CN111998768B - 基于热成像技术实现钻孔定位的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于热成像技术实现钻孔定位的系统及方法。系统包括至少两个热成像探头、物联网关及服务器；至少两个热成像探头交错设置，并且检测范围分别覆盖凿岩机的钻杆；热成像探头实时的捕获钻杆冲击岩体的热点图像，并且编码热点图像为图形数据；热成像探头分别的通过物联网关发送图形数据到服务器；服务器接收并且解码图形数据为检测图像，以及服务器根据至少两个检测图像、至少两个热成像探头的安装位置确定钻杆冲击岩体的热点坐标；服务器根据热点坐标实时的捕获钻孔位置。本发明捕获钻具冲击岩体时因碰撞及摩擦产生的热量，通过热量来判断钻具在岩体的钻孔位置定位，防止钻孔位置发生偏移。

Description

基于热成像技术实现钻孔定位的系统及方法

技术领域

本发明涉及岩土力学领域，具体而言，涉及一种基于热成像技术实现钻孔定位的系统及方法。

背景技术

钻孔过程中钻具与岩土体直接且紧密的接触，发生碰撞及摩擦等。钻具在碰撞及摩擦岩体的过程中受到岩体、破碎岩块等影响发生偏移，进而使钻孔位置不符合预期。

发明内容

本发明实施例至少公开一种基于热成像技术实现钻孔定位的系统及方法。本实施例的系统捕获钻具冲击岩体时因碰撞及摩擦产生的热量，通过热量来判断钻具在岩体的钻孔位置定位，防止钻孔位置发生偏移。

为了实现上述内容，所述系统包括至少两个热成像探头、物联网关及服务器；至少两个所述热成像探头的交错设置，并且检测范围分别的覆盖所述凿岩机的钻杆；所述热成像探头实时的捕获所述钻杆冲击岩体的热点图像，并且编码所述热点图像为图形数据；所述热成像探头分别的通过所述物联网关发送所述图形数据到所述服务器；所述服务器接收并且解码所述图形数据为检测图像，以及所述服务器根据至少两个所述检测图像、至少两个所述热成像探头的安装位置确定所述钻杆冲击岩体的热点坐标；所述服务器根据所述热点坐标实时的捕获钻孔位置。

本发明公开的一些实施例中，所述服务器比较所述钻孔位置与一在先配置的钻孔路径，并且在所述钻孔位置偏离所述钻孔路径后告警。

本发明公开的一些实施例中，所述服务器确定所述热点坐标，具体是：配置一空间热点坐标系；在所述空间热点坐标系中配置至少两个所述热成像探头的探头坐标；根据至少两个所述探头坐标及至少两个所述检测图像确定所述热点坐标。

本发明公开的一些实施例中，所述空间热点坐标系中配置的至少两个所述热成像探头的朝向相互垂直。

本发明公开的一些实施例中，所述服务器在所述钻孔位置偏离所述钻孔路径后告警，具体是：在所述空间热点坐标系配置一所述钻孔路径的路径坐标集；实时的判断所述热点坐标是否归属在所述路径坐标集，并且在判断所述热点坐标脱离所述路径坐标集后告警。

本发明公开的一些实施例中，所述服务器实时的判断所述热点坐标及一偏差坐标的坐标组合是否归属在所述路径坐标集，并且在判断所述坐标组合脱离所述路径坐标集后告警。

本发明公开的一些实施例中，所述偏差坐标为正偏差坐标和/或负偏差坐标。

本发明公开的一些实施例中，所述方法被执行的步骤包括：至少两个交错设置的热成像探头实时的捕获一凿岩机的钻杆冲击岩体的热点图像，并且编码热点图像为图形数据；

所述热成像探头通过所述物联网关发送所述图形数据到服务器；所述服务器接收并且解码所述图形数据为检测图像；所述服务器根据至少两个所述检测图像、至少两个所述热成像探头的安装位置确定所述钻杆冲击岩体的热点坐标；所述服务器根据所述热点坐标实时的捕获钻孔位置。

在本发明公开的一些实施例中，比较所述钻孔位置与一在先配置的钻孔路径，并且在所述钻孔位置偏离所述钻孔路径后告警。

在本发明公开的一些实施例中，所述服务器确定所述热点坐标，具体是：配置一空间热点坐标系；

在所述空间热点坐标系中配置至少两个所述热成像探头的探头坐标；根据至少两个所述探头坐标及至少两个所述检测图像确定所述热点坐标。

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实施例系统的拓扑结构；

图2为本实施例方法被执行的流程图。

具体实施方式

现在将详细地参考实施方案，这些实施方案的示例在附图中示出。下面的详细描述中示出许多具体细节，以便提供对各种所描述的实施方案的充分理解。但是，对本领域的普通技术人员将显而易见的是，各种所描述的实施方案可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其他情况下，没有详细地描述众所周知的方法、过程、部件、电路和网络，以免不必要地使实施方案的各方面晦涩难懂。

在本文中对各种所描述的实施方案的描述中所使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的，而并非旨在进行限制。如在对各种实施方案中的描述和所附权利要求书中所使用的那样，单数形式“一个”(“a”、“an”) 和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。还将理解的是，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联地列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。还将理解的是，术语“包括”(“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”) 在本说明书中使用时是指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。

本实施例公开一种基于热成像技术实现钻孔定位的系统。

图1中示出本实施例评价系统的拓扑结构，具体有两个热成像探头、位移传感器、物联网关及服务器，在此拓扑结构中热成像探头及位移传感器分别的通过物联网关与服务器通信。

本实施例两个热成像探头安装在待钻孔岩体的附近。两个热成像探头的探头相互垂直并且分别的朝向凿岩机的钻杆末端，使凿岩机在钻孔过程中钻杆对岩体的冲击位置始终处在两个热成像探头的检测范围内。那么在钻杆冲击岩体时，钻杆冲击岩体的钻孔位置会因碰撞及摩擦产生大量的热量，热成像探头实时的捕获这些热量并生成热点图像，热层像探头编码这些热点图像为图形数据。

本实施例位移传感器安装在凿岩机并且垂直凿岩机的钻孔方向。位移传感器用于检测凿岩机在垂直钻孔方向偏移的位移距离。

本实施例的物联网关具备多种通信接口及协议，能够适配不同类型的加速度传感器及位移传感器，用于接收每个热成像探头发送的图形数据，以及接收位移传感器发送的位移信号；同时调制上述图形数据及位移信号后发送到服务器。

本实施例的服务器一般包括存储器及处理器。其中存储器主要包括存储程序区和存储数据区；其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序，以及本实施例涉及的程序等。以及，存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据，包括本实施例中涉及的显示屏上显示的应用的相关设置信息或使用情况信息等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件，及其他易失性固态存储器件。处理器提供高速运算能力，能够调用及执行存储器中存储的程序。本实施例中服务器被配置在机房，并且由专业的运维人员配置及维护，用于通过有线链路远程的与物联网关通信。

本实施例服务器接收物联网关调制的图形数据及位移信号，并且服务器解码图形数据为检测图像，根据位移信号获取位移距离。服务器在获取两个热成像探头关联的检测图像后，根据两个检测图像及热成像探头的安装位置在一空间热点坐标系中确定钻杆冲击岩体的热点坐标。

具体的，服务器在先配置有空间热点坐标系，并且在空间热点坐标系中探明两个热成像探头的探头坐标。服务器根据两个热成像探头关联的检测图像及探头坐标，在获取在空间热点坐标系中准确的获取热点坐标。

服务器根据在先配置的钻孔路径在空间热点坐标系中构建一能够表达该钻孔路径的路径坐标集。服务器判断实时获取的每个热点坐标是否属于路径坐标集。服务器在判断热点坐标属于路径坐标集时，默认凿岩机的钻孔工作正常；在判断热点坐标脱离，即不在属于路径坐标集时，默认凿岩机的钻孔工作异常，需要纠正。

服务器再判断凿岩机的钻孔工作异常后通过至少一种方式对设备使用者或管控人员告警，该告警方式可以是多种，本实施例因此不作进一步限定。

优选的，考虑到凿岩机在钻孔时受到复杂且较多的作用力，不可避免的发生钻杆的合理偏移；那么为了补充该钻杆的合理偏移,服务器通过一正偏差坐标及一负偏差坐标分别的加载到热点坐标，使生成一正偏差热点坐标及一负偏差热点坐标。服务器分别的判断正偏差热点坐标及负偏差热点坐标是否属于路径坐标集，并且在正偏差热点坐标或负偏差热点坐标属于路径坐标集时默认凿岩机的钻孔工作正常；在判断正偏差热点坐标及负偏差热点坐标均布脱离路径坐标集时判断凿岩机的工作异常。

进一步的，服务器根据位移距离判断钻具是否发生较大范围的偏移，如果服务器判断钻具发生较大范围的偏移时则立即告警。

本实施例对上述系统具体阐述的基础上，进一步揭露一种基于热成像技术实现钻孔定位的方法。该评价方法的步骤以指令的形式被执行在服务器中。服务器在执行该指令时，实现图2 中示出的步骤。

S100通过两个交错设置的热成像探头实时的捕获一凿岩机的钻杆冲击岩体的热点图像，并且通过热成像探头分别的编码热点图像为图形数据。

S200服务器通过物联网关接收热成像探头发送的图形数据。

S300服务器接收并且解码图形数据为检测图像。

S400服务器根据两个检测图像、两个热成像探头的安装位置确定钻杆冲击岩体的热点坐标。

S400被执行时具体的：

S410服务器配置一空间热点坐标系；

S420服务器在空间热点坐标系中配置两个热成像探头的探头坐标；

S430根据两个探头坐标及两个检测图像确定热点坐标。

S500服务器根据热点坐标实时的捕获钻孔位置。

S600服务器比较钻孔位置与一在先配置的钻孔路径，并且在钻孔位置偏离钻孔路径后告警。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种基于热成像技术实现钻孔定位的系统，其特征在于，所述系统包括至少两个热成像探头、物联网关及服务器；

至少两个所述热成像探头交错设置，并且检测范围分别覆盖凿岩机的钻杆；

所述热成像探头实时的捕获所述钻杆冲击岩体的热点图像，并且编码所述热点图像为图形数据；

所述热成像探头分别的通过所述物联网关发送所述图形数据到所述服务器；

所述服务器接收并且解码所述图形数据为检测图像，以及所述服务器根据至少两个所述检测图像、至少两个所述热成像探头的安装位置确定所述钻杆冲击岩体的热点坐标；

所述服务器根据所述热点坐标实时的捕获钻孔位置；

所述服务器比较所述钻孔位置与一在先配置的钻孔路径，并且在所述钻孔位置偏离所述钻孔路径后告警。

2.如权利要求1所述的基于热成像技术实现钻孔定位的系统，其特征在于，所述服务器确定所述热点坐标，具体是：配置一空间热点坐标系；

在所述空间热点坐标系中配置至少两个所述热成像探头的探头坐标；

根据至少两个所述探头坐标及至少两个所述检测图像确定所述热点坐标。

3.如权利要求2所述的基于热成像技术实现钻孔定位的系统，其特征在于，所述空间热点坐标系中配置的至少两个所述热成像探头的朝向相互垂直。

4.如权利要求2所述的基于热成像技术实现钻孔定位的系统，其特征在于，所述服务器在所述钻孔位置偏离所述钻孔路径后告警，具体是：在所述空间热点坐标系配置一所述钻孔路径的路径坐标集；

实时的判断所述热点坐标是否归属在所述路径坐标集，并且在判断所述热点坐标脱离所述路径坐标集后告警。

5.如权利要求4所述的基于热成像技术实现钻孔定位的系统，其特征在于，所述服务器实时的判断所述热点坐标及一偏差坐标的坐标组合是否归属在所述路径坐标集，并且在判断所述坐标组合脱离所述路径坐标集后告警。

6.如权利要求5所述的基于热成像技术实现钻孔定位的系统，其特征在于，所述偏差坐标为正偏差坐标和/或负偏差坐标。

7.一种基于热成像技术实现钻孔定位的方法，其特征在于，所述方法被执行的步骤包括：

至少两个交错设置的热成像探头实时的捕获一凿岩机的钻杆冲击岩体的热点图像，并且编码热点图像为图形数据；

所述热成像探头通过物联网关发送所述图形数据到服务器；

所述服务器接收并且解码所述图形数据为检测图像；

所述服务器根据至少两个所述检测图像、至少两个所述热成像探头的安装位置确定所述钻杆冲击岩体的热点坐标；

所述服务器根据所述热点坐标实时的捕获钻孔位置；

比较所述钻孔位置与一在先配置的钻孔路径，并且在所述钻孔位置偏离所述钻孔路径后告警。

8.如权利要求7所述的基于热成像技术实现钻孔定位的方法，其特征在于，

所述服务器确定所述热点坐标，具体是：配置一空间热点坐标系；

在所述空间热点坐标系中配置至少两个所述热成像探头的探头坐标；

根据至少两个所述探头坐标及至少两个所述检测图像确定所述热点坐标。

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