CN113685173A - 深钻孔局部壁面应力解除控制系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种深钻孔局部壁面应力解除控制系统及设备，包括：井下通讯模块用于向参数采集模块、电磁阀控制模块或步进电机模块发出控制命令，将地面发出的各种命令传输到井下通讯模块的电路板上；电磁阀控制模块用于根据井下通讯模块下达的命令控制多功能板上电磁阀的动作，并将电磁阀的状态上传给井下通讯模块；参数采集模块用于根据井下通讯模块下达的命令分别采集数据并上传给井下通讯模块；步进电机模块用于根据井下通讯模块下达的命令控制液压步进电机动作，步进电机控制测试设备进行动作；多功能板模块用于发送给井下仪器命令字节程序，并传送给测井工控机。本发明可以在地面对3000米深度以上的局部壁面应力解除进行控制。
Description
技术领域
本发明实施例涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种深钻孔局部壁面应力解除控制系统及设备。
背景技术
油气资源是国家可持续发展的基础，是增强综合国力和保护国家安全的重要因素。页岩气作为一种重要的非常规油气田资源，其勘探开发已经成为我国能源产业发展的下一个重点战略。页岩气储层具有埋藏深、演化历史复杂、类型多、分布时代多等特征，约有65%页岩地层的埋深超过3500米。随着页岩气资源调查评价工作的快速发展，亟需适用于深钻孔复杂条件下的快捷地应力原位测试技术支撑。然而，局部壁面应力解除的工程实际中仍采用传统电机开关式的简单控制方法，需要地面人员逐一控制设备各部件进行运作，只适用于较浅的垂直钻孔或者位于地下巷道内部的水平孔中，使之难以运用于深垂直钻孔中去。因此，开发一种深钻孔局部壁面应力解除控制系统及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种深钻孔局部壁面应力解除控制系统及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种深钻孔局部壁面应力解除控制系统，包括：井下通讯模块，用于向参数采集模块、电磁阀控制模块或步进电机模块发出控制命令，并接收参数采集模块、电磁阀控制模块或步进电机模块传输的数据，通过调制解调模式与地面通讯模块形成通讯，将地面发出的各种命令传输到井下通讯模块的电路板上，并将井下通讯模块的电路板上的数据实时传送到地面；电磁阀控制模块，用于根据井下通讯模块下达的命令控制多功能板上电磁阀的动作，并将电磁阀的状态上传给井下通讯模块；参数采集模块，用于根据井下通讯模块下达的命令分别采集应变片数据、泵压、液压油温度，并根据命令将采集的数据上传给井下通讯模块；步进电机模块，用于根据井下通讯模块下达的命令控制液压步进电机动作，步进电机控制测试设备进行动作；多功能板模块，用于发送给井下仪器命令字节程序，接收井下电子节通讯模块采集到的数据，接收井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述井下通讯模块的通讯电路由信号发射电路和信号接收电路构成，发射电路由W77IE58、第一54HC02或非门、功率放大电路、通讯变压器构成；信号接收电路由所述通讯变压器、限幅滤波电路、CD4046调制解调器、第二54HC02或非门、所述W77IE58构成；其中，W77IE58与第一54HC02或非门和第二54HC02或非门分别连接，第一54HC02或非门与功率放大电路连接，功率放大电路与通讯变压器连接，通讯变压器与限幅滤波电路连接，限幅滤波电路与CD4046调制解调器连接，CD4046调制解调器与第二54HC02或非门连接。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述电磁阀控制模块由继电器控制电路、推靠控制电路、电机控制电路构成；继电器控制电路用于控制液压平衡里的电磁阀，推靠控制电路用于记录当前推靠壁的位置，电机控制电路用于控制电机钻的各项钻进参数。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述继电器控制电路，包括：AT89C52控制CPU与54HC14反向器连接，54HC14反向器与固态继电器连接。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述参数采集模块由压力信号采集电路、温度信号采集电路、芯长信号采集电路和位移信号采集电路构成。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述步进电机模块由AT89C2051单片机、集成芯片L297和集成芯片L298构成；其中，集成芯片L297为步进电机控制器，集成芯片L298为双H桥式驱动器。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述多功能板模块，用于发送给井下仪器命令字节程序，接收井下电子节通讯模块采集到的数据，包括：通过测井工控机将控制命令发送给多功能板模块，多功能板模块接收到发来的控制命令并判断是否为合法命令，若为合法命令则以manchester编码的方式将控制命令发送给井下电子节通讯模块，井下电子节通讯模块接收到地面发来的控制命令判断是否为合法命令，若为合法命令，将控制命令发给电磁阀控制模块或步进电机模块，执行相应的动作。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述接收井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机，包括：电磁阀控制模块和参数采集模块将采集到的应变信号、油温信号进行放大、滤波和AD转换，将转换后的数值以CAN通讯方式发给井下电子节通讯模块，电磁阀控制模块将读取到的电子舱温度发给井下电子节通讯模块，井下电子节通讯模块将采集到的各种数据以manchester编码的方式传送给多功能板模块，多功能板模块将接收到井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机。
第二方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统。
第三方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机实现第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统。
本发明实施例提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统及设备，通过将井下通讯模块、电磁阀控制模块、参数采集模块、步进电机模块和多功能板模块进行系统集成，可以在地面对3000米深度以上的局部壁面应力解除进行控制，实现了局部壁面应力解除在深钻孔环境中自动化控制及测试数据的实时传输，具有操作简单，有效稳定，便于维护的特点。
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做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的井下通讯模块结构示意图；
图4为本发明实施例提供的继电器控制电路结构示意图；
图5为本发明实施例提供的参数采集模块结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种深钻孔局部壁面应力解除控制系统，参见图1，该系统包括：井下通讯模块，用于向参数采集模块、电磁阀控制模块或步进电机模块发出控制命令，并接收参数采集模块、电磁阀控制模块或步进电机模块传输的数据，通过调制解调模式与地面通讯模块形成通讯，将地面发出的各种命令传输到井下通讯模块的电路板上，并将井下通讯模块的电路板上的数据实时传送到地面；电磁阀控制模块，用于根据井下通讯模块下达的命令控制多功能板上电磁阀的动作，并将电磁阀的状态上传给井下通讯模块；参数采集模块，用于根据井下通讯模块下达的命令分别采集应变片数据、泵压、液压油温度，并根据命令将采集的数据上传给井下通讯模块；步进电机模块，用于根据井下通讯模块下达的命令控制液压步进电机动作，步进电机控制测试设备进行动作；多功能板模块，用于发送给井下仪器命令字节程序，接收井下电子节通讯模块采集到的数据，接收井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述井下通讯模块的通讯电路由信号发射电路和信号接收电路构成，参见图3，发射电路由W77IE58、第一54HC02或非门、功率放大电路、通讯变压器构成；信号接收电路由所述通讯变压器、限幅滤波电路、CD4046调制解调器、第二54HC02或非门、所述W77IE58构成；其中，W77IE58与第一54HC02或非门和第二54HC02或非门分别连接，第一54HC02或非门与功率放大电路连接，功率放大电路与通讯变压器连接，通讯变压器与限幅滤波电路连接，限幅滤波电路与CD4046调制解调器连接，CD4046调制解调器与第二54HC02或非门连接。
具体地，通讯载体是铠装电缆导线两根，传送62.5kHz高频微弱的MSK信号（即最小移频键控信号），同时载体还传送交流50Hz、220V井下工作电压。经MXD2000磁环线圈隔离。高频微弱的MSK信号进入LC谐振回路选频滤波，经CD4046锁相器电路检出控制信号，送入微处理器，驱动电路采用放大电路，经电容隔离输出高频调制信号。发送接收的磁环双端口电路匹配电阻取值1千欧，线圈变比1：1。地面井下载波通讯电路基本相同。井下通讯模块与采集模块、控制模块、地层压力模块之间的通讯采用RS485通讯模式，波特率9600，各模块之间交换数据、命令快速稳定。由于RS485通讯极强的兼容性，这为以后增进其他的模块提供了接口。井下通讯模块的核心是W77IE58，有两个串行接口，运算速度快。串行接口SBUF1（U1的4、5脚）与地面通讯面板形成通讯，波特率是2400，外围电路是U6、U7、Q1、Q2等，其中U7A、U7B、U7C、C14、C15、R2、R3、Q1、Q1、C5、C5形成调制发射电路，T2（U1的2脚）提供62.5KHZ的调制波送U7A、U7B将U1、U5脚的发射信号进行调制，调制后的波形通过变压器发送到地面；地面通过变压器发送下来的信号，经过R1、C4、D2、D1、L1、L2、C48、C49、C2对信号进行耦合、限幅、滤波送进U6，U6及其外围电路R4、R5、R6、C11、C12、C13形成解调电路，解调后的信号。经过U7D隔离送入U1的4脚。串行接口SBUF1（U1的11、13脚）通过U2与井下面板形成通讯，U2是串行口驱动电路，2、3脚为发射接收控制脚，其中高电位为发射，低电位为接收，波特率是93750。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述电磁阀控制模块由继电器控制电路、推靠控制电路、电机控制电路构成；继电器控制电路用于控制液压平衡里的电磁阀，推靠控制电路用于记录当前推靠壁的位置，电机控制电路用于控制电机钻的各项钻进参数。
参见图4，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述继电器控制电路，包括：AT89C52控制CPU与54HC14反向器连接，54HC14反向器与固态继电器连接。
具体地，继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6是用来控制液压节里面的6个电磁阀，而在继电器线圈的两端并联的六个二极管D13、D14、D15、D16、D17、D18，是用来保护6个继电器线圈在继电器突然断电时，通过二极管对地放电（继电器线圈两端的电压不能突变）。12个整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12是将220V的交流电压通过二极管整流后变为110V的直流电压，去控制液压节里面的6个电磁阀。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述参数采集模块由压力信号采集电路、温度信号采集电路、芯长信号采集电路和位移信号采集电路构成。
具体可以参见图5，AD620是仪表放大器（包括AD620高压放大和AD620油温放大），推靠压力信号经过AD620进行信号放大再经过二阶有源滤波OP270形成的二阶有源滤波电路滤除干扰信号，将滤波后的信号输送至AD转换器的模拟输入引脚进行AD转换，AD7265是12位A/D转换器，SPI接口，由5V恒压源TPS73250供电。经AD7265转换后的数值经过SPI接口传送至MCU（STM8AF5288TD，其引脚如图5中所示）中。温度电桥电路采用2.5V恒压源（ADR441）供电，经过AD620的放大之后，直接输送至AD7265进行AD转换。转换完成后经SPI接口将转换数据传送至MCU中。电子仓体温度传感器为数字温度传感器(ADT7410)，采用标准的IIC总线方式。处理器采用IIC总线实时读取温度传感器数值。将读取的温度传感器数值经过CAN总线（即CAN transceiver，CAN总线无线电收发两用机）发送给MDRT井下通讯板，再由MDRT井下通讯板将数据传送至MDRT-II地面系统，传给测井工控机，可计算出当前电子舱体温度。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述步进电机模块由AT89C2051单片机、集成芯片L297和集成芯片L298构成；其中，集成芯片L297为步进电机控制器，集成芯片L298为双H桥式驱动器。
具体地，步进电机是将电脉冲信号变成角位移的执行元件，因此不能直接接到交流电源上，必须使用专用的步进电机控制驱动器。集成芯片L297和集成芯片L298组成了步进电机控制驱动器。集成芯片L297可产生四相驱动信号用于计算机控制的两相双极步进电机。CPU的14脚产生一时钟信号送于集成芯片L297的18脚用于控制步进电机的动作，由CPU的15脚输出电平控制步进电机的正转与反转，CPU的16脚输出电平控制步进电机工作在半步方式还是在全步方式。集成芯片L297引脚输入负脉冲时，变换器恢复初始状态即ABCD=0101。集成芯片L297的11脚CONTROL端的输入决定斩波器对相位线A、B、C、D或抑制线INH1和INH2起控制作用。当CONTROL为高电平时，对A、B、C、D有控制作用；为低电平时，对INH1和INH2起控制作用，从而可对电动机转向和转矩进行控制。集成芯片L298是一种高压、大电流双全桥式驱动器。可以驱动2相或4相步进电机。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述多功能板模块，用于发送给井下仪器命令字节程序，接收井下电子节通讯模块采集到的数据，包括：通过测井工控机将控制命令发送给多功能板模块，多功能板模块接收到发来的控制命令并判断是否为合法命令，若为合法命令则以manchester编码的方式将控制命令发送给井下电子节通讯模块，井下电子节通讯模块接收到地面发来的控制命令判断是否为合法命令，若为合法命令，将控制命令发给电磁阀控制模块或步进电机模块，执行相应的动作。
具体地，MDRT—II地面程控板（即多功能板模块）发送给井下仪器命令字节程序包括：首先操作工程师通过测井工控机，以USB的传输方式(或者面板开关)将控制命令发送给MDRT—II地面程控板。 MDRT—II地面程控板接收到测井工控机(或者面板开关)发来的控制命令判断该命令是否为合法命令，为合法命令则以manchester编码的方式将控制命令发送给井下电子节通讯模块。井下电子节通讯板接收到地面发来的控制命令判断是否为合法命令。如果为合法命令，井下通讯板以CAN通讯的方式将控制命令发给电磁阀控制模块或者直流电机控制模块，完成相应的动作命令。如为非法命令则不做任何处理。
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，所述接收井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机，包括：电磁阀控制模块和参数采集模块将采集到的应变信号、油温信号进行放大、滤波和AD转换，将转换后的数值以CAN通讯方式发给井下电子节通讯模块，电磁阀控制模块将读取到的电子舱温度发给井下电子节通讯模块，井下电子节通讯模块将采集到的各种数据以manchester编码的方式传送给多功能板模块，多功能板模块将接收到井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机。
具体地，要将井下系统上传至数据程序：首先电磁阀控制模块和参数采集模块将采集到的应变信号、油温信号进行放大、滤波和AD转换，将转换后的数值以CAN通讯方式发给井下电子节通讯模块。然后电磁阀控制模块和参数采集模块通过I2C方式将读取到的电子舱温度以CAN通讯方式发给井下电子节通讯模块。接着井下电子节通讯模块将采集到的各种数据以manchester编码的方式传送给MDRT—II地面程控板。最后 MDRT—II地面程控板将接收到井下采集的各个数据及地面采集的电缆拉力、深度计数等数据通过USB接口传送给测井工控机。
本发明实施例提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，通过将通讯模块、控制模块、采集模块、步进电机模块和多功能板模块进行系统集成，可以在地面对在3000米深度以上的局部壁面应力解除进行控制，实现了局部壁面应力解除在深钻孔环境中自动化控制及测试数据的实时传输，具有操作简单，有效稳定，便于维护的特点。通过本发明实施例提供的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，可以在地面对在3000米深度以上的局部壁面应力解除法设备进行控制，由于还配有拓展接口，还便于对原有的软件进行个性化的插件扩展。
本发明实施例的系统是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图2所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)201、通信接口(Communications Interface)204、至少一个存储器(memory)202和通信总线203，其中，至少一个处理器201，通信接口204，至少一个存储器202通过通信总线203完成相互间的通信。至少一个处理器201可以调用至少一个存储器202中的逻辑指令，以实现系统实施例中提供的各种系统。
此外，上述的至少一个存储器202中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的全部系统或部分系统。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）实现各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法或系统。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中 的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用 的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，包括：井下通讯模块，用于向参数采集模块、电磁阀控制模块或步进电机模块发出控制命令，并接收参数采集模块、电磁阀控制模块或步进电机模块传输的数据，通过调制解调模式与地面通讯模块形成通讯，将地面发出的各种命令传输到井下通讯模块的电路板上，并将井下通讯模块的电路板上的数据实时传送到地面；电磁阀控制模块，用于根据井下通讯模块下达的命令控制多功能板上电磁阀的动作，并将电磁阀的状态上传给井下通讯模块；参数采集模块，用于根据井下通讯模块下达的命令分别采集应变片数据、泵压、液压油温度，并根据命令将采集的数据上传给井下通讯模块；步进电机模块，用于根据井下通讯模块下达的命令控制液压步进电机动作，步进电机控制测试设备进行动作；多功能板模块，用于发送给井下仪器命令字节程序，接收井下电子节通讯模块采集到的数据，接收井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机。
2.根据权利要求1所述的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，所述井下通讯模块的通讯电路由信号发射电路和信号接收电路构成，发射电路由W77IE58、第一或非门、功率放大电路、通讯变压器构成；信号接收电路由所述通讯变压器、限幅滤波电路、调制解调器、第二或非门、所述W77IE58构成；其中，W77IE58与第一或非门和第二或非门分别连接，第一或非门与功率放大电路连接，功率放大电路与通讯变压器连接，通讯变压器与限幅滤波电路连接，限幅滤波电路与调制解调器连接，调制解调器与第二或非门连接。
3.根据权利要求2所述的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，所述电磁阀控制模块由继电器控制电路、推靠控制电路、电机控制电路构成；继电器控制电路用于控制液压平衡里的电磁阀，推靠控制电路用于记录当前推靠壁的位置，电机控制电路用于控制电机钻的各项钻进参数。
4.根据权利要求3所述的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，所述继电器控制电路，包括：控制CPU与反向器连接，反向器与固态继电器连接。
5.根据权利要求4所述的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，所述参数采集模块由压力信号采集电路、温度信号采集电路、芯长信号采集电路和位移信号采集电路构成。
6.根据权利要求5所述的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，所述步进电机模块由单片机、第一集成芯片和第二集成芯片构成；其中，第一集成芯片为步进电机控制器，第二集成芯片为双H桥式驱动器。
7.根据权利要求6所述的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，所述多功能板模块，用于发送给井下仪器命令字节程序，接收井下电子节通讯模块采集到的数据，包括：通过测井工控机将控制命令发送给多功能板模块，多功能板模块接收到发来的控制命令并判断是否为合法命令，若为合法命令则以曼彻斯特编码的方式将控制命令发送给井下电子节通讯模块，井下电子节通讯模块接收到地面发来的控制命令判断是否为合法命令，若为合法命令，将控制命令发给电磁阀控制模块或步进电机模块，执行相应的动作。
8.根据权利要求7所述的深钻孔局部壁面应力解除控制系统，其特征在于，所述接收井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机，包括：电磁阀控制模块和参数采集模块将采集到的应变信号、油温信号进行放大、滤波和AD转换，将转换后的数值以CAN通讯方式发给井下电子节通讯模块，电磁阀控制模块将读取到的电子舱温度发给井下电子节通讯模块，井下电子节通讯模块将采集到的各种数据以曼彻斯特编码的方式传送给多功能板模块，多功能板模块将接收到井下采集的数据及地面采集的电缆拉力和深度计数，并传送给测井工控机。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如权利要求1至8任一项权利要求所述的系统。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机实现如权利要求1至8中任一项权利要求所述的系统。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114441073A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-05-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种水利勘察钻孔用小孔径深孔地应力测试系统及方法 |
| CN115127716A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-09-30 | 云南省交通投资建设集团有限公司 | 小型局部壁面应力解除法岩体参数原位测试系统及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353637A (en) * | 1992-06-09 | 1994-10-11 | Plumb Richard A | Methods and apparatus for borehole measurement of formation stress |
| US6308787B1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-10-30 | Vermeer Manufacturing Company | Real-time control system and method for controlling an underground boring machine |
| CN102979520A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-20 | 上海交通大学 | 基于bwsrm原理的水平孔地应力测量装置 |
| CN103076120A (zh) * | 2012-12-29 | 2013-05-01 | 上海交通大学 | 地下洞室开挖面表面应力解除装置 |
| CN104632199A (zh) * | 2013-11-15 | 2015-05-20 | 成都亿友科技有限公司 | 基于高温单片机的智能井井下数据采集系统 |
| US20160123138A1 (en) * | 2013-05-20 | 2016-05-05 | Arena Petro Ltd. | Highly-integrated well logging surface system |
| CN108007793A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-08 | 西安科技大学 | 深井含冰充填料浆充填及充填体应力分布实验装置及方法 |
-
2021
- 2021-08-30 CN CN202111001403.4A patent/CN113685173A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353637A (en) * | 1992-06-09 | 1994-10-11 | Plumb Richard A | Methods and apparatus for borehole measurement of formation stress |
| US6308787B1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-10-30 | Vermeer Manufacturing Company | Real-time control system and method for controlling an underground boring machine |
| CN102979520A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-20 | 上海交通大学 | 基于bwsrm原理的水平孔地应力测量装置 |
| CN103076120A (zh) * | 2012-12-29 | 2013-05-01 | 上海交通大学 | 地下洞室开挖面表面应力解除装置 |
| US20160123138A1 (en) * | 2013-05-20 | 2016-05-05 | Arena Petro Ltd. | Highly-integrated well logging surface system |
| CN104632199A (zh) * | 2013-11-15 | 2015-05-20 | 成都亿友科技有限公司 | 基于高温单片机的智能井井下数据采集系统 |
| CN108007793A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-08 | 西安科技大学 | 深井含冰充填料浆充填及充填体应力分布实验装置及方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| 中国机械工业教育协会: "《单片机原理与应用》", 31 August 2012 * |
| 傅运刚等: "《机电一体化应用技术基础》", 31 December 1996 * |
| 吴振君等: "深钻孔壁面局部应力解除法三维地应力测试设备设计", 《土工基础》 * |
| 吴满路等: "新型压磁应力解除测量系统及其测试分析", 《岩石力学与工程学报》 * |
| 王加祥等: "《实用电路分析及应用》", 31 May 2015 * |
| 秦雨樵等: "基于钻孔局部壁面应力解除法的深部页岩三维地应力计算方法", 《岩石力学与工程学报》 * |
| 赵凯: "三臂井径多功能推靠器控制模块设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技Ⅰ辑）》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114441073A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-05-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种水利勘察钻孔用小孔径深孔地应力测试系统及方法 |
| CN114441073B (zh) * | 2022-04-07 | 2022-08-16 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种水利勘察钻孔用小孔径深孔地应力测试系统及方法 |
| CN115127716A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-09-30 | 云南省交通投资建设集团有限公司 | 小型局部壁面应力解除法岩体参数原位测试系统及方法 |
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