CN114740725B - 用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法、控制方法及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法，包括以下步骤：实时获取贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期，且判断供给周期是否在设定范围内，且将设定范围内的供给周期视为有效；实时采集向贯通式潜孔锤供气的管路内的气体压力，且与有效的供给周期对应进行周期内平均压力的计算；建立以平均圧力为纵坐标，时间为横坐标的坐标系，确定参考点；计算贯通式潜孔锤的控制参数。通过本发明可实现在钻探过程中，通过控制参数的获取而针对所钻取物质的不同硬度等进行压缩气体供给压力的适应性调整，保证正常工作情况下气体供给压力的相对准确性。本发明中还请求保护用于贯通式潜孔锤的控制方法和压力数据处理终端。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法、控制方法及终端。
背景技术
贯通式潜孔锤与普通型潜孔锤在结构上最大的不同就是贯通式潜孔锤在中部设置了贯通孔道，孔底通过该贯通孔与地表连通，以便岩心、岩屑、气流及液体等物质通过该贯通孔上返。
贯通式潜孔锤的具体工作流程如下:压缩气体首先通过双壁钻杆流进贯通式潜孔锤上接头的环状间隙，然后压开逆止阀，进入外缸和内缸之间的环状通道，再经过内缸上的径向进气孔充满前、后气室，进而推动活塞做往复运动形成冲击能量。做功后的前、后气室内的废气分别流进活塞与心管之间的环状通道、钻头上部环槽，最后通过钻头花键槽底部设置的通道，经钻头排气孔排出。
但在实际工作的过程中，由于工作环境中可能存在硬度和状态不同的物质，会使得压缩气体的供给压力可能会存在相对于实际所需的适当压力过大或者过小的情况，或者造成了能源的浪费，或者使得工作效果欠佳。
如何实时的对贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力进行调节，从而根据不同的工作环境保持恰当的状态，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供了一种用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法、控制方法及终端，可有效解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法，包括以下步骤：
实时获取贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A，且判断所述供给周期A是否在设定范围内，且将设定范围内的所述供给周期A视为有效；
实时采集向贯通式潜孔锤供气的管路内的气体压力，且与有效的所述供给周期A对应进行周期内平均压力B的计算；
建立以所述平均压力B为纵坐标，时间为横坐标的坐标系，确定参考点P；
通过以下公式计算所述贯通式潜孔锤的控制参数：
其中，
a为调节参数，与向贯通式潜孔锤供气的管路内的初始气体压力负相关；
K为所述坐标系中相邻两参考点P之间连线的斜率；
x为所选择的参考点P个数与1的差值，其中，x为大于等于2的正整数，且与上一次S计算过程中所选择的各参考点P纵坐标的标准差正相关；
S为控制参数，用于确定所述贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力。
进一步地，所述贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A的获取方法如下：
通过相对于所述贯通式潜孔锤固定安装的振动传感器，获得单位时间内贯通式潜孔锤对于工作位置的冲击次数C，通过所述冲击次数C计算所述供给周期A。
进一步地，在所述坐标系中，所述参考点P的横坐标为各所述供给周期A内的中间时刻。
进一步地，针对所述贯通式潜孔锤供气的管路内气体压力的采集，在双壁钻杆的气体入口处进行。
进一步地，x的增大或者减小采用逐一递增或者递减的方式。
用于贯通式潜孔锤的控制方法，包括以下步骤：
通过上述的压力数据处理方法进行控制参数S的计算；
根据所述控制参数S的正或负进行压缩气体供气压力增大或减小的判断；
根据所述控制参数S的绝对值大小进行所述压缩气体供气压力增大或减小的幅度判断，所述幅度与所述绝对值大小正相关。
进一步地，根据所述控制参数S所进行的判断具体为，计算若干所述控制参数S的平均值，根据所述平均值进行供气压力增大或减小，以及变化的幅度判断。
用于贯通式潜孔锤的压力数据处理终端，包括第一获取模块、第二获取模块、计算模块和传输模块；
所述第一获取模块获取贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A，以及判断所述供给周期A是否在设定范围内，且将设定范围内的所述供给周期A视为有效；
所述第二获取模块获取向贯通式潜孔锤供气的管路内的气体压力；
所述计算模块接受来自所述第一获取模块和第二获取模块的数据，且进行以下计算：
计算有效的所述供给周期A内对应的平均压力B；
建立以所述平均压力B为纵坐标，时间为横坐标的坐标系，确定参考点P，且计算相邻两所述参考点P之间连线的斜率；
以及，根据以下公式计算所述贯通式潜孔锤的控制参数：
其中，
a为调节参数，与向贯通式潜孔锤供气的管路内的初始气体压力负相关；
K为所述坐标系中相邻两参考点P之间连线的斜率；
x为所选择的参考点P个数与1的差值，其中，x为大于等于2的正整数，且与上一次S计算过程中所选择的各参考点P纵坐标的标准差正相关；
S为控制参数，用于确定所述贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力；
所述传输模块将所述控制参数S传输至向所述贯通式潜孔锤供给气体的空压机控制端。
进一步地，所述第一获取模块包括振动传感器和转换单元；
所述振动传感器获得单位时间内贯通式潜孔锤对于工作位置的冲击次数C；
所述转换单元将所述冲击次数C转换为所述供给周期A。
进一步地，所述第二获取模块安装于贯通式潜孔锤双壁钻杆的气体入口处。
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
本发明中，应用供气管路内的气体压力、冲击能量供给周期和振动量变化的特点来对贯通式潜孔锤的压力数据进行处理，以作为贯通式潜孔锤的控制依据；通过本发明可实现在钻探过程中，通过控制参数的获取而针对所钻取物质的不同硬度等进行压缩气体供给压力的适应性调整，保证正常工作情况下气体供给压力的相对准确性。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为供气管路内的气体压力变化曲线、贯通式潜孔锤的振动量变化曲线和参考点的对应关系图；
图2为用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法的流程图；
图3为用于贯通式潜孔锤的控制方法的流程图；
图4为用于贯通式潜孔锤的数据处理终端的框架图；
附图标记：
1、第一获取模块；2、第二获取模块；3、计算模块；4、传输模块；5、空压机控制端。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在贯通式潜孔锤工作的过程中，当保持压缩气体向贯通式潜孔锤稳定的供给时，在通过压缩气体推动活塞运动的过程中，供气管路内的气体必然会产生压力升高的时段；而伴随废气经过钻头排气孔排出的过程中，供气管路内的气体必然会产生压力降低的时段；上述过程使得贯通式潜孔锤在供给一次冲击能量的过程中，在气源供给压力稳定的情况下，供气管路内会获得压力的峰值和压力的谷值，从而获得持续变化的压力曲线，如图1中坐标系（a）中所展示的。
另外，由于工作环境中可能出现硬度和状态不同的物质，会对贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期和振动量造成影响，当冲击位置具有较大的硬度和密度时，会发生难以破碎的情况，伴随钻机的钻进，会使得贯通式潜孔锤受到逐渐增大的挤压力，排气的部分也必然会发生较大程度的封堵，从而使得冲击频率和振动量减小，其中，图1中的坐标系（b）可反应贯通式潜孔锤的振动量随时间的变化规律。
需要说明的是，图中所展示的各变化曲线并非通过实验而获得的真实曲线，而是通过分析而绘制的可反应本发明基本原理的简化曲线。
本发明中，应用上述供气管路内的气体压力、冲击能量供给周期和振动量变化的特点来对贯通式潜孔锤的压力数据进行处理，以作为贯通式潜孔锤的控制依据。
实施例一：
在具体实施过程中，用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
S1：实时获取贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A，且判断供给周期A是否在设定范围内，且将设定范围内的供给周期A视为有效，图1中的A1、A2和A3即表示连续获取到的三个有效的供给周期；在对数据进行采集处理的过程中，仅仅需要考虑的是有效的数据，而当无效的数据产生时，尤其是连续的产生，需要通过人为的干预而判断是否存在工作异常的情况，而上述异常的情况往往为供给周期A过长，此种情况下一般发生了钻探受到较大阻力的情况，可能需要对钻头或者其他工作参数等进行调节，当无效的数据产生后，需要重新再进行步骤S1;
S2：实时采集向贯通式潜孔锤供气的管路内的气体压力，且与有效的供给周期A对应进行周期内平均压力B的计算，如图1中的B1、B2和B3即为上述A1、A2和A3所分别对应的供给周期内的平均压力；上述气压压力采集的前提是，当无供给压力参数更新的指令到达前，向贯通式潜孔锤进行供给的压缩气体的压力是稳定的；
由于工作环境较为复杂，管路内的气体压力必然产生持续的不稳定变化，所以无法同规律的变化一样而获得稳定的周期，本发明中通过对贯通式潜孔锤冲击能量的供给周期A进行获取而作为平均压力B的计算周期，有效的解决了上述技术问题，从而可始终获得计算平均值所需的分子，即各次采集的气体压力的数据和；以及所需的分母，即供给周期A内对应的数据个数；其中，具体的数量通过对压力采样频率的设定而调整。
S3：建立以平均压力B为纵坐标，时间为横坐标的坐标系，如图1中（c）所示，在坐标系中确定参考点P，图1中的P1、P2和P3即为分别以B1、B2和B3为纵坐标，以及，以A1、A2和A3所分别对应的供给周期内的设定时刻为横坐标的三个参考点；
S4：通过以下公式计算贯通式潜孔锤的控制参数：
其中，
a为调节参数，与向贯通式潜孔锤供气的管路内的初始气体压力负相关；
K为坐标系中相邻两参考点P之间连线的斜率；
x为所选择的参考点P个数与1的差值，其中，x为大于等于2的正整数，且与上一次S计算过程中所选择的各参考点P纵坐标的标准差正相关；
S为控制参数，用于确定贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力。
在上述计算公式中，各参数均无单位，仅仅为数值间的计算；a与向贯通式潜孔锤供气的管路内的初始气体压力负相关的目的在于，对控制参数的控制灵敏度进行调节，具体地，初始气体压力为每次启动后设定的气体供给压力，当管路内的初始气体压力越大时，可在一定程度上反应设备的型号较大，或者适合工作在较大的载荷下，此种情况下a值减小，从而可视为计算获得的S值被缩小，当后续将其参与到贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力控制的过程中，其控制的权重降低，即降低了控制的灵敏度，从而可避免贯通式破碎锤频繁的控制参数变化，保证重载下相对稳定的工作。反之，当管路内的初始气体压力越小时，可在一定程度上反应设备的型号较小，或者适合工作在较小的载荷下，此种情况下a值增大，从而可视为计算获得的S值被放大，当后续将其参与到贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力控制的过程中，其控制的权重增加，即增加了控制的灵敏度，从而可使得贯通式破碎锤更加灵活的进行变化，从而与相应的工况进行匹配。
而x与上一次S计算过程中所选择的各参考点P纵坐标的标准差正相关的原因在于，每一次针对S值的计算，均会选择适当数量的参考点P，且选择的行为以当前时间向后推算，即选择与当前时间邻近的数量为x+1的点数，而当前一次计算的各参考点P纵坐标的标准差较大时，则说明当前管路内的压力离散程度较大，此种变化并非短时间的较微观变化，而是通过各供给周期A内平均压力B的较宏观变化而反应出的，因此，此种情况下需要采用更多的参考点P参与到控制参数S的计算过程中，从而保证全面性及准确性。反之，当前管路内的压力离散程度较小时，此种情况下可采用更少的参考点P参与到控制参数S的计算过程中，从而降低计算的难度，上述过程为动态的变化过程。其中x的增大或者减小可采用逐一递增或者递减的方式。
需要说明的是，本发明中的压力数据处理方法基于持续的正常工作而进行，而并非用于异常情况的判断等，通过本发明旨在在钻探过程中，通过控制参数S的获取而针对所钻取物质的不同硬度和密度等进行压缩气体供给压力的适应性调整，保证正常工作情况下气体供给压力的相对准确性。当任何异常情况发生后，本发明中的数据处理过程是被中断的，当异常情况排除后而再次重新启动。
作为上述实施例的优选，贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A的获取方法如下：
通过相对于贯通式潜孔锤固定安装的振动传感器，获得单位时间内贯通式潜孔锤对于工作位置的冲击次数C，通过冲击次数C计算供给周期A。
振动量的采集可较为容易的实现，针对振动传感器的安装，可在贯通式潜孔锤的双壁钻杆上进行安装，或者，安装于对应的钻机上亦可，振动量均可较为明确的被采集。其中，单位时间的冲击次数C可获得冲击的频率，通过倒数的计算即可获得所需的冲击能量供给周期A。
作为一种较佳的实施方式，上述步骤S3中，在坐标系中参考点P的横坐标为各供给周期A内的中间时刻，从而使得横坐标的选择获得统一的标准。
为了保持对气压压力变化的敏感度，针对贯通式潜孔锤供气的管路内气体压力的采集，在双壁钻杆的气体入口处进行，即在目前所采用的双通道气水笼头和贯通式潜孔锤之间，且更靠近贯通式潜孔锤的位置。
实施例二：
用于贯通式潜孔锤的控制方法，如图3所示，包括以下步骤：
D1:通过实施例一中的压力数据处理方法进行控制参数S的计算；
D2:根据控制参数S的正或负进行压缩气体供气压力增大或减小的判断；
D3:根据控制参数S的绝对值大小进行压缩控制供气压力增大或减小的幅度判断，变化程度与绝对值大小正相关。
步骤D1中所计算获得控制参数S是已经经过控制灵敏度调节的，当控制参数S为正值时，可在一定程度上反应贯通式潜孔锤每次冲击能量的供给需要基于贯通式潜孔锤的气室内获得更大的压力范围，此时大几率下冲击和排气较为困难，因此需要增大压缩气体的供给压力，从而使得冲击能量更加适应当下的工况；反之，则需要减小供气的压力。
当然，为了降低控制的频率，根据控制参数S所进行的判断具体为，计算若干控制参数S的平均值，根据平均值进行供气压力增大或减小变化，以及变化程度的判断，平均值也可反应当下的工况。
实施例三：
用于贯通式潜孔锤的压力数据处理终端，如图4所示，包括：
第一获取模块1，获取贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A，以及判断供给周期A是否在设定范围内，且将设定范围内的供给周期A视为有效；
第二获取模块2，获取向贯通式潜孔锤供气的管路内的气体压力；
计算模块3，接受来自第一获取模块1和第二获取模块2的数据，且进行以下计算：
计算有效的供给周期A内对应的平均压力B；
建立以平均压力B为纵坐标，时间为横坐标的坐标系，确定参考点P，且计算相邻两参考点P之间连线的斜率；
以及，根据以下公式计算贯通式潜孔锤的控制参数：
其中，
a为调节参数，与向贯通式潜孔锤供气的管路内的初始气体压力负相关；
K为坐标系中相邻两参考点P之间连线的斜率；
x为所选择的参考点P个数与1的差值，其中，x为大于等于2的正整数，且与上一次S计算过程中所选择的各参考点P纵坐标的标准差正相关；
S为控制参数，用于确定贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力；
传输模块4，将控制参数S传输至向贯通式潜孔锤供给气体的空压机控制端5。
本实施例所能够实现的技术效果如实施例一中所描述的，此处不再赘述。
作为本实施例的优选，第一获取模块1包括振动传感器和转换单元；振动传感器获得单位时间内贯通式潜孔锤对于工作位置的冲击次数C；转换单元将冲击次数C转换为供给周期A。
与实施例一中出于同样的目的，第二获取模块2安装于贯通式潜孔锤双壁钻杆的气体入口处。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时获取贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A，且判断所述供给周期A是否在设定范围内，且将设定范围内的所述供给周期A视为有效；
实时采集向贯通式潜孔锤供气的管路内的气体压力，且与有效的所述供给周期A对应进行周期内平均压力B的计算；
建立以所述平均压力B为纵坐标，时间为横坐标的坐标系，确定参考点P，在所述坐标系中，所述参考点P的横坐标为各所述供给周期A内的中间时刻；
通过以下公式计算所述贯通式潜孔锤的控制参数：
其中，
a为调节参数，与向贯通式潜孔锤供气的管路内的初始气体压力负相关；
K为所述坐标系中相邻两参考点P之间连线的斜率；
x为所选择的参考点P个数与1的差值，其中，x为大于等于2的正整数，且与上一次S计算过程中所选择的各参考点P纵坐标的标准差正相关；
S为控制参数，用于确定所述贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力；
连续获取多个有效的所述供给周期A及对应所述供给周期A内的所述平均压力B进行所述贯通式潜孔锤的控制参数计算。
2.根据权利要求1所述的用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法，其特征在于，所述贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A的获取方法如下：
通过相对于所述贯通式潜孔锤固定安装的振动传感器，获得单位时间内贯通式潜孔锤对于工作位置的冲击次数C，通过所述冲击次数C计算所述供给周期A。
3.根据权利要求1所述的用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法，其特征在于，针对所述贯通式潜孔锤供气的管路内气体压力的采集，在双壁钻杆的气体入口处进行。
4.根据权利要求1所述的用于贯通式潜孔锤的压力数据处理方法，其特征在于，x的增大或者减小采用逐一递增或者递减的方式。
5.用于贯通式潜孔锤的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过权利要求1~4中任一项所述的压力数据处理方法进行控制参数S的计算；
根据所述控制参数S的正或负进行压缩气体供气压力增大或减小的调整；
根据所述控制参数S的绝对值大小进行所述压缩气体供气压力增大或减小的幅度调整，所述幅度与所述绝对值大小正相关。
6.根据权利要求5所述的用于贯通式潜孔锤的控制方法，其特征在于，根据所述控制参数S所进行的判断具体为，计算若干所述控制参数S的平均值，根据所述平均值进行供气压力增大或减小，以及变化的幅度调整。
7.用于贯通式潜孔锤的压力数据处理终端，其特征在于，包括第一获取模块、第二获取模块、计算模块和传输模块；
所述第一获取模块获取贯通式潜孔锤的冲击能量供给周期A，以及判断所述供给周期A是否在设定范围内，且将设定范围内的所述供给周期A视为有效；
所述第二获取模块获取向贯通式潜孔锤供气的管路内的气体压力；
所述计算模块接受来自所述第一获取模块和第二获取模块的数据，且进行以下计算：
计算有效的所述供给周期A内对应的平均压力B；
建立以所述平均压力B为纵坐标，时间为横坐标的坐标系，确定参考点P，在所述坐标系中，所述参考点P的横坐标为各所述供给周期A内的中间时刻，且计算相邻两所述参考点P之间连线的斜率；
以及，根据以下公式计算所述贯通式潜孔锤的控制参数：
其中，
a为调节参数，与向贯通式潜孔锤供气的管路内的初始气体压力负相关；
K为所述坐标系中相邻两参考点P之间连线的斜率；
x为所选择的参考点P个数与1的差值，其中，x为大于等于2的正整数，且与上一次S计算过程中所选择的各参考点P纵坐标的标准差正相关；
S为控制参数，用于确定所述贯通式潜孔锤的压缩气体供给压力；
所述第一获取模块和所述第二获取模块分别连续获取多个有效的所述供给周期A及对应所述供给周期A内管路内的气体压力，并传输至所述计算模块中进行上述计算；所述传输模块将所述控制参数S传输至向所述贯通式潜孔锤供给气体的空压机控制端。
8.根据权利要求7所述的用于贯通式潜孔锤的压力数据处理终端，其特征在于，所述第一获取模块包括振动传感器和转换单元；
所述振动传感器获得单位时间内贯通式潜孔锤对于工作位置的冲击次数C；
所述转换单元将所述冲击次数C转换为所述供给周期A。
9.根据权利要求7所述的用于贯通式潜孔锤的压力数据处理终端，其特征在于，所述第二获取模块安装于贯通式潜孔锤双壁钻杆的气体入口处。
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