CN114321369B - 地下作业设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地下作业设备，包括：主体部，主体部上设置有第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽和第二安装槽间隔设置；监测模块和无线通讯模块，监测模块安装在第一安装槽内，无线通讯模块安装在第二安装槽内，无线通讯模块的连接线与监测模块连接设置；第一密封部，第一密封部由金属制成，第一密封部盖设在第一安装槽的槽口处；第二密封部，第二密封部由非金属制成，第二密封部盖设或填充在第二安装槽的槽口处。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中不便于将地下作业设备的采集数据进行收集的技术问题。

Description

地下作业设备

技术领域

本发明涉及地下作业设备的数据采集和传输技术领域，具体而言，涉及一种地下作业设备。

背景技术

目前，现有技术中的地下作业设备常常处在水、泥浆、石油、沙石等复杂的周围环境里，随着作业深度的增加周围对设备的压力也随之增加，环境温度也随之升高。为了对井下环境进行监测，作业设备上一般设置有用于进行监测的采集装置，传统方式采集非实时反馈类型的数据时是将采集装置安置在作业设备的金属腔内，等设备作业完成运回地面后，需要把安置采集装置的腔体拆开，取出采集装置，然后再通过线缆连接方式获取采集装置内存储的数据。

然而，这种获取数据的方式每次都需要拆卸作业装置，读取完数据后再装回作业设备内部，这样操作太浪费人力物力且不易操作，且多次拆卸非常容易损坏腔体的密封性，在拆卸的过程中也容易损坏采集装置。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种地下作业设备，以解决现有技术中不便于将地下作业设备的采集数据进行收集的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种地下作业设备，包括：主体部，主体部上设置有第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽和第二安装槽间隔设置；监测模块和无线通讯模块，监测模块安装在第一安装槽内，无线通讯模块安装在第二安装槽内，无线通讯模块的连接线与监测模块连接设置；第一密封部，第一密封部由金属制成，第一密封部盖设在第一安装槽的槽口处；第二密封部，第二密封部由非金属制成，第二密封部盖设或填充在第二安装槽的槽口处。

进一步地，无线通讯模块包括相互连接的天线和馈线，馈线形成无线通讯模块的连接线，主体部上还设置有连接槽，连接槽位于第一安装槽和第二安装槽之间，连接槽的一端与第一安装槽连通，连接槽的另一端与第二安装槽连通；天线安装在第二安装槽内，馈线穿过连接槽与第一安装槽内的监测模块连接。

进一步地，地下作业设备还包括：密封导向件，密封导向件的形状与连接槽的形状相适配，密封导向件安装在连接槽内，密封导向件具有第一导线孔，馈线穿设在第一导线孔内。

进一步地，地下作业设备还包括：增压件，增压件上设置有第二导线孔，连接槽的第一端和/或连接槽的第二端安装有增压件，增压件挤压在密封导向件的端部，第二导线孔与第一导线孔相对设置。

进一步地，密封导向件由硅胶材料制成，增压件由金属材料制成。

进一步地，连接槽的端部设置有定位台阶，增压件定位在定位台阶处；定位台阶位于连接槽的第一端；和/或，定位台阶位于连接槽的第二端。

进一步地，主体部为柱体结构，第一安装槽和第二安装槽沿主体部的周缘间隔设置。

进一步地，第一密封部为第一密封盖板，第一密封盖板盖设在第一安装槽的槽口处，第二密封部填充在第二安装槽的槽口处，第一密封部和第二密封部沿主体部的周缘间隔设置。

进一步地，第一安装槽的上方设置有第一安装台阶，第一密封部为第一密封盖板，第一密封盖板盖设在第一安装台阶处；第一安装台阶为环形结构，第一安装台阶上设置有第一环形定位槽，地下作业设备还包括：第一密封圈，第一密封圈安装在第一环形定位槽内。

进一步地，主体部为柱体结构，第一安装槽和第二安装槽沿主体部的长度方向间隔设置。

进一步地，第一安装槽的上方设置有第二安装台阶，第二安装台阶上设置有第二环形定位槽，第二环形定位槽与连接槽连接设置，连接槽穿设在第二环形定位槽的至少部分上。

进一步地，地下作业设备还包括：第二密封圈，第二密封圈安装在第二环形定位槽内，密封导向件与第二密封圈连接，密封导向件穿设在第二密封圈上。

进一步地，第二密封部填充在第二安装槽的槽口处，第一密封部为第二密封盖板，第二密封盖板盖设在第一安装槽的槽口和第二安装槽的槽口处，第二密封盖板上设置有信号避让孔，信号避让孔与第二密封部相对设置。

应用本发明的技术方案，实现了地下作业设备数据监测装置的超低功耗高速无线通讯功能，在此功能的基础上实现了防水承压的方法。该技术方案解决了地下作业设备监测装置高速无线电方式的无线通讯的空白；解决了地下作业设备运回地面后，只有拆设备才能获取数据的繁重的工作。采用本发明提供的技术方案，只需在设备场地布置无线网关就可以自动获取设备内的数据，便于操作。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例一提供的地下作业设备的结构示意图(为了清楚示意出内部结构，结构示意图中将主体部切割成两部分)；

图2示出了根据本发明的实施例一提供的地下作业设备的另一角度的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例一提供的地下作业设备的又一角度的结构示意图；

图4示出了根据本发明的实施例一提供的具有两个增压件的地下作业设备的结构示意图；

图5示出了根据本发明的实施例二提供的地下作业设备的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、主体部；11、第一安装槽；111、第一安装台阶；112、第一环形定位槽；113、第二安装台阶；114、第二环形定位槽；12、第二安装槽；13、连接槽；131、定位台阶；20、监测模块；30、无线通讯模块；31、天线；32、馈线；40、第一密封部；41、信号避让孔；50、密封导向件；51、第一导线孔；60、增压件；61、第二导线孔；71、第一密封圈；72、第二密封圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图5所示，本发明提供了一种地下作业设备，该作业设备包括主体部10、监测模块20、无线通讯模块30、第一密封部40和第二密封部，主体部10上设置有第一安装槽11和第二安装槽12，第一安装槽11和第二安装槽12间隔设置。监测模块20安装在第一安装槽11内，无线通讯模块30安装在第二安装槽12内，无线通讯模块30的连接线与监测模块20连接设置。第一密封部40由金属材料制成，第一密封部40盖设在第一安装槽11的槽口处。第二密封部由非金属材料制成，第二密封部盖设或填充在第二安装槽12的槽口处。

采用本发明提供的地下作业设备，通过第一密封部40能够有效进行承压和密封，以提高对监测模块20的保护，通过第二密封部能够实现通过无线通讯模块30将监测模块20监测到的数据方便传出，不需要对监测模块20和无线通讯模块30进行拆卸。监测方便，便于数据传输，结构简单。具体地，第二密封部可以为通过胶体等对第二安装槽12的槽口进行密封。

具体地，无线通讯模块30包括相互连接的天线31和馈线32，馈线32形成无线通讯模块30的连接线，主体部10上还设置有连接槽13，连接槽13位于第一安装槽11和第二安装槽12之间，连接槽13的一端与第一安装槽11连通，连接槽13的另一端与第二安装槽12连通；天线31安装在第二安装槽12内，馈线32穿过连接槽13与第一安装槽11内的监测模块20连接。采用这样的结构设置，能够便于无线通讯模块30与监测模块20的连接，也优化了内部的结构布局。

在本发明中，地下作业设备还包括密封导向件50，密封导向件50的形状与连接槽13的形状相适配，密封导向件50安装在连接槽13内，密封导向件50具有第一导线孔51，馈线32穿设在第一导线孔51内。采用这样的结构设置，能够通过密封导向件50对第一导线孔51内的馈线32进行保护，便于保证结构的作用可靠性。

具体地，本实施例中的地下作业设备还包括增压件60，增压件60上设置有第二导线孔61，连接槽13的第一端和/或连接槽13的第二端安装有增压件60，增压件60挤压在密封导向件50的端部，第二导线孔61与第一导线孔51相对设置。通过增压件60对密封导向件50的挤压，能够进一步提高密封导向件50对连接槽13的密封性，也便于更好地对馈线32进行保护。

在本发明中，密封导向件50由硅胶材料制成，增压件60由金属材料制成。采用这样的结构设置，能够便于更好地对连接槽13进行密封，并对馈线32进行保护。

具体地，连接槽13的端部设置有定位台阶131，增压件60定位在定位台阶131处；定位台阶131位于连接槽13的第一端；和/或，定位台阶131位于连接槽13的第二端。采用这样的结构设置，能够通过定位台阶131对增压件60进行定位，以提高增压件60的定位稳定性，也便于对密封导向件50起到稳定的增压作用。

在本发明的一个实施例中，主体部10为柱体结构，第一安装槽11和第二安装槽12沿主体部10的周缘间隔设置。

具体地，第一密封部40为第一密封盖板，第一密封盖板盖设在第一安装槽11的槽口处，第二密封部填充在第二安装槽12的槽口处，第一密封部40和第二密封部沿主体部10的周缘间隔设置。采用这样的结构设置，优化了结构布局，提高了结构布局紧凑性。

在本实施例中，第一安装槽11的上方设置有第一安装台阶111，第一密封部40为第一密封盖板，第一密封盖板盖设在第一安装台阶111处；第一安装台阶111为环形结构，第一安装台阶111上设置有第一环形定位槽112，地下作业设备还包括第一密封圈71，第一密封圈71安装在第一环形定位槽112内。采用这样的结构设置，以提高第一密封部40的密封性能。

在本发明的另一实施例中，主体部10为柱体结构，第一安装槽11和第二安装槽12沿主体部10的长度方向间隔设置。

在本实施例中，第一安装槽11的上方设置有第二安装台阶113，第二安装台阶113上设置有第二环形定位槽114，第二环形定位槽114与连接槽13连接设置，连接槽13穿设在第二环形定位槽114的至少部分上。采用这样的结构设置，优化了结构布局，提高了结构布局紧凑性。

具体地，地下作业设备还包括第二密封圈72，第二密封圈72安装在第二环形定位槽114内，密封导向件50与第二密封圈72连接，密封导向件50穿设在第二密封圈72上。采用这样的结构设置，能够便于更好地提高对第一安装槽11和连接槽13的密封性能，也便于馈线32与监测模块20的连接。

在本实施例中，第二密封部填充在第二安装槽12的槽口处，第一密封部40为第二密封盖板，第二密封盖板盖设在第一安装槽11的槽口和第二安装槽12的槽口处，第二密封盖板上设置有信号避让孔41，信号避让孔41与第二密封部相对设置。采用这样的结构设置，既能够通过第一密封部40对监测模块20和无线通讯模块30更好地进行保护，又能够使得无线通讯模块30经过第二密封部和信号避让孔41后进行信号传输，便于将监测模块20的信号传出。

本发明中的作业设备的无线通讯模块30包括无线通讯单元、超低功耗MCU算法单元和供电单元。本发明的作业设备主要包括一下两个实施例。

如图1至图4所示，在实施例一中，无线通讯模块30主要包括为超低功耗MCU算法单元、天线31、馈线32，以用来进行无线数据的通讯。受到超低功耗MCU算法单元控制收发数据。超低功耗MCU算法单元主要包括MCU、传感器、无线通讯模块30控制及传感器控制部分。通过传感器获取地下作业设备的状态，MCU会根据地下作业设备的深度调整无线通讯的频率，根据地下作业设备的停止运行状态来调整数据监测频率，根据获得的温度来调整无线通讯模块30功能的启停。如果无线通讯单元被MCU关闭后，无法实时传输数据，则MCU会把监测的数据记录在存储器里，待无线通讯模块30达到开启条件后再把数据传输出来。

具体地，承压密封腔是作业设备上设计出来的一个腔体，承压密封腔为第一密封部40对第一安装槽11进行密封形成的。承压密封腔与压力隔离腔相连，压力隔离腔为连接槽13。地下作业设备为金属体，承压密封腔包括腔体、第一密封盖板、第一密封圈71、腔盖固定螺丝等。该腔体是用来安放数据监测模块20。作业设备放入监测模块20后，会通过第一密封盖板、第一密封圈71、腔盖固定螺丝把腔体密封住，防止设备进入地下作业时腔体进水、进压力。

天线安置腔也是作业设备上设计出来的一个腔体，天线安置腔为第二密封部对第二安装槽12进行密封后形成的腔体，天线安置腔与压力隔离腔相连，天线安置腔主要是放置天线31，放置天线31后会通过固化胶、符合材料之类的非金属材质把腔体填充上(也即为通过第二密封部对第二安装槽12的槽口进行密封)，起到防水的作用，填充材质不会对无线电信号造成屏蔽和干扰，可有效的传输无线电信号。

在本实施例中，压力隔离腔也是作业设备上设计出来的一端(或两端)带有内螺纹的圆柱形腔体(图1为一端带有内螺纹的圆柱性腔体，图4为两端带有内螺纹的圆柱形腔体)，压力隔离腔一端连接承压密封腔，另一端连接天线安置腔，天线31的馈线32会经过压力隔离腔，压力隔离腔包括圆柱形腔体、第一密封圈71、密封圈增压螺丝(对应增压件60)。馈线32经过压力隔离腔时，馈线32上会先穿过中间有孔的密封圈增压螺丝、密封圈(密封导向件50)、压力隔离腔与承压密封腔之间的小孔(或者是馈线32上会先穿过中间有孔的密封圈增压螺丝、密封圈、然后再穿过一个中间有孔的密封圈增压螺丝)，然后再把第一密封圈71塞进压力隔离腔，最后把密封增压螺丝拧进压力隔离腔，使密封增压螺丝挤压密封圈，密封圈受到两端的挤压力后向中间膨胀，进而第一密封圈71的中孔挤压天线31的馈线32，密封圈外壁挤压隔离腔的内壁，从而形成一个闭塞的空间，阻隔了承压密封腔和天线安置腔之间的连接，使承压密封腔形成了一个完全密封的腔体，保护了内部数据采集模块。

如图5所示，在实施例二中，在承压密封腔和天线安置腔穿过了一条沟槽，是通过腔盖和密封圈(管)直接挤压密封。

本实施例中的无线通讯模块30包括超低功耗MCU算法单元中的一部分、天线31、模块与天线31相连的馈线32。用来进行无线数据的通讯。受到超低功耗MCU算法单元控制收发数据。超低功耗MCU算法单元主要包括MCU、传感器、无线通讯模块30控制及传感器控制部分。通过传感器获取作业设备的状态，MCU会根据作业设备的深度调整无线通讯的频率，根据作业设备的停止运行状态来调整数据监测频率，根据获得的温度来调整无线通讯模块30功能的启停。如果无线通讯单元被MCU关闭后，无法实时传输数据，则MCU会把监测的数据记录在存储器里，待无线通讯模块30达到开启条件后再把数据传输出来。以上这些与实施例一中的方案保持一致。

承压密封腔和天线安置腔是作业设备上设计出来的分离的两个腔体，承压密封腔与天线安置腔之间有一条沟槽(沟槽为连接槽13，目的是为了通过天线31的馈线32)。作业设备为金属体。除了这两个腔体之外还有承压密封腔与天线安置腔一体腔盖、承压密封腔密封圈(第二密封圈72)、馈线32密封圈(密封导向件50)、腔盖固定螺丝。一体腔盖(第二密封盖板)在承压密封腔对应的位置为实体密封的，在天线安置腔对应位置是开窗的(也即为信号避让孔41，目的是不能屏蔽无线信号)。监测模块20放进作业设备的承压密封腔后，把天线31的馈线32套上橡胶圈后，馈线32放进两个腔体之间的沟槽里，一端连接模块另一端连接天线31，天线31放进天线安置腔内，然后再通过一体腔盖、承压密封腔密封圈、腔盖固定螺丝把承压密封腔和沟槽固定密封住，防止设备进入地下作业时承压密封腔进水、进压力。天线安置腔会通过固化胶、复合材料之类的非金属材质把腔体填充上，起到防水的作用，填充材质不会对无线电信号造成屏蔽和干扰，可有效的传输无线电信号。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：实现了无线通讯功能，地下作业设备运回地面后无需人员操作便能自动将监测模块的监测数据传到服务器里。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述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 (12)

1.一种地下作业设备，其特征在于，包括：

主体部（10），所述主体部（10）上设置有第一安装槽（11）和第二安装槽（12），所述第一安装槽（11）和所述第二安装槽（12）间隔设置；

监测模块（20）和无线通讯模块（30），所述监测模块（20）安装在所述第一安装槽（11）内，所述无线通讯模块（30）安装在所述第二安装槽（12）内，所述无线通讯模块（30）的连接线与所述监测模块（20）连接设置；

第一密封部（40），所述第一密封部（40）由金属材料制成，所述第一密封部（40）盖设在所述第一安装槽（11）的槽口处；

第二密封部，所述第二密封部由非金属材料制成，所述第二密封部盖设或填充在所述第二安装槽（12）的槽口处；

其中，所述无线通讯模块（30）包括相互连接的天线（31）和馈线（32），所述馈线（32）形成所述无线通讯模块（30）的连接线，所述主体部（10）上还设置有连接槽（13），所述连接槽（13）位于所述第一安装槽（11）和所述第二安装槽（12）之间，所述连接槽（13）的一端与所述第一安装槽（11）连通，所述连接槽（13）的另一端与所述第二安装槽（12）连通；所述天线（31）安装在所述第二安装槽（12）内，所述馈线（32）穿过所述连接槽（13）与所述第一安装槽（11）内的监测模块（20）连接。

2.根据权利要求1所述的地下作业设备，其特征在于，所述地下作业设备还包括：

密封导向件（50），所述密封导向件（50）的形状与所述连接槽（13）的形状相适配，所述密封导向件（50）安装在所述连接槽（13）内，所述密封导向件（50）具有第一导线孔（51），所述馈线（32）穿设在所述第一导线孔（51）内。

3.根据权利要求2所述的地下作业设备，其特征在于，所述地下作业设备还包括：

增压件（60），所述增压件（60）上设置有第二导线孔（61），所述连接槽（13）的第一端和/或所述连接槽（13）的第二端安装有所述增压件（60），所述增压件（60）挤压在所述密封导向件（50）的端部，所述第二导线孔（61）与所述第一导线孔（51）相对设置。

4.根据权利要求3所述的地下作业设备，其特征在于，所述密封导向件（50）由硅胶材料制成，所述增压件（60）由金属材料制成。

5.根据权利要求3所述的地下作业设备，其特征在于，所述连接槽（13）的端部设置有定位台阶（131），所述增压件（60）定位在所述定位台阶（131）处；

所述定位台阶（131）位于所述连接槽（13）的第一端；和/或，

所述定位台阶（131）位于所述连接槽（13）的第二端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的地下作业设备，其特征在于，所述主体部（10）为柱体结构，所述第一安装槽（11）和所述第二安装槽（12）沿所述主体部（10）的周缘间隔设置。

7.根据权利要求6所述的地下作业设备，其特征在于，所述第一密封部（40）为第一密封盖板，所述第一密封盖板盖设在所述第一安装槽（11）的槽口处，所述第二密封部填充在所述第二安装槽（12）的槽口处，所述第一密封部（40）和所述第二密封部沿所述主体部（10）的周缘间隔设置。

8.根据权利要求6所述的地下作业设备，其特征在于，所述第一安装槽（11）的上方设置有第一安装台阶（111），所述第一密封部（40）为第一密封盖板，所述第一密封盖板盖设在所述第一安装台阶（111）处；所述第一安装台阶（111）为环形结构，所述第一安装台阶（111）上设置有第一环形定位槽（112），所述地下作业设备还包括：

第一密封圈（71），所述第一密封圈（71）安装在所述第一环形定位槽（112）内。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的地下作业设备，其特征在于，所述主体部（10）为柱体结构，所述第一安装槽（11）和所述第二安装槽（12）沿所述主体部（10）的长度方向间隔设置。

10.根据权利要求9所述的地下作业设备，其特征在于，所述第一安装槽（11）的上方设置有第二安装台阶（113），所述第二安装台阶（113）上设置有第二环形定位槽（114），所述第二环形定位槽（114）与所述连接槽（13）连接设置，所述连接槽（13）穿设在所述第二环形定位槽（114）的至少部分上。

11.根据权利要求10所述的地下作业设备，其特征在于，所述地下作业设备还包括：

第二密封圈（72），所述第二密封圈（72）安装在所述第二环形定位槽（114）内，所述密封导向件（50）与所述第二密封圈（72）连接，所述密封导向件（50）穿设在所述第二密封圈（72）上。

12.根据权利要求9所述的地下作业设备，其特征在于，所述第二密封部填充在所述第二安装槽（12）的槽口处，所述第一密封部（40）为第二密封盖板，所述第二密封盖板盖设在所述第一安装槽（11）的槽口和所述第二安装槽（12）的槽口处，所述第二密封盖板上设置有信号避让孔（41），所述信号避让孔（41）与所述第二密封部相对设置。