获得率为该回次的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%； RQD为该回次的≥10cm的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%。
如上所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统的方法，它包括如下步骤：
S1，操作人员在现场通过手持移动终端21填写基本信息表和相互关系表，离开现场后，将手持移动终端21通过通用的USB接口的数据线与数据录入终端22连接；将基本信息表和相互关系表录入至数据录入终端22；
S2，钻探班组按回次信息摆放同一回次信息的岩芯至相同的岩芯箱33，将岩芯箱33放置于架体31；并根据回次信息在岩芯表面粘贴回次标签331；
S3，地质技术人员通过操纵“N”型支架35在岩芯存放架的架体31上表面移动，使摄像模组39依次对准下方的岩芯箱33进行多次拍摄；通过电动推杆38调整摄像模组39的高度，使镜头内只出现一组岩芯箱33；将采集的样张传输至数据录入终端22；数据录入终端22内置的识别模块扫描岩芯表面的回次标签331上的二维码，将样张按基本信息表和相互关系表的回次信息整合至不同的回次信息标签下，并上传至云服务器1；
S4，通过数据分析终端41从云服务器1下载相关数据和样张，选择一个回次信息和该回次的一个项目，然后分析计算系统4将自动调出该回次信息下所有的样张；随后利用内置的图像分析程序进行长度计算累加，将累加的数据汇入数据汇总计算模块，自动计算得到采取率、获得率和RQD，并将数据上传至云服务器1。
优选的方案中，图像分析程序的具体步骤如下：
S1，比例标尺5识别：在图片中自动建立平面坐标系，程序后台通过基于RGB的图像识别算法，识别比例标尺5的轮廓并对轮廓线边缘进行锐化处理；
S2，自动换算比例尺：识别比例标尺5的轮廓线上在x方向上最大值的像素点坐标（x1，y1）和最小值的像素点坐标（x2，y2），通过绝对值计算得到最大的△x；采用同样的方式得到最大的△y；取△x和△y中较大的一个作为比例标尺5的图上长度E；通过（E/L*100%）得到比例尺系数α；
S3，进行画线计算：使用鼠标在图片中的岩芯图像上点击，确定线段的起始点和终点进行自动画线；程序自动计算得到两点间△x和△y绝对值的最大值，将其中较大的一个作为所画线段的图上长度β，并将β/α得到实际岩芯中该段岩芯的实际长度；每次画线操作得到的实际长度实时自动累加到数据表中，得到一个累加长度。
优选的方案中，步骤中的画线计算为两点画线，操作人员每用鼠标点击图上两个点，即自动生成一个两点间的线段长度，并同时将换算过的实际长度累加到数据表中；步骤和步骤均在程序后台运行，图片上并不出现坐标系和轮廓线。结构简单，使用时，操作人员只需调出带测量的样张，在样张表面所需的位置打上首尾两点即可完成该段长度的测量；比例尺的计算和长度计算均由程序后台自动完成；相比于采用卷尺实际测量岩芯的方式，其准确率更高，在不牺牲精度的前提下，极大地提升了效率；且操作十分简便，学习成本极低，利于在实际施工中进行推广。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，其特征在于：它包括数据传输储存系统、前端数据录入系统、图像数据采集系统（3）和分析计算系统（4）四部分；数据传输储存系统包括云服务器（1），以及各个设备间一对一的数据传递网络；数据传递网络采用无线路由方式或蓝牙连接方式或有线连接方式建立；其中前端数据录入系统和分析计算系统（4）均通过互联网与云服务器（1）建立数据输送；前端数据录入系统包括手持移动终端（21）和数据录入终端（22）；手持移动终端（21）内置信息录入模块，数据录入终端（22）内置用于二维码扫描的识别模块；图像数据采集系统（3）包括岩芯存放架和样张自动生成装置；分析计算系统（4）包括不少于一台数据分析终端（41），数据分析终端（41）内置用于长度计算的图像分析程序。
2.根据权利要求1所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，其特征在于：所述信息录入模块包括基本信息表和相互关系表；基本信息表包括孔号、孔位、孔深、开钻时间、终孔时间和机长；相互关系表包括回次、进尺、孔深和箱底孔深；信息录入模块通过与钻孔设备中的传感器等连接进行数据自动采集填表，或通过施工人员手动输入完成填表；基本信息表和相互关系表通过数据传输储存系统传送至数据录入终端（22）。
3.根据权利要求1所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，其特征在于：所述图像数据采集系统（3）包括岩芯存放架的架体（31），架体（31）上表面均匀分布有m*n个凹槽（32）用于放置岩芯箱（33）；架体（31）上表面两侧边缘开设有条形凹槽状的滑槽（34）；样张自动生成装置通过滑块与滑槽（34）配合。
4.根据权利要求3所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，其特征在于：所述岩芯箱（33）内存放的岩芯表面粘贴有回次标签（331），回次标签（331）包括回次编号和存放回次编号及对应回次数据信息的二维码。
5.根据权利要求1所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，其特征在于：所述样张自动生成装置包括“N”型支架（35），“N”型支架（35）下表面设置有滑块与滑槽（34）卡合，使“N”型支架（35）沿滑槽在架体（31）上方滑动；“N”型支架（35）顶部内置丝杆，丝杆一端与电机（36）连接；丝杆外表面套设有连接块（37）与丝杆螺纹配合；连接块（37）下表面连接有电动推杆（38），电动推杆（38）下端连接有摄像模组（39），摄像模组（39）的镜头竖直向下朝向下方的岩芯箱（33）；摄像模组（39）内置无线收发模块与数据录入终端（22）建立数据传输通道。
6.根据权利要求3所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，其特征在于：所述岩芯箱（33）上表面的边缘处连接有条状的比例标尺（5），比例标尺（5）的长度为一固定值L；比例标尺（5）的颜色为不同于岩芯箱（33）及岩芯颜色的单色。
7.根据权利要求1所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统，其特征在于：所述数据分析终端（41）还内置有数据汇总计算模块，数据汇总计算模块包括采取率、获得率和RQD计算程序；图像分析程序将累加的长度数据实时传送到数据汇总计算模块；当长度累加完成后，分别点击采取率、获得率和RQD计算得到岩芯的三率数据；具体计算方式为：采取率为该回次岩芯总长度/回次进尺*100%；获得率为该回次的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%；RQD为该回次的≥10cm的柱状岩芯总长度/回次进尺*100%。
8.根据权利要求1~7所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
S1，操作人员通过手持移动终端（21）填写基本信息表和相互关系表，离开现场后通过数据传输通道将基本信息表和相互关系表录入至数据录入终端（22）；
S2，钻探班组按回次信息摆放同一回次信息的岩芯至相同的岩芯箱（33），将岩芯箱（33）放置于架体（31）；并根据回次信息在岩芯表面粘贴回次标签（331）；
S3，地质技术人员通过操纵“N”型支架（35）在岩芯存放架的架体（31）上表面移动，使摄像模组（39）依次对准下方的岩芯箱（33）进行多次拍摄；通过电动推杆（38）调整摄像模组（39）的高度，使镜头内只出现一组岩芯箱（33）；将采集的样张传输至数据录入终端（22）；数据录入终端（22）内置的识别模块扫描岩芯表面的回次标签（331）上的二维码，将样张按基本信息表和相互关系表的回次信息整合至不同的回次信息标签下，并上传至云服务器（1）；
S4，通过数据分析终端（41）从云服务器（1）下载相关数据和样张，选择一个回次信息和该回次的一个项目，然后分析计算系统（4）将自动调出该回次信息下所有的样张；随后利用内置的图像分析程序进行长度计算累加，将累加的数据汇入数据汇总计算模块，自动计算得到采取率、获得率和RQD，并将数据上传至云服务器（1）；然后选择另一回次信息重复上述步骤即可进行下轮计算。
9.根据权利要求8所述的钻孔岩芯相互关系数据的自动采集系统的方法，其特征在于：所述图像分析程序的具体步骤如下：
S1，比例标尺识别：在图片中自动建立平面坐标系，程序后台通过基于RGB的图像识别算法，识别比例标尺（5）的轮廓并对轮廓线边缘进行锐化处理；
S2，自动换算比例尺：识别比例标尺（5）的轮廓线上在x方向上最大值的像素点坐标（x1，y1）和最小值的像素点坐标（x2，y2），通过绝对值计算得到最大的△x；采用同样的方式得到最大的△y；取△x和△y中较大的一个作为比例标尺（5）的图上长度E；通过（E/L*100%）得到比例尺系数α；
S3，进行画线计算：使用鼠标在图片中的岩芯图像上点击，确定线段的起始点和终点进行自动画线；程序自动计算得到两点间△x和△y绝对值的最大值，将其中较大的一个作为所画线段的图上长度β，并将β/α得到实际岩芯中该段岩芯的实际长度；每次画线操作得到的实际长度实时自动累加到数据表中，得到一个累加长度。
10.根据权利要求9所述的图像分析程序的使用方法，其特征在于：所述步骤3中的画线计算为两点画线，操作人员每用鼠标点击图上两个点，即自动生成一个两点间的线段长度，并同时将换算过的实际长度累加到数据表中；步骤1和步骤2均在程序后台运行，图片上并不出现坐标系和轮廓线。
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