CN112539029A - 用于钻探次序计划的设备、方法和软件产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于计划钻探次序的设备、方法和软件产品。该解决方案还涉及一种岩钻机(1)和一种计算机程序产品(12)。该设备搜索若干可能的钻探方案，以用于钻探给定的钻探模式(10)。由所述方案所要求的不同动作具有给定成本，并且所执行的算法计算所找出的方案的总成本。选择具有最低成本的方案。

Description

用于钻探次序计划的设备、方法和软件产品

技术领域

本发明涉及一种用于为岩钻机计划钻探次序的设备。

本发明还涉及一种岩钻机、用于钻探次序计划的方法以及计算机 程序产品。

本发明的技术领域更具体地限定在独立权利要求的前序部分中。

背景技术

在矿场和其它作业区域中，岩钻机被用于将钻孔钻探到岩石表面。 钻探通常根据预先设计的钻探计划来执行。钻探计划可以是钻探模式， 该钻探模式限定了一轮钻探旨在钻探的若干钻孔的位置、方向和长度。 当执行所设计的钻探模式的钻探时，选择钻探顺序对于钻探效率起到 重要作用。这也同样适用于悬臂的选择，即在钻探过程期间，哪个钻 探悬臂和钻探单元指向哪个钻孔。已知预先设计钻探次序来限定钻探 顺序和钻探悬臂选择。然而，已知的钻探次序在办公室处进行，并且 这些已知的钻探次序已经显示出包含一些缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖且改进的设备和方法，所述设备和 方法为设置有若干钻探悬臂的岩钻机设计钻探次序。本发明还涉及一 种岩钻机和一种计算机程序产品。

根据本发明的设备的特征在于第一独立设备权利要求的表征特 征。

根据本发明的岩钻机的特征在于第二独立设备权利要求的表征特 征。

根据本发明的方法的特征在于独立方法权利要求的表征特征和步 骤。

根据本发明的计算机程序产品的特征在于第三独立设备权利要求 的表征特征。

所公开解决方案的构思在于，提供一种用于计划岩钻机的钻探次 序的设备，该岩钻机包括两个或更多个钻探悬臂，这些钻探悬臂设置 有钻探单元，该钻探单元用于将钻孔钻探到岩石表面。所述钻孔是爆 破孔。该设备包括一个或多个控制单元，所述控制单元中的每一个控 制单元均包括用于执行钻探次序计划程序的处理器。该控制单元设置 有钻探模式，该钻探模式包括关于待钻探的钻孔的钻孔数据，并且该 控制单元设置有关于钻探悬臂的数据。针对所输入的钻探模式的钻探 次序由钻探次序计划程序生成，并且包括关于钻孔的钻探顺序以及对 用于钻探每个钻孔的悬臂的选择的数据。当生成钻探次序时，控制单元为每个钻探单元搜索进一步的若干钻探步骤，并且基于该搜索来产 生若干可能的钻探次序方案，每个钻探次序方案均限定不同的钻探顺 序、钻探单元选择以及钻探单元在相邻的钻孔之间的转移。控制单元 在若干方案之间作出比较并且作出选择。为了限定针对方案的评估， 控制单元设置有用于为钻探步骤的若干可能的动作限定成本值的规 则，并且该控制单元检测由所述方案的钻探步骤所要求的动作。此外， 该控制单元基于输入规则来为所述方案计算总成本，并且针对所述若 干后续钻探步骤，从检查过的方案中选择具有最低总成本的一个钻探 次序方案。

所公开解决方案的优点在于，当根据所公开解决方案来智能地计 划钻探次序时，能够更有效地利用岩钻机的现有岩钻能力。换言之， 仅通过更有效的钻孔和悬臂的选择即可简便实现生产率的显着提高， 并且无需修改物理装置。改进的控制导致更佳的操作能力和效果。

创建适应性强、复杂且智能的钻探次序的改进的能力使得更易于 加深岩钻自动化。当算法考虑到最合适且最有利润的钻探顺序和悬臂 选择时，远程控制和遥控钻探以及全自动化钻探更易于实施。

此外，可以将所公开解决方案改装到现有的岩钻机上，以便改进 这些岩钻机的生产率，而无需对机械装置和部件进行任何更新。不言 而喻的是，仅针对控制单元及其程序的这种更新与替代性的更新的情 况相比非常便宜，在替代性的更新的情况下，更新包括更换新的岩钻 机器、悬臂和其它操作装置。

附加的优点在于，在本解决方案中，仅在由控制单元检查了若干 替代的钻探次序方案之后，才确定待执行的钻探次序。这样，当从未 钻探的情况或当前钻探的情况开始考虑大量或替代性路径时，“视距” 更长并且优化更加可靠。

又一优点在于，用于确定钻探顺序的所公开的解决方案能够适用 于所有的钻探应用，在这些钻探应用中，利用两个或更多个钻探悬臂 来执行钻探模式和钻探次序。该解决方案特别适合于隧道掘进中的岩 面钻探，其中，钻孔的数目可以超过一百个，并且利用通常设置有三 个钻探悬臂的钻探台机来执行钻探。然而，该解决方案也可以被用于 其它钻探应用，诸如用于长孔钻探等。

根据一个实施例，在钻探过程期间同时执行搜索过程。换言之， 并非首先计划然后再执行钻探次序。该实施例的优点在于，能够易于 针对钻探模式的剩余部分来考虑钻探和情形中的可能变化。

根据一个实施例，用于搜索钻探方案并生成钻探次序的所述至少 一个控制单元位于岩钻机上。由此，次序是在岩钻机上产生的而非像 常规那样在办公室产生的。

根据一个实施例，还利用以下搜索原理：每个后续步骤取决于其 之前的步骤；并且搜索永远不会回到相同的钻孔。

根据一个实施例，该解决方案实施非贪婪(non-greedy)的搜索算 法。然后，该算法可以选取接下来待被执行的次佳或甚至更差的钻探 步骤，因为该算法旨在之后的良好钻探步骤。因此，该算法不仅远观 到下一个钻探步骤而且远观到不久后的将来的钻探步骤。换言之，所 公开的解决方案不一定优化钻孔的随后选择，而是替代性地是试图优 化钻探模式的更广泛部分或者有时甚至优化整个钻探模式。算法的实 施的特征在于这种非贪婪特征，并且该特征也可以通过该算法在检查 搜索过程时被识别出来。

根据一个实施例，搜索过程的原理可以是这样的，即，控制单元 为每个搜索到的钻探次序方案设定价格，并且目的是将最便宜的方案 考虑为最佳的。然后，单独转换和其它动作的成本并不是显著重要的。 搜索算法具有考虑更大实体并评估其成本的能力。

根据一个实施例，当寻求钻探模式的有利钻探顺序时，该设备实 施AI人工智能。该设备可以实施一种或多种图和树搜索算法。由此， 该搜索可以例如基于A*搜索算法。该算法也可以称为搜索程序或寻路 计算机程序，并且该程序可以实施启发式。作为所提到的A*的替代， 目的是可以实施Dijkstra或其它合适的和可商购的程序。

根据一个实施例，该设备实施启发式算法。该启发式算法可以首 先在每一步尝试每种可能性。然而，如果当前可能性已经比已找到的 最佳解决方案差，则该算法可以随时停止搜索。在这种搜索问题中， 启发式能够首先被用于尝试良好的选择，以便尽早消除不良选择。限 制搜索的能力意味着一些可能性将永远不会被生成，因为这些可能性 被认为不太可能完成该解决方案。由于避免了不必要的计算，因此这 对于搜索速度以及所要求的计算能力均具有正面影响。

根据一个实施例，前一实施例中公开的启发式算法和方法可以通 过使用搜索树来完成其任务。然而，替代于生成所有的可能的解决方 案的分支，启发式选择与其它分支相比更可能产生效果的分支。由此， 在每个决策点处都是有选择的，从而选取更可能产生解决方案的分支。

根据一个实施例，该设备实施启发式算法。启发式算法可以基于 与岩钻有关的实验数据或现实数据。此外，启发式算法可以包括基于 现实世界观察或熟练钻探人员经验的经验法则。

根据一个实施例，钻探次序计划程序或搜索算法以如下方式被配 置用以从开始情况的向前若干步骤模拟用于钻探悬臂的对钻孔的选 择。在设备设置有足够的计算能力的情况下，该设备可以计算或模拟 从完全未钻探的情况或当前情况到完全完成的情况的钻探模式。

根据一个实施例，搜索算法被配置用以检查在当前情况之后的选 定数目的即将到来的转换。然后，该设备可以例如为每个钻探悬臂限 定向前进行4到10个钻探步骤的钻探次序。换言之，在若干部分中检 查通常包括超过一百个钻孔的完整的钻探模式。

根据一个实施例，该设备的控制单元被配置用以在钻探过程期间 针对钻探模式执行几次搜索，以便寻求若干新的钻探次序方案。该控 制单元为所找到的新的钻探次序方案计算总成本，比较这些方案的成 本并且检测哪一个钻探次序方案具有最低的总成本。最后，该控制单 元通过选择具有最低总成本的钻探次序方案来更新对接下来将要实施 的一个钻探次序方案的选择。

根据一个实施例，该设备被配置用以主动地更新钻探次序。这样， 所执行的最终钻探次序始终与一开始在钻探模式的钻探开始时计划的 那一个钻探次序不同。因此，在钻探过程期间，多次更新初始计划的 次序。当考虑到大尺寸的钻探模式时，每个钻探模式的更新次数可能 是数百次或甚至数千次。

根据一个实施例，控制单元被配置用以根据钻探模式的钻探的传 播和状态自动执行新的搜索。控制单元能够对钻探次序执行自动且几 乎恒定的更新。

根据一个实施例，该控制单元被配置用以朝向所有的钻孔均得以 处理的钻探模式的结束执行新的搜索。当考虑到搜索的可用时间时， 将尽可能长地进行搜索。向前搜索目标的步骤的数量例如取决于控制 单元的能力和钻探模式的复杂性。

根据一个实施例，该控制单元被配置用以响应于检测到以下事件 的至少一个事件来动态地更新已公开的搜索过程和更新过程：完成任 何钻孔的钻探；任何钻孔的钻探被中断或失败；操作员已执行手动控 制步骤；钻探单元出故障；更新钻探模式；更新数据元素的规则。换 言之，当在钻探过程期间发生其中一个预定事件时，启动动态更新。 如果需要的话，则可以基于具体情况来修改触发更新的事件列表。

根据一个实施例，该控制单元被配置用以在成本计算过程期间将 钻探次序方案的未完成的成本计算的中间成本与钻探次序方案的已计 算出的总成本进行比较。该控制单元可以中断如下这种钻探次序方案 的未完成的成本计算：中间成本已超过之前计算的总成本，由此避免 了冗余计算。因此，该控制单元监测钻探次序方案的产生，并且将进 一步处理仅限制于预期有良好结果时的情况。这样，能够以更有效的 方式集中可用资源。

根据一个实施例，该设备实施图和树搜索算法。然后，至少一个 数据元素包括启发式规则，该启发式规则至少针对钻探单元的转换限 定成本。

根据一个实施例，该控制单元设置有A*计算机算法，用于搜索钻 探模式的钻孔之间的可能的转换。该控制单元还设置有用于该算法的 启发式规则。该算法基于启发式规则来为所找到的转换计算成本。该 算法被配置用以生成若干钻探次序方案，并且为至少部分的钻探次序 方案计算总成本。此外，该算法被配置用以选择接下来将要被执行的 方案，该方案对于进一步的若干钻孔具有最低成本。

根据一个实施例，该控制单元设置有至少一个数据元素，所述至 少一个数据元素包括预定规则，这些预定规则用于限定在可选择的相 邻的钻孔之间进行转移的成本值。

根据一个实施例，这些规则限定：钻孔之间的距离越长，转移成 本越大。距离分量可能在所有分量中具有最高优先级。在长距离转移 期间，不会进行实际钻探，从而有理由为更长的转移距离设定更高的 成本。

根据一个实施例，这些规则可以为两个或更多个悬臂的接近性限 定成本。然后，悬臂相对于彼此越靠近，成本可能越大。该解决方案 的优点在于，钻探悬臂被控制用以彼此尽可能远离地操作，使得它们 不会发生碰撞，也不会妨碍或阻碍彼此的操作。

根据一个实施例，这些规则还可以限定其它成本值分量，这些成 本值分量可以被选择性地输入到控制单元。由此，当岩钻机的情况或 操作条件改变时，能够通过改变所述成本值分量来调整设备的操作。

根据一个实施例，限定转移成本值的规则考虑了转换所需的最小 接头移动。需要的接头移动数目越大，转换成本值分量对于总的转换 成本值的影响越大，并且反之亦然。该实施例的优点在于，当仅需要 移动小部分数目的接头时，悬臂移动就可能是有效且快速的。

根据一个实施例，限定用于转移的成本值的规则考虑了钻探悬臂 的接头的接头移动的速度。岩钻机的悬臂具有不同类型的接头，这些 接头还具有不同的接头移动的速度。换言之，其中一些接头能够比其 它接头移动得更快。该算法可以确定需要移动哪些接头来到达可选择 的钻孔，并且然后可以在确定转移成本值时考虑这些接头的移动速度。当转移利用快速接头时，该转换成本值分量较低，并且当包括慢速接 头时，成本值分量较高。

根据一个实施例，当确定成本值时，考虑钻探模式的钻孔的钻孔 钻探次数。可以存储关于前几轮钻探的钻探模式的钻探次数，并且所 存储的数据可以被用于评估后续的钻探模式的钻孔的钻探次数。因此， 可以利用经验数据。该算法可以在选择钻探顺序时考虑关于钻探次数 的数据。这样，将以受控的方式进行钻探，并且可以避免不必要且费 时的转移。

根据一个实施例，该算法被配置用于在确定可选择的钻孔的钻探 的成本值分量时考虑用于钻探钻孔的钻探悬臂所要求的翻转接头位 置。这样，确保了在每个所选择的钻孔的开始点处定位钻探单元的能 力和然后执行钻探的能力，以及利用钻探悬臂的整个能力来钻探可选 择的相邻的钻孔的可能性。此外，还可以考虑在良好的质量和精确度 的情况下执行钻孔的钻探的能力，并且关于此能力的数据可以基于经 验数据、建模或模拟。

根据一个实施例，该算法被配置用以考虑一个或多个钻探工具更 换站的位置以及可更换的钻探工具的所评估的使用寿命。然后，该算 法被配置用以将更换站的位置考虑为要求转换的一个点。该算法可以 为不同的工具更换的情形和需求确定成本值，并且该算法可以在计划 钻探顺序时考虑该成本值。总的来说，工具更换的需求越多并且距更 换站的距离越长，用于钻孔的工具更换的成本值分量越高。

根据一个实施例，该设备设置有与针对可搜索的相邻的钻孔的最 大允许距离相关的数据，由此，所生成的钻探次序方案仅包括长度短 于最大允许距离的转换。换言之，仅将位于一定范围内的钻孔接受为 可选择的相邻的钻孔。该实施例的优点在于，限制了在前一个钻孔之 后的可选择的相邻的钻孔的数目，由此可以缩短计划时间并且可以减 小处理器的计算能力。此外，该实施例假定尝试避免长距转换是更为 有效的。

根据一个实施例，该设备可以被设定用以在搜索过程中仅考虑有 限数目的相邻的钻孔。优点在于，然后可以简化并加快搜索过程。

根据一个实施例，该控制单元设置有与针对每个钻探悬臂确定的 初始钻孔的选择相关的数据。然后，通过控制单元来获知悬臂的开始 钻孔。该控制单元被配置用以搜索每个悬臂在悬臂的可达范围内从初 始钻孔到后续相邻的钻孔的可能的转移。在若干后续轮的钻探中重复 该搜索，直到包括了岩面钻探模式的所有的钻孔为止。然后，实现搜 索目标并且终止搜索。

根据一个实施例，由操作员手动地执行在前一个实施例中公开的 初始钻孔的选择。

根据一个实施例，该设备被配置用以为每个悬臂自动地选择初始 钻孔。例如，该选择可以基于与前几轮钻探的钻孔次序相关的经验数 据，或者可以基于启发式规则。

根据一个实施例，该设备被配置用以通过将所找到的路径示出为 钻孔之间的线来在显示器装置上以图形方式显示所找到的钻探次序方 案。在该所公开的图示中，所找到现的路径也可以被称为路线，并且 钻孔可以被称为节点。此外，该控制单元可以设置有模拟程序或算法， 用于模拟钻探的搜索过程和所计划的执行。

根据一个实施例，可以将钻探次序计划工序考虑为一种游戏，其 中，目标是利用最低的可能成本并且根据给定的游戏规则来钻探出一 个给定钻探模式中的所有的孔。该游戏进行搜索，建议若干可能的决 策，计算用于该决策的成本值并且基于所计算的成本来作出选择。

根据一个实施例，所公开的解决方案仅涉及包括两个、三个或甚 至更多个悬臂的岩钻机。所述悬臂中的每一个悬臂均具有其自身的可 达区域，该可达区域例如取决于悬臂的尺寸和结构，并且还取决于悬 臂在岩钻机的载架上的安装位置。通常，悬臂在操作期间轮流移动， 并且同时发生转移是极为罕见的。当轮流发生转移时，计算是更快且 更容易的，这是因为可能的交替转移的次数受到限制。

根据一个实施例，该控制单元可以包括一个单独的计算机，或者 该控制单元可以由若干协作配合操作的计算机组成。该控制单元可以 位于岩钻机上，或者替代性地是，该搜索过程可以在岩钻机外部的一 个或多个控制单元中执行，并且经由数据传输路径来与机载控制单元 通信。

可以将上文已公开的实施例加以组合，以形成具有上述特征中的 需要的那些特征的合适解决方案。

附图说明

在附图中更详细地描述一些实施例，在附图中：

图1是所公开的解决方案和相关特征的总体示意图，

图2是示出了钻探次序的已公开的计划工序的基本原理的示意 图，

图3是示出了可能导致钻探次序的动态更新的一些事件的示意 图，

图4是旨在用于生成钻探次序的设备的示意图，

图5是示出了可能被设备考虑的一些可行成本值分量的示意图，

图5是示出了可能被设备考虑的一些可行成本值分量的示意图，

图6是示出了可能作为基本设定被输入到设备的一些可行规则的 示意图，

图7是示出了四个钻孔和旨在用于钻探所述孔的两个钻探悬臂的 可达区域的示意性简化视图，

图8是示出了钻孔和钻孔之间的转换的图形式图示的一些原理并 且公开了在图9至图19中所示的示例中实施的一些成本值的示意图，

图9至图19是示出了针对图7和图8的简化示例情况的不同钻探 次序方案的搜索步骤和计算步骤的示意图，并且

图20是示出了针对三个钻孔和两个钻探悬臂的钻探次序计划工 序的示意图，并且其中，接近成本值被用作启发式函数。

出于简化起见，附图以简化方式示出了所公开的解决方案的一些 实施例。在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。

具体实施方式

图1示出了岩钻机1，该岩钻机1旨在用于将钻孔2钻探到岩石 表面3。钻探可以涉及隧道掘进4，其中，钻孔2是在若干接连的轮的 钻探5a到5d中钻探出的爆破孔。

岩钻机1包括可移动的载架和连接到该载架的若干悬臂，在该情 形中是三个悬臂：悬臂1、悬臂2和悬臂3。钻探悬臂的远端部处是钻 探单元6。钻探单元6可以包括进给梁7和支承在该进给梁上的岩钻机 器8。钻探工具9连接到岩钻机器8。在岩钻机1上机载有至少一个控 制单元CU，所述至少一个控制单元用于控制悬臂的操作。机载控制单 元CU还可以被配置用以执行在本文献中公开的搜索算法。机载控制单 元CU可以与岩钻机1外部的一个或多个控制单元CU′通信。

根据预先设计的钻探模式10来执行钻探，该钻探模式限定钻孔2 的位置、长度和方法以及钻孔2的数目。基于钻探模式10来设计钻探 次序11，该钻探次序11为每个悬臂限定钻孔2的钻探顺序。能够注意 到，悬臂1在左侧操作，悬臂3在右侧操作，并且悬臂2在中间操作， 由此悬臂不会彼此干扰。钻探次序还可以为每个悬臂确定开始钻孔和 结束钻孔。当表示钻探次序时，可以以线来示出钻孔2之间的转移。

图2公开了根据本解决方案的用于计划钻探次序的基本原理。钻 探次序计划程序12、算法或钻探计划定序器被配置用以从当前的钻探 情况开始搜索13进一步的若干钻探步骤。该系统进一步向前搜寻，但 并非必需直到结束或达到目标为止。为所有的悬臂进行搜索。之后， 程序基于在搜索中找到的可能的钻探步骤来生成14若干替代性的钻探 次序方案。接下来，计划程序确定用于执行所述方案所要求的动作15， 并且还确定这些动作的成本，以便比较不同的方案。当完成成本比较 时，程序选择16一个具有最低总成本的方案。执行所选择的方案。此 外，程序动态地更新17计划过程，由此可以考虑情况和可操作性的可 能变化。

图3公开了可能导致计划程序更新钻探次序的一些动作或事件。 触发事件可以被预先确定并且可以被输入到控制单元。图3中列举的 事件在本文献中已在上文得以公开，并且因此在这里不进行详细地公 开。

图4公开了与旨在用于钻探次序计划的设备18相关的一些特征和 部件。设备18包括一个或多个处理器或数据处理装置19、至少一个输 入装置20以及至少一个输出装置21。设备18还可以包括数据通信装 置22和存储器装置23。所公开的计划算法或程序12被输入到设备18 并且可以被存储到存储器装置23。设备18可以经由数据通信装置22 与其它控制单元、感测装置和用户界面通信。通过操作员24可以按需 要手动地进行控制指令、选择和数据输入。输入装置20还可以接收关 于钻探模式10的数据、关于启发式规则25的数据、关于成本值26的 数据、感测和状态数据27以及还有关于基本设定28的数据。基本设 定28可以包括关于钻探悬臂和钻探单元的数据和关于钻探次序的开始 孔以及悬臂的移动顺序的数据。感测和状态数据可以例如包括关于钻 探系统的操作状况的数据以及关于情况和钻探特征的感测数据。设备 18执行处理器19中的算法并且考虑输入的数据。该设备可以将所生成 的钻探次序显示在显示器装置29上，并且该设备可以将钻探次序通信 到岩钻机的钻探控制装置30，并且还可以将次序发送到钻探自动化系 统31。

图5公开了一些成本值分量32，当确定所找到的钻探次序方案的 总成本时，可以考虑这些成本值分量。可以根据情况来选择并调整成 本值分量。由此，相对于其它特征，可以对期望特征进行优先排序和 加权。成本值已在本文献的其它地方被广泛地披露。

图6公开了用于计划的一些基本设定和规则28。这些规则中的一 些规则由所使用的岩钻机的物理结构所确定，而它们中的一些规则可 以由操作员确定。这些规则已在本文献的其它地方进行了更详细讨论。

图7公开了高度简化的布置结构，其中，利用两个钻探悬臂(悬 臂1和悬臂2)来钻探四个钻孔A到D。悬臂1具有第一覆盖区域32a， 并且悬臂2具有第二覆盖区域32b。区域32a和32b部分重叠，由此存 在两个悬臂均能够操作的相交中间区域32c。然而，为了确保无碰撞钻 探，可以将规则输入到计划设备，该规则限定了悬臂不可以同时出现 在中间区域32c处。当然，可以存在其它规则，这些规则限制悬臂的 自由移动和钻孔的选择。在所公开的布置结构中，悬臂1能够钻探孔A、 B和C，并且悬臂2能够钻探孔B、C和D。该布置结构被用在图9到19中公开的示例中。

图8公开了在图形式图示中，节点指示钻孔的钻探并且可以被示 作圆圈。节点之间的转移被指示为圆圈之间的线。可以将成本值指示 为与线条相关联。圆圈内部也可以指示成本值，如在参照示例中将示 出的那样。此外，该设备设置有关于转移成本值33以及其它成本值34 的数据。在该示例中，转移距离越长，转移成本越高。此外，可以为 诸如等待和钻探之类的其它事件设定成本值。能够理解，与钻探相比， 等待具有更高的成本。在该示例中，总成本具有两个分量：1)到目前 为止在检查过的计划中已采取的动作的成本；以及2)所有剩余成本中 的乐观评估出来的用以钻探的最低剩余成本。

图9到图20公开了计划过程的示例，该计划过程示例利用图和树 搜索算法。搜索步骤轮流执行并且过程以悬臂1开始。在该示例中实 施基本数据中公开的并且在图7和图8中示出的问题。所公开的解决 方案可以被示为搜索树，该搜索树包括若干分支，这些分支具有节点 和这些节点之间的转移。该算法可以利用启发式函数(也简称为启发 式)，该启发式函数可以基于可用信息来对每个分支步骤处的替代解决 方案进行排名，以决定要遵循哪个分支。检查不同的分支，直到钻探 出所有的钻孔并且实现目标为止。

关于悬臂的初始位置，悬臂1一开始位于钻孔A处，并且悬臂2 一开始位于钻孔D处。

在图9中，为悬臂1搜索不同的替代性解决方案。当选择钻孔A 时，则由于悬臂1已位于钻孔A处，因此转移成本是0。如图8中所 示，钻探成本是10。由于在孔A被钻探出来之后仍有三个孔未钻探， 因此限定未钻探的孔的成本的启发式函数是30。然后，如图9中所示，具有悬臂1和钻孔A的方案a1的总成本是40。能够利用悬臂1来钻探 孔B和C，由此为这些孔计算出总成本55和70。由于孔D超出范围， 因此悬臂1需要等待，从而导致额外成本并且然后总成本是85。由于 节点a2到24具有更大的总成本，因此算法选择具有总成本40的节点a1。

在图10中，搜索过程继续，为悬臂2选择钻孔。钻孔D、C和B 在悬臂2的范围内，由此能够为节点b1到b3限定转移成本和钻探成 本。孔A超出范围，并且在节点b4中需要等于45的等待成本。如能 够注意到的是，具有悬臂2和孔D的节点b1产生最低总成本值40， 且因此被选择出来。

在图11中，再次轮到悬臂1进行移动。孔B和C仍未被钻探， 由此该算法搜索节点c1和c2。节点c1与节点c2相比具有较低的总成 本值，由此节点c1被优先。如果悬臂1等待并通过，从而钻探剩余的 孔B和C中的任何一个钻孔，则节点c3的总成本为85。具有悬臂1 和孔B的节点c1具有最低总成本55，并且被选择出来。

图12公开了由于悬臂1正在图7中所示的中间区域32c中钻探孔 B，因此不允许悬臂2选择剩余的孔C。悬臂1和悬臂2可以不同时位 于中间区域32c内，由此钻探悬臂2可能仅等待，由此总成本值是100。 然后，算法返回并且检查节点b2到b4，并且选择具有最低总成本值 55的节点b2。

在图13中，由于悬臂2已在中间区段处，因此悬臂1无法进入到 该中间区段。然后，悬臂1需要等待并且总成本值是100。因此，该算 法返回到较早的分支并且选择节点a2。

在图14中，算法选择孔D，并且产生具有总成本值55的新节点 b5。该节点也是最有吸引力的，并且为下一个步骤选择该节点。

在图15中，示出b5的后续节点。悬臂1现在能够钻探孔C(c5)， 移动到A，钻探那一个孔(c6)或者等待(c7)。钻孔C是最具吸引 力的选项。

在图16中示出了，在c5之后，悬臂2能够仅仅等待，并且为此 原因，节点a3、b3、c2和c6是具有同等吸引力的。选择c6是因为它 是最新的。

在图17中，表现了后续节点d3和d4。d3意味着将悬臂2移动到 C。d4意味着等待悬臂2。此时，新节点的总成本很高，以至于前面的 节点a3、b3和c2更具吸引力。选择c2是因为它是最新的。

在图18中示出了在c2之后、对于悬臂2只有等待选项是可用的。 b3和a3是更具吸引力的，由此算法退回到b3。

在图19中，b3的唯一后续节点是等待(c7)，并且不具吸引力。算 法选择a3来进行进一步检查。

在图20中，算法将b7(其意味着等待悬臂2)视为不具吸引力，并 且移动到下一个最具吸引力的节点d3。c3具有同等吸引力，但选择d3 是因为它是最新的。该节点d3现在是目标节点，并且算法完成搜索。

现在，被突出显示的路径就是所创建的计划：

1)利用悬臂1来钻探孔B，

2)利用悬臂2来钻探孔D，

3)利用悬臂1来钻探孔A，以及

4)利用悬臂2来钻探孔C。

附图和相关描述仅仅旨在说明本发明的构思。在本发明的详细方 面，本发明可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (14)

1.一种用于计划岩钻机(1)的钻探次序(11)的设备(18)，所述岩钻机包括至少两个钻探悬臂(悬臂1到悬臂3)，所述至少两个钻探悬臂设置有钻探单元(6)，所述钻探单元(6)用于将钻孔(2)钻探到岩石表面(3)的岩面；

所述设备(18)包括至少一个控制单元(CU)，所述至少一个控制单元(CU)包括处理器(19)，所述处理器(19)用于执行钻探次序计划程序(12)；

所述控制单元(CU)设置有钻探模式(10)，所述钻探模式(10)包括关于待被钻探的钻孔(2)的钻孔数据，其中，所述钻孔数据至少包括所述钻孔(2)的开始点的位置数据；

所述控制单元(CU)设置有关于钻探悬臂的数据，其中，所述数据包括关于所述悬臂的数目的数据、所述悬臂的可达范围的数据，并且此外还有所述悬臂相对于所述钻探模式(10)的位置的数据；

并且其中，在所述设备(18)的所述处理器(19)中执行所述钻探次序计划程序(12)被配置用以为所提供的所述钻探模式(10)生成钻探次序(11)，其中，所述钻探次序(11)包括关于所述钻孔(2)的钻探顺序的数据以及对用于钻探每个钻孔(2)的悬臂的选择的数据；

其特征在于，

所述控制单元(CU)被配置用以进一步为每个钻探单元(6)搜索若干钻探步骤，并且基于所述搜索，所述控制单元(CU)被配置用以产生若干可能的钻探次序方案，所述钻探次序方案中的每一个钻探次序方案均限定不同的钻探顺序、钻探单元选择以及所述钻探单元(6)在相邻的钻孔(2)之间的转移；

所述控制单元(CU)设置有至少一个数据元素，所述至少一个数据元素包括预定规则，所述预定规则用于为所述钻探步骤的若干可能的动作限定成本值；

所述控制单元(CU)被配置用以检测由所搜索到的钻探次序方案的所述钻探步骤所要求的动作，并且被配置用以基于所述规则为所搜索到的所述钻探次序方案计算总成本；并且

所述控制单元(CU)被配置用以针对所述若干后续钻探步骤从所检查过的方案中选择具有最低总成本的一个钻探次序方案。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述控制单元(CU)进一步被配置用以：

在所述钻探过程期间，针对所述钻探模式(10)执行几次所述搜索，以便寻求若干新的钻探次序方案；

为所找到的新的钻探次序方案计算总成本；并且

通过从若干新的钻探次序方案的组中选择具有最低总成本的一个钻探次序方案来更新对接下来将要被实施的一个钻探次序方案的选择。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，

所述控制单元(CU)被配置用以响应于检测到以下事件中的至少一个事件来动态地更新已公开的搜索和更新过程：完成任何钻孔(2)的钻探；任何钻孔(2)的钻探被中断或失败；操作员已经执行手动控制步骤；钻探单元(6)出故障；更新所述钻探模式(10)；更新所述数据元素的所述规则。

4.根据前述权利要求1到3中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述控制单元(CU)被配置用以在所述成本计算过程期间、将所述钻探次序方案的未完成的成本计算的中间成本与钻探次序方案的已计算的总成本进行比较，并且被配置用以中断所述中间成本已超出之前计算的总成本的这种钻探次序方案的所述未完成的成本计算，由此避免冗余计算。

5.根据前述权利要求1到4中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述设备(18)实施图和树搜索算法；并且

所述至少一个数据元素包括启发式规则(25)，所述启发式规则(25)至少为所述钻探单元的转换限定成本。

6.根据前述权利要求1到5中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述控制单元(CU)设置有A*计算机算法，所述A*计算机算法用于搜索所述钻探模式(10)的所述钻孔(2)之间的可能的转换；

所述控制单元(CU)设置有用于所述算法的启发式规则(25)；

所述算法被配置用以基于所述启发式规则(25)来为所找到的转换计算成本；

所述算法被配置用以生成若干钻探次序方案，并且为所述钻探次序方案的至少部分计算总成本；并且

所述算法被配置用以选择接下来将要被执行的方案，所述方案对于另外的若干钻孔而言具有最低成本。

7.根据前述权利要求1到6中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述控制单元(CU)设置有至少一个数据元素，所述至少一个数据元素包括预定规则，所述预定规则用于为在可选择的相邻的所述钻孔(2)之间的转移限定成本值(26)。

8.根据前述权利要求1到7中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述设备(18)设置有与针对可搜索的相邻的钻孔(2)的最大允许距离相关的数据，由此，所生成的钻探次序方案仅包括长度短于所述最大允许距离的转换。

9.根据前述权利要求1到8中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述控制单元(CU)设置有与针对每个钻探悬臂确定的初始钻孔的选择相关的数据；

所述控制单元(CU)被配置用以为每个悬臂在所述悬臂的可达范围内从所述初始钻孔到后续的相邻的钻孔的可能的转移进行搜索，并且在若干后续轮的钻探中重复所述搜索，直到包括了岩面钻探模式的所有的所述钻孔为止，并且终止所述搜索。

10.根据前述权利要求1到9中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述设备(18)被配置用以通过将所找到的路径显示为所述钻孔(2)之间的线，在显示器装置(29)上以图形方式显示所找到的钻探次序方案。

11.根据前述权利要求1到10中的任一项所述的设备，其特征在于，

所述设备被配置用以在所述钻探期间同时为所述钻探模式(10)的剩余的钻孔生成所述钻探次序(11)；并且

生成所述钻探次序(11)的所述至少一个控制单元(CU)位于所述岩钻机(1)上。

12.一种岩钻机(1)，包括：

可移动载架；

两个或更多个钻探悬臂(悬臂1到悬臂3)，所述两个或更多个钻探悬臂设置有钻探单元(6)，所述钻探单元(6)包括进给梁(7)和岩钻机器(8)，所述岩钻机器(8)被支撑到所述进给梁(7)；以及

至少一个控制单元(CU)；

其特征在于，

所述岩钻机(1)设置有用于计划钻探次序(11)的设备(18)；并且

所述设备(18)是根据前述权利要求1到11中的任一项所述的设备。

13.一种为岩钻机(1)计划钻探次序(11)的方法，所述岩钻机包括旨在用于钻探的若干钻探悬臂(悬臂1到悬臂3)；

所述方法包括：

在至少一个控制单元(CU)中执行所述计划；

使得所述控制单元(CU)设置有钻探模式(10)，所述钻探模式(10)包括关于待被钻探的钻孔(2)的钻孔数据；

使得所述控制单元(CU)设置有关于所述钻探悬臂(悬臂1到悬臂3)的数据；以及

在所述控制单元(CU)的处理器(19)中执行钻探次序计划程序(12)并且为所设置的钻探模式(10)生成钻探次序(11)，其中，所述钻探次序(11)包括关于所述钻孔(2)的钻探顺序以及对用于钻探每个钻孔(2)的钻探悬臂(悬臂1到悬臂3)的选择的数据；

其特征在于

包括：为每个钻探悬臂搜索进一步的若干钻探步骤，用于产生若干可能的钻探次序方案，所述钻探次序方案中的每一个钻探次序方案均限定不同的钻探顺序、钻探单元选择以及所述钻探悬臂在相邻的钻孔(2)之间的转移；

使得所述控制单元(CU)设置有至少一个数据元素，所述至少一个数据元素包括预定规则，所述预定规则用于为所述钻探步骤的若干可能的动作限定成本值；

检测由所搜索到的钻探次序方案的所述钻探步骤所要求的动作，并且基于所述规则为所搜索到的钻探次序方案计算总成本；以及

针对所述若干后续钻探步骤，从检查过的方案中选择具有最低总成本的一个钻探次序方案。

14.一种计算机程序产品(12)，所述计算机程序产品(12)用于计划钻探次序(11)，

其特征在于，

所述计算机程序产品(12)包括程序代码装置，所述程序代码装置被配置用以当在计算机或数据处理装置(19)上运行时执行在独立权利要求中公开的步骤和工序。

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