CN115788409B - 一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪 - Google Patents
一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115788409B CN115788409B CN202211439185.7A CN202211439185A CN115788409B CN 115788409 B CN115788409 B CN 115788409B CN 202211439185 A CN202211439185 A CN 202211439185A CN 115788409 B CN115788409 B CN 115788409B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- output
- electromagnetic wave
- drilling
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 116
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 40
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 16
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 15
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，涉及煤矿勘探领域，包括孔内模块及孔口模块，所述孔内模块实时实时监测钻机工作状态，在钻机停钻、连接钻杆时，采集钻孔轨迹测量数据并基于编码规则调制为低频电磁波信号，通过钻杆与地层介质发送到孔口模块；孔口模块实现接收低频电磁波载波信号，并进行放大、滤波、识别，按预设的编码规则解调得到钻孔轨迹测量数据，并显示钻孔轨迹数据和曲线。在控制成本的基础下，保证了测量效率与测量精度，且即可用于水力钻孔，亦可用于气体钻孔。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿勘探领域，尤其涉及一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪。
背景技术
在煤矿巷道钻孔工作中，需要控制孔的轨迹走向，最终达到预设目标，随钻测量仪器能够实时将孔底的姿态数据传输到孔外，供钻孔人员调整钻孔轨迹。
现有的矿用随钻测斜仪采用有缆传输方式及泥浆脉冲传输方式。其中，有缆传输方式，通过电缆供电及传输测量数据，其缺点是需要专用内置电缆的通缆钻杆，费用昂贵，通缆钻杆与普通钻杆无法兼容，流道面积小、流阻大，降低钻孔效率；每根通缆钻杆都有一对电缆接头，接触点多，在钻孔过程中容易短路或接触不良，故障率高。泥浆脉冲传输方式，通过电控阀改变泥浆流道面积，形成泥浆压力波动，从而传输信号；其缺点是需要有一套电控的运动机构，结构复杂，成本高；阀头易被煤粉堵塞，故障率高；采用压力波传输数据，传输速率低；信号容易受到泥浆泵的干扰；并且无法用在气体钻孔的施工中。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，采用低频电磁波信号无线传输数据，即可用于水力钻孔，亦可用于气体钻孔。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，包括孔内模块及孔口模块；
其中，所述孔内模块实时实时监测钻机工作状态，在钻机停钻、连接钻杆时，采集钻孔轨迹测量数据并基于编码规则调制为低频电磁波信号，通过钻杆与地层介质发送到孔口模块；孔口模块实现接收低频电磁波载波信号，并进行放大、滤波、识别，按预设的编码规则解调得到钻孔轨迹测量数据，并显示钻孔轨迹数据和曲线。
所述孔内模块包括发射单元、电池组、测量探管和钻机工作状态检测装置；所述钻机工作状态检测装置判断钻机工作状态，在钻机停钻、连接钻杆时，测量探管测量地磁感应强度，计算得到姿态测量数据，并传递给发射单元。
所述发射单元包括依次电气连接的输入检测电路、输出检测电路、电磁波信号调制输出电路和处理器控制电路；所述输入检测电路检测电池组供电电压，并反馈给处理器控制电路和电磁波信号调制输出电路，电磁波信号调制输出电路根据输入反馈信号，调整输出电压；输出检测电路根据输出电流检测地层电阻率大小，并反馈给处理器控制电路和电磁波信号调制输出电路，电磁波信号调制输出电路根据输出反馈信号，调整输出功率；处理器控制电路根据钻机工作状态检测装置的检测信号，确定电磁波信号发送时机，在钻机工作状态检测装置输出钻机停止工作信号时，接收测量探管发送过来的测量数据串行信号，转换成PWM信号发送给电磁波信号调制输出电路，电磁波信号调制输出电路通过地层和钻杆发送电磁波信号，在发送过程中，通过输入反馈和输出反馈随时调整输出电压和输出功率，实现自适应地层电阻率的能量输出。
所述电磁波信号调制输出电路包括电压输出保护及调整电路、电流输出保护及调整电路、PSK相移键控调整电路；电压输出保护及调整电路根据输入检测电路反馈值调整输出电压，电流输出保护及调整电路根据输出检测电路反馈值调整输出电流，PSK相移键控调整电路将处理器控制电路发送过来的PWM信号调整成频率范围为30～40Hz的PSK相移键控信号；在信号输出过程中，实时检测反馈信号，实现动态闭环恒功率输出；
所述电压输出保护及调整电路，通过电压互感器实时采集输出电压，采用可编程控制芯片设定允许值，若输出电压超过允许值，通过可编程控制芯片控制CMOS开关打开稳压二极管保护电路，实现过压保护；
所述电流输出保护及调整电路，通过电流互感器实时采集输出电流，采用可编程控制芯片设定允许值，若输出电流超过允许值，经过施密特滞环比较器，控制CMOS开关迅速关断输出；CMOS开关采用二级串行控制。
所述PSK相移键控调整电路，采用可编程控制，根据输出电压、输出电流以及PWM信号，调整输出频率。
所述电池组包括多节串联的本质安全型充电电池组及保护电路；本质安全型充电电池组和保护电路被环氧树脂胶灌封于保护筒内，浇封厚度不低于1mm。
其中，保护电路包括低压保护电路、过流保护电路；低压保护电路实时检测本质安全型充电电池组输出电压，当电压低于标称电压的70％，通过施密特电压比较器驱动CMOS开关管快速关断电池组输出，防止电池组过放电；过流保护电路实时检测本质安全型充电电池组输出电流，当电流超过允许值，通过施密特电压比较器驱动CMOS开关管快速关断电池组输出，同时启动定时器工作，定时器以脉冲形式恢复输出，若输出电流不超过允许值，自动恢复正常输出，实现过流保护和自恢复输出。
所述测量探管包括三轴地磁测量电路、三轴重力加速度测量电路、数据采集与处理电路；其中，三轴地磁测量电路测量地磁感应强度，三轴重力加速度测量电路测量重力场加速度值，数据采集与处理电路根据三轴地磁测量电路测量出的地磁感应强度、三轴重力加速度测量电路测量出的重力场加速度值，计算得到姿态测量数据，并传递给发射单元；其中，姿态测量数据包括倾角、磁方位角、工具面向角。
所述钻机工作状态检测装置，包括密封活塞、弹簧、电气触点；
当钻机工作时，钻杆内的流体随泵压流动，推动密封活塞克服弹簧推力向内运动，使密封活塞接触到电气触点，电气触点两点导通；当钻机停止工作时，没有泵压，弹簧由于自身弹力，推动密封活塞向外运动，密封活塞脱离电气触点，电气触点两点断开。
所述孔口模块包括本质安全型接收机、隔爆计算机、信号线；其中，信号线通过地层和钻杆接收低频电磁波信号，传递给本质安全型接收机，本质安全型接收机将电磁波信号进行滤波、解调，依据编码规则解调出钻孔轨迹数据，发送给防爆计算机，防爆计算机通过屏幕显示钻孔轨迹数据和曲线。
所述本质安全型接收机包括微信号采集电路、DSP信号处理单元、输入保护电路、通讯电路；其中，输入保护电路通过串并联二极管将电磁波信号降低在2V以内；微信号采集电路通过带通滤波电路、信号放大电路，过滤非电磁波信号，放大微小电磁波信号；DSP信号处理单元经过A/D转换，将电磁波信号转换成数字信号，再通过编码规则进行解调，转换成钻孔轨迹数据，最后通过通讯电路传递给隔爆计算机。
所述信号线包括信号天线、信号电缆盘和地线。
信号天线预埋在钻孔设计方位侧面的巷道壁中，通过连接信号电缆盘连接到本质安全型接收机的信号输入端上；地线一端通过磁铁吸合到钻杆上，另一端连接到本质安全型接收机的地线输入端上。
所述信号天线还包括，采用多根信号天线，通过差分输入到本质安全型接收机的信号输入端上。
采用上述技术方案的有益技术效果为：
1、本发明采用低频电磁波信号无线传输数据，电磁波无线随钻测斜仪将测量数据调制为低频电磁波载波信号，并向煤层中发射低频电磁波信号，通过钻杆与煤层无线传输至孔口，孔口的接收设备接收到微弱的信号后，进行放大、滤波、识别，并解调出数据，即可用于水力钻孔，亦可用于气体钻孔。
2、本发明中的信号输出具有过压、过流保护功能，以保证在煤矿井下的使用安全。
3、本发明中载波信号采用PSK相移键控的调制模式，信号抑噪能力强。
4、本发明中低频电磁波信号采用30～40Hz频点，煤层穿透能力强。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪结构图；
图2为本发明实施例提供的孔内模块组成图；
图3为本发明实施例提供的发射单元的工作原理图；
图4为本发明实施例提供的电磁波信号调制输出电路的工作原理图；
图5为本发明实施例提供的电池组的工作原理图；
图6为本发明实施例提供的电池组保护电路的工作原理图；
图7为本发明实施例提供的测量探管的工作原理图；
图8为本发明实施例提供的钻机工作状态检测装置结构示意图；
图9为本发明实施例提供的孔口模块组成图；
图10为本发明实施例提供的本质安全型接收机的工作原理图；
图11为本发明实施例提供的信号线的组成图；
图中，1、孔内模块；2、孔口模块；11、发射单元；12、电池组；13、测量探管；14、钻机工作状态检测装置；111、输入检测电路；112、电磁波信号调制输出电路；113、电磁波信号调制输出电路；114、处理器控制电路；1131、电压输出保护及调整电路；1132、电流输出保护及调整电路；1133、PSK相移键控调整电路；121、本质安全型充电电池组；122、保护电路；131、三轴地磁测量电路；132、三轴重力加速度测量电路；133、数据采集与处理电路；141、密封活塞；142、弹簧；143、电气触点；21、本质安全型接收机；22、隔爆计算机信号线；23、信号线；211、微信号采集电路；212、DSP信号处理单元；213、输入保护电路；214、通讯电路；231、信号天线；232、信号电缆盘；233、地线。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本实施例提出了一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，如图1所示，包括孔内模块1及孔口模块2；
其中，所述孔内模块1实时监测钻机工作状态，在钻机停钻、连接钻杆时，采集钻孔轨迹测量数据并基于编码规则调制为低频电磁波信号，通过钻杆与地层介质发送到孔口模块2；孔口模块2实现接收低频电磁波载波信号，并进行放大、滤波、识别，按预设的编码规则解调得到钻孔轨迹测量数据，并显示钻孔轨迹数据和曲线。
所述孔内模块1，如图2所示，包括发射单元11、电池组12、测量探管13、钻机工作状态检测装置14，并通过三同轴航空插座实现电气连接；其中，钻机工作状态检测装置14判断钻机工作状态，在钻机停钻、连接钻杆时，测量探管13测量地磁感应强度，计算得到姿态测量数据，并传递给发射单元11；电池组12实现对测量探管13、发射单元11、钻机工作状态检测装置14的供电。
所述发射单元11，如图3所示，包括依次电气连接的输入检测电路111、输出检测电路112、电磁波信号调制输出电路113、处理器控制电路114；其中，输入检测电路111检测电池组12供电电压，并反馈给处理器控制电路114和电磁波信号调制输出电路113，电磁波信号调制输出电路113根据输入反馈信号，调整输出电压；输出检测电路112根据输出电流检测地层电阻率大小，并反馈给处理器控制电路114和电磁波信号调制输出电路113，电磁波信号调制输出电路113根据输出反馈信号，调整输出功率；处理器控制电路114根据钻机工作状态检测装置14的检测信号，确定电磁波信号发送时机，在钻机工作状态检测装置14输出钻机停止工作信号时，接收测量探管13发送过来的测量数据串行信号，转换成PWM信号发送给电磁波信号调制输出电路113，电磁波信号调制输出电路113通过地层和钻杆发送电磁波信号，在发送过程中，通过输入反馈和输出反馈随时调整输出电压和输出功率，实现自适应地层电阻率的能量输出；
所述输入检测电路111，根据检测的电池组12供电电压，调整电磁波信号调制输出电路113，如式(1)所示：
UO＝UI*K1(1)
其中，UO表示电磁波信号调制输出电路113输出电压，U1表示电池组12供电电压，单位：V；K1为比例因数，由UI、允许最大输出功率、允许最大输出电流决定。
所述输出检测电路112，根据检测反馈电阻的电压值，得出地层电阻率大小，如式(2)所示：
R＝RF*(UO-UF)/UF(2)
其中，R表示地层电阻率，RF表示反馈电阻，单位：V；UO表示电磁波信号调制输出电路113输出电压，UF表示检测中的反馈电阻的电压值，单位：Ω；
所述处理器控制电路114，根据钻机工作状态检测装置14输出的钻机工作状态，决定是否工作，当钻机工作状态为停止工作时，将测量探管13发送过流的测量数据串行信号调制成PWM信号，根据输入检测电路111和输出检测电路112反馈信号，调整PWM脉宽；
所述电磁波信号调制输出电路113，如图4所示，包括电压输出保护及调整电路1131、电流输出保护及调整电路1132、PSK相移键控调整电路1133；
所述电磁波信号调制输出电路113，电压输出保护及调整电路1131根据输入检测电路111反馈值调整输出电压，电流输出保护及调整电路1132根据输出检测电路112反馈值调整输出电流，PSK相移键控调整电路1133将处理器控制电路114发送过来的PWM信号调整成频率范围为30～40Hz的PSK相移键控信号。在信号输出过程中，实时检测反馈信号，实现动态闭环恒功率输出；
所述电压输出保护及调整电路1131，通过电压互感器实时采集输出电压，采用可编程控制芯片设定允许值，若输出电压超过允许值，通过可编程控制芯片控制CMOS开关打开稳压二极管保护电路，实现过压保护；
所述电流输出保护及调整电路1132，通过电流互感器实时采集输出电流，采用可编程控制芯片设定允许值，若输出电流超过允许值，经过施密特滞环比较器，控制CMOS开关迅速关断输出，CMOS开关采用二级串行控制；
所述PSK相移键控调整电路1133，采用可编程控制，可根据输出电压、输出电流以及PWM信号，调整输出频率；
所述电池组12，如图5所示，包括多节串联的本质安全型充电电池组121及保护电路122；本质安全型充电电池组121和保护电路122被环氧树脂胶灌封于保护筒内，浇封厚度不低于1mm。
其中，如图6所示，保护电路122包括低压保护电路1221、过流保护电路1222；低压保护电路1221实时检测本质安全型充电电池组121输出电压，当电压低于标称电压的70％，通过施密特电压比较器驱动CMOS开关管快速关断电池组输出，防止电池组过放电；过流保护电路1222实时检测本质安全型充电电池组121输出电流，当电流超过允许值，通过施密特电压比较器驱动CMOS开关管快速关断电池组输出，同时启动定时器工作，定时器以脉冲形式恢复输出，若输出电流不超过允许值，自动恢复正常输出，实现过流保护和自恢复输出。
所述测量探管13，如图7所示，包括三轴地磁测量电路131、三轴重力加速度测量电路132、数据采集与处理电路133其中，三轴地磁测量电路131测量地磁感应强度，三轴重力加速度测量电路132测量重力场加速度值，数据采集与处理电路133根据三轴地磁测量电路131测量出的地磁感应强度、三轴重力加速度测量电路132测量出的重力场加速度值，计算得到姿态测量数据，所述姿态测量数据包括倾角、磁方位角、工具面向角；并传递给发射单元11。
所述钻机工作状态检测装置14，如图8所示，包括密封活塞141、弹簧142、电气触点143；
本实施例中，采用电磁式流量开关，当钻机工作时，钻杆内的流体随泵压流动，推动密封活塞141克服弹簧142推力向内运动，使密封活塞141接触到电气触点143，电气触点143两点导通；当钻机停止工作时，没有泵压，弹簧142由于自身弹力，推动密封活塞141向外运动，密封活塞141脱离电气触点143，电气触点143两点断开。
所述孔口模块2，如图9所示，包括本质安全型接收机21、隔爆计算机22、信号线23；其中，信号线23通过地层和钻杆接收低频电磁波信号，传递给本质安全型接收机21，本质安全型接收机21将电磁波信号进行滤波、解调，依据编码规则解调出钻孔轨迹数据，发送给防爆计算机22，防爆计算机22通过屏幕显示钻孔轨迹数据和曲线。
所述本质安全型接收机21，如图10所示，包括微信号采集电路211、DSP信号处理单元212、输入保护电路213、通讯电路214；其中，输入保护电路213通过串并联二极管将电磁波信号降低在2V以内；微信号采集电路211通过带通滤波电路、信号放大电路，过滤非电磁波信号，放大微小电磁波信号；DSP信号处理单元212经过A/D转换，将电磁波信号转换成数字信号，再通过编码规则进行解调，转换成钻孔轨迹数据，最后通过通讯电路214传递给隔爆计算机22。
如图11所示，所述信号线23包括信号天线231、信号电缆盘232和地线233。
信号天线231预埋在钻孔设计方位侧面的巷道壁中，通过连接信号电缆盘232连接到本质安全型接收机21的信号输入端上；地线233一端通过磁铁吸合到钻杆上，另一端连接到本质安全型接收机21的地线输入端上。
本实施例中，所述信号天线231使用2根，通过差分输入到本质安全型接收机21的信号输入端上，降低共模干扰。
Claims (7)
1.一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，其特征在于：包括孔内模块（1）及孔口模块（2）；所述孔内模块（1）实时监测钻机工作状态，在钻机停钻、连接钻杆时，采集钻孔轨迹测量数据并基于编码规则调制为低频电磁波信号，通过钻杆与地层介质发送到孔口模块（2）；孔口模块（2）实现接收低频电磁波载波信号，并进行放大、滤波、识别，按预设的编码规则解调得到钻孔轨迹测量数据，并显示钻孔轨迹数据和曲线；
所述孔内模块（1）包括发射单元（11）、电池组（12）、测量探管（13）和钻机工作状态检测装置（14）；其中，钻机工作状态检测装置（14）判断钻机工作状态，在钻机停钻、连接钻杆时，测量探管（13）测量地磁感应强度，计算得到姿态测量数据，并传递给发射单元（11）；
所述发射单元（11）包括依次电气连接的输入检测电路（111）、输出检测电路（112）、电磁波信号调制输出电路（113）和处理器控制电路（114）；其中，输入检测电路（111）检测电池组（12）供电电压，并反馈给处理器控制电路（114）和电磁波信号调制输出电路（113），电磁波信号调制输出电路（113）根据输入反馈信号，调整输出电压；输出检测电路（112）根据输出电流检测地层电阻率大小，并反馈给处理器控制电路（114）和电磁波信号调制输出电路（113），电磁波信号调制输出电路（113）根据输出反馈信号，调整输出功率；处理器控制电路（114）根据钻机工作状态检测装置（14）的检测信号，确定电磁波信号发送时机，在钻机工作状态检测装置（14）输出钻机停止工作信号时，接收测量探管（13）发送过来的测量数据串行信号，转换成PWM信号发送给电磁波信号调制输出电路（113），电磁波信号调制输出电路（113）通过地层和钻杆发送电磁波信号，在发送过程中，通过输入反馈和输出反馈随时调整输出电压和输出功率，实现自适应地层电阻率的能量输出；
所述电磁波信号调制输出电路（113），电压输出保护及调整电路（1131）根据输入检测电路（111）反馈值调整输出电压，电流输出保护及调整电路（1132）根据输出检测电路（112）反馈值调整输出电流，PSK相移键控调整电路（1133）将处理器控制电路（114）发送过来的PWM信号调整成频率范围为30～40Hz的PSK相移键控信号；在信号输出过程中，实时检测反馈信号，实现动态闭环恒功率输出；
所述电压输出保护及调整电路（1131），通过电压互感器实时采集输出电压，采用可编程控制芯片设定允许值，若输出电压超过允许值，通过可编程控制芯片控制CMOS开关打开稳压二极管保护电路，实现过压保护；
所述电流输出保护及调整电路（1132），通过电流互感器实时采集输出电流，采用可编程控制芯片设定允许值，若输出电流超过允许值，经过施密特滞环比较器，控制CMOS开关迅速关断输出；CMOS开关采用二级串行控制；
所述PSK相移键控调整电路（1133），采用可编程控制，根据输出电压、输出电流以及PWM信号，调整输出频率。
2.如权利要求1所述的基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，其特征在于：所述电池组（12）包括多节串联的本质安全型充电电池组（121）及保护电路（122）；本质安全型充电电池组（121）和保护电路（122）被环氧树脂胶灌封于保护筒内，浇封厚度不低于1mm；
所述保护电路（122）包括低压保护电路（1221）、过流保护电路（1222）；低压保护电路（1221）实时检测本质安全型充电电池组（121）输出电压，当电压低于标称电压的70%，通过施密特电压比较器驱动CMOS开关管快速关断电池组输出，防止电池组过放电；过流保护电路（1222）实时检测本质安全型充电电池组（121）输出电流，当电流超过允许值，通过施密特电压比较器驱动CMOS开关管快速关断电池组输出，同时启动定时器工作，定时器以脉冲形式恢复输出，若输出电流不超过允许值，自动恢复正常输出，实现过流保护和自恢复输出。
3.如权利要求1所述的基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，其特征在于：所述测量探管（13），包括三轴地磁测量电路（131）、三轴重力加速度测量电路（132）、数据采集与处理电路（133）；其中，三轴地磁测量电路（131）测量地磁感应强度，三轴重力加速度测量电路（132）测量重力场加速度值，数据采集与处理电路（133）根据三轴地磁测量电路（131）测量出的地磁感应强度、三轴重力加速度测量电路（132）测量出的重力场加速度值，计算得到姿态测量数据，并传递给发射单元；其中，姿态测量数据包括倾角、磁方位角、工具面向角。
4.如权利要求1所述的基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，其特征在于：所述钻机工作状态检测装置（14），包括密封活塞（141）、弹簧（142）、电气触点（143）；当钻机工作时，钻杆内的流体随泵压流动，推动密封活塞（141）克服弹簧（142）推力向内运动，使密封活塞（141）接触到电气触点（143），电气触点（143）两点导通；当钻机停止工作时，没有泵压，弹簧（142）由于自身弹力，推动密封活塞（141）向外运动，密封活塞（141）脱离电气触点（143），电气触点（143）两点断开。
5.如权利要求1所述的基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，其特征在于：所述孔口模块（2）包括本质安全型接收机（21）、隔爆计算机（22）、信号线（23）；其中，信号线（23）通过地层和钻杆接收低频电磁波信号，传递给本质安全型接收机（21），本质安全型接收机（21）将电磁波信号进行滤波、解调，依据编码规则解调出钻孔轨迹数据，发送给防爆计算机（22），防爆计算机（22）通过屏幕显示钻孔轨迹数据和曲线。
6.如权利要求5所述的基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，其特征在于：所述本质安全型接收机（21）包括微信号采集电路（211）、DSP信号处理单元（212）、输入保护电路（213）、通讯电路（214）；其中，输入保护电路（213）通过串并联二极管将电磁波信号降低在2V以内；微信号采集电路（211）通过带通滤波电路、信号放大电路，过滤非电磁波信号，放大微小电磁波信号；DSP信号处理单元（212）经过A/D转换，将电磁波信号转换成数字信号，再通过编码规则进行解调，转换成钻孔轨迹数据，最后通过通讯电路（214）传递给隔爆计算机（22）。
7.如权利要求5所述的基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪，其特征在于：所述信号线（23）包括信号天线（231）、信号电缆盘（232）和地线（233）；信号天线（231）预埋在钻孔设计方位侧面的巷道壁中，通过连接信号电缆盘（232）连接到本质安全型接收机（21）的信号输入端上；地线（233）一端通过磁铁吸合到钻杆上，另一端连接到本质安全型接收机（21）的地线输入端上；
所述信号天线（231），还包括，采用多根信号天线，通过差分输入到本质安全型接收机（21）的信号输入端上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211439185.7A CN115788409B (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211439185.7A CN115788409B (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115788409A CN115788409A (zh) | 2023-03-14 |
| CN115788409B true CN115788409B (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=85438396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211439185.7A Active CN115788409B (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115788409B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5467083A (en) * | 1993-08-26 | 1995-11-14 | Electric Power Research Institute | Wireless downhole electromagnetic data transmission system and method |
| US5586084A (en) * | 1994-12-20 | 1996-12-17 | Halliburton Company | Mud operated pulser |
| CN103233722A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-08-07 | 中煤科工集团西安研究院 | 一种煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统及其使用方法 |
| CN105863620A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-08-17 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 矿用智能型电磁波随钻测量系统 |
| CN108757287A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-06 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下涡轮发电机系统及其工控方法 |
| CN111396035A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-10 | 中国地质大学（武汉） | 基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法 |
| CN113565438A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-10-29 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 矿用钻孔轨迹无线监测系统及其监测方法 |
| CN113659871A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-16 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤矿井下通用型自发电装置 |
| CN216477306U (zh) * | 2021-11-19 | 2022-05-10 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种矿用智能钻孔深度及轨迹测量仪 |
| CN114487647A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-13 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 矿山防爆电器通断能力检测系统与寿命评估方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2463201B (en) * | 2007-07-03 | 2012-01-11 | Shell Int Research | Transmitter system, method of inducing a transient electromagnetic field in an earth formation,method of obtaining a transient electromagnetic response signal |
| US10487645B2 (en) * | 2015-11-02 | 2019-11-26 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for reducing rig noise transmitted downhole |
| CN106246167B (zh) * | 2016-08-31 | 2017-07-14 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 近钻头恒功率无线短传方法及装置 |
| CN110630253B (zh) * | 2019-09-18 | 2020-11-06 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 近钻头无线短传恒电流发射方法及装置 |
-
2022
- 2022-11-17 CN CN202211439185.7A patent/CN115788409B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5467083A (en) * | 1993-08-26 | 1995-11-14 | Electric Power Research Institute | Wireless downhole electromagnetic data transmission system and method |
| US5586084A (en) * | 1994-12-20 | 1996-12-17 | Halliburton Company | Mud operated pulser |
| CN103233722A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-08-07 | 中煤科工集团西安研究院 | 一种煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统及其使用方法 |
| CN105863620A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-08-17 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 矿用智能型电磁波随钻测量系统 |
| CN108757287A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-06 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下涡轮发电机系统及其工控方法 |
| CN111396035A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-10 | 中国地质大学（武汉） | 基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法 |
| CN113565438A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-10-29 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 矿用钻孔轨迹无线监测系统及其监测方法 |
| CN113659871A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-16 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤矿井下通用型自发电装置 |
| CN216477306U (zh) * | 2021-11-19 | 2022-05-10 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种矿用智能钻孔深度及轨迹测量仪 |
| CN114487647A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-13 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 矿山防爆电器通断能力检测系统与寿命评估方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| "孔-井-地"一体化智能钻进系统及关键技术;雷晓荣;;煤炭科学技术;20200715(07);全文 * |
| 一种基于BPSK的井下无线短传系统;王海琦;郭福祥;常宏;梁海涛;;西部探矿工程;20200115(01);全文 * |
| 忻贤同 ; 魏文灿 ; .煤矿井下供电系统的操作过电压.煤炭科学技术.(03),全文. * |
| 李刚.现代仪器电路:电路设计的器件解决方案.科学技术文献出版社,2000,(第1版),第191-194页. * |
| 煤层井下定向钻进用随钻测量系统的研制;石智军;温榕;方俊;李泉新;高;;煤炭科学技术;20130325(03);全文 * |
| 煤矿井下钻孔内涡轮发电机的设计;陈龙;张冀冠;;煤矿机械;20200515(05);全文 * |
| 矿用电磁波随钻测量系统孔口接收机的设计与应用;连杰;毕志琴;;电子测量技术;20200808(第15期);全文 * |
| 钻柱振动录井的研究现状及发展趋势;宿雪;葛洪魁;杨微;崔士波;韩来聚;魏茂安;;石油钻探技术;20090925(05);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115788409A (zh) | 2023-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11105161B2 (en) | Drill string adapter and method for inground signal coupling | |
| US11035221B2 (en) | Advanced drill string inground isolator housing in an MWD system and associated method | |
| US10584544B2 (en) | Drill string inground isolator in an MWD system and associated method | |
| US20130057412A1 (en) | System For Wireless Communication Along A Drill String | |
| AU2012339530B2 (en) | VLF transmit antenna system, method and apparatus | |
| US5091725A (en) | Well logging tool and system having a switched mode power amplifier | |
| CN201314243Y (zh) | 基于射频技术的瓦斯含量检测无线发射接收装置 | |
| US20210087926A1 (en) | Near bit wireless constant current short distance transmission method and device | |
| CN115788409B (zh) | 一种基于无线电磁波传输的煤矿定向钻孔测斜仪 | |
| CN107834674B (zh) | 一种无线充电磁感应式传感节点装置及系统和应用方法 | |
| CN101471698B (zh) | 一种含有供电模块的rs485总线系统 | |
| CN106368680A (zh) | 一种无线随钻测试装置 | |
| CN201620885U (zh) | 一种用于煤矿井下随钻测量的低功耗探管 | |
| CN203630251U (zh) | 一种电力线路故障指示器 | |
| CN103790572A (zh) | 一种矿用无线随钻测斜仪 | |
| CN211135863U (zh) | 一种电焊机远程控制装置 | |
| CN109577961B (zh) | 一种井下跨螺杆数据通讯装置 | |
| CN208252110U (zh) | 矿用本安型信号测量装置 | |
| CN104213909B (zh) | 一种随钻测量电磁波地质导向工具的自适应功率输出系统 | |
| CN103808367B (zh) | 一种地下测量供电和通信装置 | |
| CN206267845U (zh) | 一种无线随钻测量用短节 | |
| CN108533249A (zh) | 矿用本安型信号测量装置 | |
| CN206144554U (zh) | 一种无线随钻测试装置 | |
| CN114483012B (zh) | 无线测量接头 | |
| CN203732099U (zh) | 一种地下测量供电和通信装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |