CN115875009A - 硬岩钻进用超前钻机控制方法 - Google Patents

硬岩钻进用超前钻机控制方法 Download PDF

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CN115875009A CN202310064554.7A CN202310064554A CN115875009A CN 115875009 A CN115875009 A CN 115875009A CN 202310064554 A CN202310064554 A CN 202310064554A CN 115875009 A CN115875009 A CN 115875009A
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Abstract

本发明公开了一种硬岩钻进用超前钻机控制方法，属于数据处理技术领域，包括：根据第一配置直径、第二配置直径、所钻目标区域生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度；基于设置于固定架处的振动传感器监测钻机的振动，生成相对应的第一监测振动数据；若判断第一监测振动数据大于第一预设振动数据，则根据第一监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值；控制加压油缸按照压力调高幅度值持续增加压力，且控制动力头按照速度调低幅度值持续降低速度，直至第一监测振动数据小于等于第一预设振动数据后，停止加压油缸和动力头的调整，以调整后的调整钻机压力和调整钻机速度控制钻头工作。

Description

硬岩钻进用超前钻机控制方法
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种硬岩钻进用超前钻机控制方法。
背景技术
在进行硬岩钻孔时，往往需要专用的钻机。由于钻孔需求的不同，对于钻机使用的钻杆、钻头的直径都会存在不同的要求，对于地势的不同，所需要的对钻杆、钻头控制的压力、速度也会存在不同需求。例如钻孔位置处石块较多，则此时需要提高钻头与被钻区域的摩擦作用力，此时即需要降低转速、提高钻头与被钻区域之间的压力，避免钻头、钻杆受损的同时，实现钻孔的需求。
现有技术中，还无法根据所钻场景、条件的不同对钻机进行智能化的控制。
发明内容
本发明克服现有技术的缺点，提供一种硬岩钻进用超前钻机控制方法，可以根据所钻场景、条件的不同对钻机进行智能化的控制。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明实施例提供一种硬岩钻进用超前钻机控制方法，包括：
步骤S1、接收钻机的短钻杆、长钻杆的第一配置直径和第二配置直径，根据所述第一配置直径、第二配置直径、所钻目标区域生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度；
步骤S2、控制加压油缸按照所述初始钻机压力对钻头进行加压，控制动力头按照所述初始钻机速度对钻头进行控制；
步骤S3、基于设置于固定架处的振动传感器监测钻机的振动，生成相对应的监测振动数据；
步骤S4、若判断所述监测振动数据大于第一预设振动数据，则将相应的监测振动数据作为第一监测振动数据，根据所述第一监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值；
步骤S5、控制所述加压油缸按照所述压力调高幅度值持续增加压力，且控制动力头按照所述速度调低幅度值持续降低速度，直至所述第一监测振动数据小于等于第一预设振动数据后，停止加压油缸和动力头的调整，以调整后的调整钻机压力和调整钻机速度控制钻头工作。
进一步的，还包括：
步骤S6、采集调整后的工作的钻机的振动，生成相对应的第二监测振动数据；
步骤S7、若判断所述第二监测振动数据小于第二预设振动数据，则根据所述第二监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值；
步骤S8、控制所述加压油缸按照所述压力调低幅度值持续降低压力，且控制动力头按照所述速度调高幅度值持续提高速度，直至所述第二监测振动数据位于第二预设振动数据和第一预设振动数据所形成的区间内，所述第二预设振动数据小于第一预设振动数据。
进一步的，步骤S1包括：
接收钻机初始时的挖掘信息，所述挖掘信息包括钻机的短钻杆、长钻杆的第一配置直径和第二配置直径；
根据所述第一配置直径、第二配置直径、被挖掘区域的土质形态进行计算得到初始钻机压力和初始钻机速度。
进一步的，所述根据所述第一配置直径、第二配置直径、被挖掘区域的土质形态进行计算得到初始钻机压力和初始钻机速度，包括：
将所述第一配置直径与基准直径比对得到第一直径差信息，将所述第二配置直径与基准直径比对得到第二直径差信息；
获取被挖掘区域的土质形态，根据所述土质形态确定相对应的基准钻机压力、基准钻机速度，根据所述第一直径差信息、第二直径差信息、基准钻机压力以及基准钻机速度进行计算，生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度；
通过以下公式计算初始钻机压力和初始钻机速度，
Figure SMS_1
其中，
Figure SMS_3
为初始钻机压力，/>
Figure SMS_7
为第一配置直径，/>
Figure SMS_10
为第一直径权重，/>
Figure SMS_5
为基准直径，/>
Figure SMS_8
为第二配置直径，/>
Figure SMS_11
为第二直径权重，/>
Figure SMS_13
为第一常数值，/>
Figure SMS_2
为基准钻机压力，/>
Figure SMS_6
为钻机压力权重，/>
Figure SMS_9
为初始钻机速度，/>
Figure SMS_12
为基准钻机速度，/>
Figure SMS_4
为钻机速度权重；
控制所述钻机按照所述初始钻机压力和初始钻机速度工作。
进一步的，所述获取被挖掘区域的土质形态，根据所述土质形态确定相对应的基准钻机压力、基准钻机速度，包括：
提取预先对应的土质形态对应表，所述土质形态对应表中具有每种土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度；
根据所述被挖掘区域的土质形态确定的土质形态对应表中相应的基准钻机压力、基准钻机速度。
进一步的，步骤S3包括：
获取钻机所对应的初始钻机压力和初始钻机速度，根据所述初始钻机压力、初始钻机速度、第一预设变化时间段、以及第一监测数据差值进行计算，得到第一预设变化时间段内的压力调高幅度值和速度调低幅度值；
通过以下公式计算压力调高幅度值和速度调低幅度值，
Figure SMS_14
其中，
Figure SMS_15
为压力调高幅度值，/>
Figure SMS_16
为第一监测振动数据，/>
Figure SMS_17
为第一预设振动数据，/>
Figure SMS_18
为差值归一化值，/>
Figure SMS_19
为第一预设变化时间段，/>
Figure SMS_20
为速度调低幅度值。
进一步的，步骤S6包括：
获取钻机在预设监测时间段内的第二监测振动数据，所述第二监测振动数据包括预设监测时间段内每个时刻所对应的第二振动监测信息；
若判断所有第二振动监测信息分别小于第一监测振动数据，则计算预设监测时间段内所有第二振动监测信息的平均振动监测信息；
若所述平均振动监测信息小于第二预设振动数据，则计算平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，根据所述第二监测数据差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值。
进一步的，所述若所述平均振动监测信息小于第二预设振动数据，则计算平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，根据所述第二监测数据差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值，包括：
获取调整后的调整钻机压力和调整钻机速度，根据所述调整钻机压力、调整钻机速度、第二预设变化时间段、以及第二监测数据差值进行计算，得到第二预设变化时间段内的压力调低幅度值和速度调高幅度值，
Figure SMS_21
其中，
Figure SMS_23
为压力调低幅度值，/>
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为速度调高幅度值，/>
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为第/>
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个第二振动监测信息，/>
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为预设监测时间段内的第二振动监测信息的上限值，/>
Figure SMS_30
为预设监测时间段内的第二振动监测信息的数量值，/>
Figure SMS_31
为第二预设振动数据，/>
Figure SMS_22
为第二预设变化时间段，/>
Figure SMS_25
为调整钻机压力，/>
Figure SMS_28
为调整钻机速度。
进一步的，还包括：
获取钻机在开始钻孔至截止钻孔的工作时间段内，每个时刻的工作压力值和工作速度值，对所述初始钻机压力和初始钻机速度进行偏移，生成初始压力区间和初始速度区间；
获取所有位于初始压力区间和初始速度区间内的工作压力值和工作速度值的时刻，生成初始状态工作时间，根据所述工作时间段、初始状态工作时间生成变化状态工作时间；
根据初始状态工作时间、变化状态工作时间进行计算生成被挖掘区域的工作画像，通过以下公式计算区域工作画像，
Figure SMS_32
其中，
Figure SMS_33
为工作画像，/>
Figure SMS_34
为初始状态工作时间，/>
Figure SMS_35
为变化状态工作时间，/>
Figure SMS_36
为工作时间段。
进一步的，若判断所述工作画像大于预设画像，则将所述工作画像与预设画像进行比对得到画像比对差值；
根据所述画像比对差值，对被挖掘区域的土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度进行修正，得到修正后的基准钻机压力和基准钻机速度；
通过以下公式计算修正后的基准钻机压力和基准钻机速度，
Figure SMS_37
其中，
Figure SMS_38
为修正后的基准钻机压力，/>
Figure SMS_39
为预设画像，/>
Figure SMS_40
为画像归一化值，
Figure SMS_41
为修正后的基准钻机速度。
本发明的有益效果是：
1、本方案考虑到钻孔过程中，由于不同深度的土质会有所不同，所需要的对钻杆、钻头控制的压力、速度也会存在不同需求，可以根据所钻场景、条件的不同对钻机进行智能化的控制，依据监测到的振动数据得到压力调高幅度值和速度调低幅度值，来降低转速、提高钻头与被钻区域之间的压力，避免钻头、钻杆受损的同时，实现钻孔的需求；此外，本方案还会在振动减小后，对速度提高，对压力降低，提高钻进速度，使得钻机在整个钻机过程中处理较佳的钻机状态。
2、本方案在计算初始钻机压力和初始钻机速度时，会结合土质形态对应表进行计算，以使初始钻机压力和初始钻机速度适用于不同的土质形态；本方案在计算压力调高幅度值和速度调低幅度值时，会依据振动数据与预设振动数据的差值计算调整幅度，从而较佳的对钻机速度和钻机压力进行调整；本方案在计算压力调高幅度值和速度调低幅度值时，会结合一段时间内的振动信息的平均值进行计算，从而得到较为准确的压力调高幅度值和速度调低幅度值，来对速度和压力进行较佳的调整；
3、本方案还会结合初始状态工作时间、变化状态工作时间进行计算生成被挖掘区域的工作画像，然后利用工作画像和预设画像计算出画像比对差值，对被挖掘区域的土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度进行修正，得到修正后的基准钻机压力和基准钻机速度，修正后的基准钻机压力和基准钻机速度可以作为下一次当前钻机区域的基准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供一种适用于钻机的数据处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
参见图1，是本发明实施例提供一种适用于钻机的数据处理方法的流程示意图，该方法包括步骤S1～步骤S5：
步骤S1、接收钻机的短钻杆、长钻杆的第一配置直径和第二配置直径，根据所述第一配置直径、第二配置直径、所钻目标区域生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度。
在一些实施例中，步骤S1（接收钻机的短钻杆、长钻杆的第一配置直径和第二配置直径，根据所述第一配置直径、第二配置直径、所钻目标区域生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度）包括S11～ S12：
S11，接收钻机初始时的挖掘信息，所述挖掘信息包括钻机的短钻杆、长钻杆的第一配置直径和第二配置直径。
可以理解的是，钻机包括钻杆，为了实现钻杆的更换方便，钻杆一般包括短钻杆和长钻杆，长钻杆与短钻杆之间可拆卸连接，以实现对长钻杆的更换，例如，需要钻的孔较大时，则长钻杆的直径就需要较大，而钻杆直径的不同，所对应的挖掘信息也是不同的。
本方案钻机初始时的挖掘信息包括钻机的短钻杆的第一配置直径和长钻杆的第二配置直径。
S12，根据所述第一配置直径、第二配置直径、被挖掘区域的土质形态进行计算得到初始钻机压力和初始钻机速度。
本方案在得到第一配置直径和第二配置直径之后，可以结合挖掘区域的土质形态进行计算得到钻机的初始钻机压力和初始钻机速度。
可以理解的是，钻机在第一时间进行工作时，是以初始钻机压力和初始钻机速度进行工作的。
在一些实施例中，所述步骤S12（根据所述第一配置直径、第二配置直径、被挖掘区域的土质形态进行计算得到初始钻机压力和初始钻机速度）包括步骤S121至步骤S122：
S121，将所述第一配置直径与基准直径比对得到第一直径差信息，将所述第二配置直径与基准直径比对得到第二直径差信息。
本方案会设置一个基准直径，然后计算第一配置直径与基准直径的差值得到第一直径差信息，计算第二配置直径与基准直径的差值得到第二直径差信息。
可以理解的是，第一直径差信息和第二直径差信息越大，与基准值偏差就越大，则相关数据需要调整的幅度也就越大。
S122，获取被挖掘区域的土质形态，根据所述土质形态确定相对应的基准钻机压力、基准钻机速度，根据所述第一直径差信息、第二直径差信息、基准钻机压力以及基准钻机速度进行计算，生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度。
可以理解的是，本方案会得到被挖掘区域的土质形态，土质形态可以是指当前挖掘区域的土质硬度情况，还可以理解的是，如果土质较硬，那么对应的基准钻机压力需要越大，对应的基准钻机速度需要越小，例如钻孔位置处石块较多，土质形态较硬，则此时需要提高钻头与被钻区域的摩擦作用力，因此需要降低转速、并提高钻头与被钻区域之间的压力，避免钻头、钻杆受损的同时，实现稳定钻孔的需求。
需要说明的是，本方案的基准钻机压力、基准钻机速度与基准直径以及土质形态是相对应设置的。
在一些实施例中，获取被挖掘区域的土质形态，根据所述土质形态确定相对应的基准钻机压力、基准钻机速度，包括：
提取预先对应的土质形态对应表，所述土质形态对应表中具有每种土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度；根据所述被挖掘区域的土质形态确定的土质形态对应表中相应的基准钻机压力、基准钻机速度。可以理解的是，本方案通过预先设置的土质形态对应表来得到被挖掘区域对应土质形态所对应的基准钻机压力和基准钻机速度，土质形态对应表内包括被挖掘区域的土质形态，以及土质形态所对应的基准钻机压力和基准钻机速度，土质形态对应表可以是工作人员依据经验预先设置的。
通过以下公式计算初始钻机压力和初始钻机速度，
Figure SMS_42
其中，
Figure SMS_44
为初始钻机压力，/>
Figure SMS_49
为第一配置直径，/>
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为第一直径权重，/>
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为基准直径，/>
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为第二配置直径，/>
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为第二直径权重，/>
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为第一常数值，/>
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为基准钻机压力，/>
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为钻机压力权重，/>
Figure SMS_51
为初始钻机速度，/>
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为基准钻机速度，/>
Figure SMS_46
为钻机速度权重。
上述计算公式含义：
上述公式中，
Figure SMS_56
代表第一直径差信息，/>
Figure SMS_59
代表第二直径差信息，可以理解的是，第一直径差信息和第二直径差信息越大，说明第一配置直径/>
Figure SMS_61
和第二配置直径/>
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越大，则对应的初始钻机压力/>
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就需要越大；当第一配置直径/>
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和第二配置直径/>
Figure SMS_62
越大时，在进行钻机过程中所遇到的阻力就会越大，因此对应的初始钻机速度
Figure SMS_55
需要越小。需要说明的是，本方案中的基准直径设置的会较小，小于第一配置直径和第二配置直径。
步骤S2、控制加压油缸按照所述初始钻机压力对钻头进行加压，控制动力头按照所述初始钻机速度对钻头进行控制。
可以理解的是，本方案在得到初始钻机压力和初始钻机速度后，会控制钻机在第一时间按照初始钻机压力和初始钻机速度工作。具体的，本方案是控制钻机的加压油缸按照初始钻机压力对钻头进行加压，控制动力头按照初始钻机速度对钻头进行控制。
步骤S3、基于设置于固定架处的振动传感器监测钻机的振动，生成相对应的监测振动数据。
需要说明的是，钻孔过程中，由于不同深度的土质会有所不同，所需要的对钻杆、钻头控制的压力、速度也会存在不同需求，本方案可以根据所钻场景、条件的不同对钻机进行智能化的控制。
首先，本方案会利用设置于固定架处的振动传感器监测钻机的振动，采集到钻机工作时监测振动数据，可以理解的是，如果土质越硬（例如岩石），进行钻孔时的监测振动数据会越大。
步骤S4、若判断所述监测振动数据大于第一预设振动数据，则将相应的监测振动数据作为第一监测振动数据，根据所述第一监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值。
本方案在得到监测振动数据后，会将监测振动数据与第一预设振动数据进行比较，如果监测振动数据大于第一预设振动数据，本方案会将相应的监测振动数据作为第一监测振动数据，之后会得到第一监测振动数据与第一预设振动数据之间的差值，根据该差值生成相对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值。
可以理解的是，如果第一监测振动数据大于第一预设振动数据，说明当前的第一监测振动数据开始增大，从而体现出当前所钻区域的土质可能较硬，对于土质较硬的情况，需要调高钻机压力并调低钻机速度。
因此，本方案会利用第一监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值，利用压力调高幅度值来对钻进过程中的压力进行调高处理，利用速度调低幅度值来对钻进过程中的速度进行调低处理。
在一些实施例中，步骤S4（若判断所述监测振动数据大于第一预设振动数据，则将相应的监测振动数据作为第一监测振动数据，根据所述第一监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值）包括S41～S42：
S41，获取钻机所对应的初始钻机压力和初始钻机速度，根据所述初始钻机压力、初始钻机速度、第一预设变化时间段、以及第一监测数据差值进行计算，得到第一预设变化时间段内的压力调高幅度值和速度调低幅度值。
可以理解的是，本方案会利用初始钻机压力、初始钻机速度、第一预设变化时间段、以及第一监测数据差值来计算对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值。本方案中的压力调高幅度值是指在单位时间内所需要增加的压力值，速度调低幅度值是指在单位时间内所需要减小的速度值。
S42，通过以下公式计算压力调高幅度值和速度调低幅度值，
Figure SMS_63
其中，
Figure SMS_64
为压力调高幅度值，/>
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为第一监测振动数据，/>
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为第一预设振动数据，/>
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为第一预设变化时间段，/>
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为速度调低幅度值。
上述公式的含义为：
第一监测振动数据
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与第一预设振动数据/>
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之间的第一监测数据差值越大，则对应的压力调高幅度值/>
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需要越大，以在单位时间内尽快的实现压力数据的调整；同理，第一监测振动数据/>
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与第一预设振动数据/>
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之间的差值越大，则对应的速度调低幅度值/>
Figure SMS_75
需要越大，以在单位时间内尽快的实现速度数据的调整。
步骤S5、控制所述加压油缸按照所述压力调高幅度值持续增加压力，且控制动力头按照所述速度调低幅度值持续降低速度，直至所述第一监测振动数据小于等于第一预设振动数据后，停止加压油缸和动力头的调整，以调整后的调整钻机压力和调整钻机速度控制钻头工作。
本方案在得到压力调高幅度值和速度调低幅度值后，会控制钻机按照压力调高幅度值持续增加压力，并按照速度调低幅度值持续降低速度，同时，监测钻机的第一监测振动数据，在第一监测振动数据小于等于第一预设振动数据后，就可以停止对钻机的调整。
本方案通过上述方案，可以在钻孔位置处，土质形态较硬时，提高钻头与被钻区域的摩擦作用力，即降低转速、提高钻头与被钻区域之间的压力，避免钻头、钻杆受损的同时，实现钻孔的需求，从而根据所钻场景、条件的不同对钻机进行智能化的控制。
在上述实施例的基础上，在对土质形态较硬的位置钻探完毕后，需要重新对钻机的压力和速度进行调整，适用于钻机的数据处理方法还包括S6～S8：
步骤S6、采集调整后的工作的钻机的振动，生成相对应的第二监测振动数据。
可以理解的是，本方案会持续对钻机的工作状态进行监控，得到相对应的第二监测振动数据。
步骤S7、若判断所述第二监测振动数据小于第二预设振动数据，则根据所述第二监测振动数据和第二预设振动数据的差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值。
本方案在判断第二监测振动数小于第二预设振动数据时，说明当前振动较低，此时，需要对压力和速度重新进行调整，把压力降低，把速度提高，以调整钻孔进度。
在一些实施例中，步骤S7包括S71～S73：
S71，获取钻机在预设监测时间段内的第二监测振动数据，所述第二监测振动数据包括预设监测时间段内每个时刻所对应的第二振动监测信息。
本方案会在预设监测时间段内的第二监测振动数据，预设监测时间段例如可以是20S，本方案可以在每1S采集一次第二监测振动数据，例如在20S内可以得到20个第二监测振动数据。
S72，若判断所有第二振动监测信息分别小于第一监测振动数据，则计算预设监测时间段内所有第二振动监测信息的平均振动监测信息。
本方案为了确保数据的准确性，在判断所有第二振动监测信息分别小于第一监测振动数据后，会计算预设监测时间段所有第二振动监测信息的平均振动监测信息。
S73，若所述平均振动监测信息小于第二预设振动数据，则计算平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，根据所述第二监测数据差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值。
本方案在得到平均振动监测信息后，在平均振动监测信息小于第二预设振动数据时，会计算平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，然后利用第二监测数据差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值，来降低压力并调高速度。
在一些实施例中，步骤S63（所述若所述平均振动监测信息小于第二预设振动数据，则计算平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，根据所述第二监测数据差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值），包括：
获取调整后的调整钻机压力和调整钻机速度，根据所述调整钻机压力、调整钻机速度、第二预设变化时间段、以及第二监测数据差值进行计算，得到第二预设变化时间段内的压力调低幅度值和速度调高幅度值，
Figure SMS_76
其中，
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为压力调低幅度值，/>
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为速度调高幅度值，/>
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为第/>
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个第二振动监测信息，/>
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为预设监测时间段内的第二振动监测信息的上限值，/>
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为预设监测时间段内的第二振动监测信息的数量值，/>
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为第二预设振动数据，/>
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为第二预设变化时间段，/>
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为调整钻机压力，/>
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为调整钻机速度。
上述公式的含义是：
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代表平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，其值越大，则对应的压力调低幅度值/>
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和速度调高幅度值/>
Figure SMS_89
就需要越大，以在单位时间内尽快的实现压力数据和速度数据的调整。
步骤S8、控制所述加压油缸按照所述压力调低幅度值持续降低压力，且控制动力头按照所述速度调高幅度值持续提高速度，直至所述第二监测振动数据位于第二预设振动数据和第一预设振动数据所形成的区间内，所述第二预设振动数据小于第一预设振动数据。
本方案在得到压力调低幅度值和速度调高幅度值后，会控制钻机按照压力调低幅度值持续降低压力，并按照速度调高幅度值增大速度，同时，监测钻机的第二监测振动数据，使得第二监测振动数据小于等于第二预设抖动数据后，就可以停止对钻机的调整。
在上述实施例的基础上，本方案还包括：
获取钻机在开始钻孔至截止钻孔的工作时间段内，每个时刻的工作压力值和工作速度值，对所述初始钻机压力和初始钻机速度进行偏移，生成初始压力区间和初始速度区间。
本方案会获取到钻机在开始钻孔至截止钻孔的工作时间段，工作时间段例如为1小时，并得到1个小时内每个时刻的工作压力值和工作速度值，例如可以是每S或者每分钟内的工作压力值和工作速度值。另外，本方案还会对初始钻机压力和初始钻机速度进行偏移，生成初始压力区间和初始速度区间。例如，初始钻机压力为1000N，偏移后的初始压力区间可以是980N～1020N，初始钻机速度为1m/S，偏移后的初始速度区间可以是0.9 m/S ～1.1 m/S，以实现后续较为合理的准确比对操作。
获取所有位于初始压力区间和初始速度区间内的工作压力值和工作速度值的时刻，生成初始状态工作时间，根据所述工作时间段、初始状态工作时间生成变化状态工作时间。
本方案会找到所有位于初始压力区间和初始速度区间内的工作压力值和工作速度值的时刻，然后得到初始状态工作时间，可以理解的是，初始状态工作时间的含义是状态未变化的工作区间（例如1小时内的55分钟，土质一直比较正常），变化状态工作时间为状态发生变化的工作区间（例如一小时内的5分钟，比如需要进行破石操作等）。
根据初始状态工作时间、变化状态工作时间进行计算生成被挖掘区域的工作画像，通过以下公式计算区域工作画像，
Figure SMS_90
其中，
Figure SMS_91
为工作画像，/>
Figure SMS_92
为初始状态工作时间，/>
Figure SMS_93
为变化状态工作时间，/>
Figure SMS_94
为工作时间段。/>
可以理解的是，变化状态工作时间
Figure SMS_95
越大，初始状态工作时间/>
Figure SMS_96
越小，对应的工作画像/>
Figure SMS_97
就越大。
在一些实施例中，若判断所述工作画像大于预设画像，则将所述工作画像与预设画像进行比对得到画像比对差值。可以理解的是，工作画像大于预设画像的含义是，在1个小时内，本来应该是55分钟是按照初始状态进行钻进的，但是现在只有30分钟是按照初始状态进行钻进的，说明这个区域土质形态较硬的位置较多。
根据所述画像比对差值，对被挖掘区域的土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度进行修正，得到修正后的基准钻机压力和基准钻机速度。本方案会利用工作画像和预设画像计算出画像比对差值，然后对被挖掘区域的土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度进行修正，得到修正后的基准钻机压力和基准钻机速度，修正后的基准钻机压力和基准钻机速度可以作为下一次当前钻机区域的基准。
通过以下公式计算修正后的基准钻机压力和基准钻机速度，
Figure SMS_98
其中，
Figure SMS_99
为修正后的基准钻机压力，/>
Figure SMS_100
为预设画像，/>
Figure SMS_101
为画像归一化值，
Figure SMS_102
为修正后的基准钻机速度。
可以理解的是，
Figure SMS_103
为画像比对差值，画像比对差值越大，基准钻机压力
Figure SMS_104
需要调高的幅度越大，同理，画像比对差值越大，基准钻机压速度/>
Figure SMS_105
需要调低的幅度越大，最终得到修正后的基准钻机压力/>
Figure SMS_106
和修正后的基准钻机速度/>
Figure SMS_107
。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1、接收钻机的短钻杆、长钻杆的第一配置直径和第二配置直径，根据所述第一配置直径、第二配置直径、所钻目标区域生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度；
步骤S2、控制加压油缸按照所述初始钻机压力对钻头进行加压，控制动力头按照所述初始钻机速度对钻头进行控制；
步骤S3、基于设置于固定架处的振动传感器监测钻机的振动，生成相对应的监测振动数据；
步骤S4、若判断所述监测振动数据大于第一预设振动数据，则将相应的监测振动数据作为第一监测振动数据，根据所述第一监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调高幅度值和速度调低幅度值；
步骤S5、控制所述加压油缸按照所述压力调高幅度值持续增加压力，且控制动力头按照所述速度调低幅度值持续降低速度，直至所述第一监测振动数据小于等于第一预设振动数据后，停止加压油缸和动力头的调整，以调整后的调整钻机压力和调整钻机速度控制钻头工作。
2.根据权利要求1所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，还包括：
步骤S6、采集调整后的工作的钻机的振动，生成相对应的第二监测振动数据；
步骤S7、若判断所述第二监测振动数据小于第二预设振动数据，则根据所述第二监测振动数据和预设振动数据的差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值；
步骤S8、控制所述加压油缸按照所述压力调低幅度值持续降低压力，且控制动力头按照所述速度调高幅度值持续提高速度，直至所述第二监测振动数据位于第二预设振动数据和第一预设振动数据所形成的区间内，所述第二预设振动数据小于第一预设振动数据。
3.根据权利要求2所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，步骤S1包括：
接收钻机初始时的挖掘信息，所述挖掘信息包括钻机的短钻杆、长钻杆的第一配置直径和第二配置直径；
根据所述第一配置直径、第二配置直径、被挖掘区域的土质形态进行计算得到初始钻机压力和初始钻机速度。
4.根据权利要求3所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，所述根据所述第一配置直径、第二配置直径、被挖掘区域的土质形态进行计算得到初始钻机压力和初始钻机速度，包括：
将所述第一配置直径与基准直径比对得到第一直径差信息，将所述第二配置直径与基准直径比对得到第二直径差信息；
获取被挖掘区域的土质形态，根据所述土质形态确定相对应的基准钻机压力、基准钻机速度，根据所述第一直径差信息、第二直径差信息、基准钻机压力以及基准钻机速度进行计算，生成相对应的初始钻机压力和初始钻机速度；
通过以下公式计算初始钻机压力和初始钻机速度，
Figure QLYQS_1
，
其中，
Figure QLYQS_4
为初始钻机压力，/>
Figure QLYQS_7
为第一配置直径，/>
Figure QLYQS_11
为第一直径权重，/>
Figure QLYQS_5
为基准直径，/>
Figure QLYQS_8
为第二配置直径，/>
Figure QLYQS_9
为第二直径权重，/>
Figure QLYQS_12
为第一常数值，/>
Figure QLYQS_2
为基准钻机压力，
Figure QLYQS_6
为钻机压力权重，/>
Figure QLYQS_10
为初始钻机速度，/>
Figure QLYQS_13
为基准钻机速度，/>
Figure QLYQS_3
为钻机速度权重；
控制所述钻机按照所述初始钻机压力和初始钻机速度工作。
5.根据权利要求4所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，
所述获取被挖掘区域的土质形态，根据所述土质形态确定相对应的基准钻机压力、基准钻机速度，包括：
提取预先对应的土质形态对应表，所述土质形态对应表中具有每种土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度；
根据所述被挖掘区域的土质形态确定的土质形态对应表中相应的基准钻机压力、基准钻机速度。
6.根据权利要求5所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，步骤S3包括：
获取钻机所对应的初始钻机压力和初始钻机速度，根据所述初始钻机压力、初始钻机速度、第一预设变化时间段、以及第一监测数据差值进行计算，得到第一预设变化时间段内的压力调高幅度值和速度调低幅度值；
通过以下公式计算压力调高幅度值和速度调低幅度值，
Figure QLYQS_14
，
其中，
Figure QLYQS_15
为压力调高幅度值，/>
Figure QLYQS_16
为第一监测振动数据，/>
Figure QLYQS_17
为第一预设振动数据，
Figure QLYQS_18
为差值归一化值，/>
Figure QLYQS_19
为第一预设变化时间段，/>
Figure QLYQS_20
为速度调低幅度值。
7.根据权利要求4所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，步骤S6包括：
获取钻机在预设监测时间段内的第二监测振动数据，所述第二监测振动数据包括预设监测时间段内每个时刻所对应的第二振动监测信息；
若判断所有第二振动监测信息分别小于第一监测振动数据，则计算预设监测时间段内所有第二振动监测信息的平均振动监测信息；
若所述平均振动监测信息小于第二预设振动数据，则计算平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，根据所述第二监测数据差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值。
8.根据权利要求7所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，所述若所述平均振动监测信息小于第二预设振动数据，则计算平均振动监测信息与第二预设振动数据的第二监测数据差值，根据所述第二监测数据差值生成相对应的压力调低幅度值和速度调高幅度值，包括：
获取调整后的调整钻机压力和调整钻机速度，根据所述调整钻机压力、调整钻机速度、第二预设变化时间段、以及第二监测数据差值进行计算，得到第二预设变化时间段内的压力调低幅度值和速度调高幅度值，
Figure QLYQS_21
，
其中，
Figure QLYQS_23
为压力调低幅度值，/>
Figure QLYQS_26
为速度调高幅度值，/>
Figure QLYQS_29
为第/>
Figure QLYQS_24
个第二振动监测信息，/>
Figure QLYQS_27
为预设监测时间段内的第二振动监测信息的上限值，/>
Figure QLYQS_30
为预设监测时间段内的第二振动监测信息的数量值，/>
Figure QLYQS_31
为第二预设振动数据，/>
Figure QLYQS_22
为第二预设变化时间段，/>
Figure QLYQS_25
为调整钻机压力，/>
Figure QLYQS_28
为调整钻机速度。
9.根据权利要求7所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，还包括：
获取钻机在开始钻孔至截止钻孔的工作时间段内，每个时刻的工作压力值和工作速度值，对所述初始钻机压力和初始钻机速度进行偏移，生成初始压力区间和初始速度区间；
获取所有位于初始压力区间和初始速度区间内的工作压力值和工作速度值的时刻，生成初始状态工作时间，根据所述工作时间段、初始状态工作时间生成变化状态工作时间；
根据初始状态工作时间、变化状态工作时间进行计算生成被挖掘区域的工作画像，通过以下公式计算区域工作画像，
Figure QLYQS_32
，
其中，
Figure QLYQS_33
为工作画像，/>
Figure QLYQS_34
为初始状态工作时间，/>
Figure QLYQS_35
为变化状态工作时间，/>
Figure QLYQS_36
为工作时间段。
10.根据权利要求9所述的硬岩钻进用超前钻机控制方法，其特征在于，
若判断所述工作画像大于预设画像，则将所述工作画像与预设画像进行比对得到画像比对差值；
根据所述画像比对差值，对被挖掘区域的土质形态对应的基准钻机压力和基准钻机速度进行修正，得到修正后的基准钻机压力和基准钻机速度；
通过以下公式计算修正后的基准钻机压力和基准钻机速度，
Figure QLYQS_37
，
其中，
Figure QLYQS_38
为修正后的基准钻机压力，/>
Figure QLYQS_39
为预设画像，/>
Figure QLYQS_40
为画像归一化值，/>
Figure QLYQS_41
为修正后的基准钻机速度。/>
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