CN117328850A

CN117328850A - 钻机控制方法、装置、终端及存储介质

Info

Publication number: CN117328850A
Application number: CN202311231084.5A
Authority: CN
Inventors: 王东晓; 吴骋捷
Original assignee: An Bai Tuo Zhangjiakou Construction Mine Equipment Co ltd
Current assignee: An Bai Tuo Zhangjiakou Construction Mine Equipment Co ltd
Priority date: 2023-09-22
Filing date: 2023-09-22
Publication date: 2024-01-02
Anticipated expiration: 2043-09-22
Also published as: CN117328850B

Abstract

本发明提供了一种钻机控制方法、装置、终端及存储介质，该方法包括：获取用户对钻机设置的控制参数的目标值；将所述控制参数的目标值、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，得到所述钻机的工作参数；采用所述工作参数控制所述钻机工作。本申请能够实现钻机的自动化和智能化控制，提高钻机的工作效率，延长钻机的使用寿命。

Description

钻机控制方法、装置、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及凿岩技术领域，尤其涉及一种钻机控制方法、装置、终端及存储介质。

背景技术

钻机属于大型凿岩设备，属于工程机械中凿岩机械类的细分品种。由于钻机具有定向性好、机动性强、作业效率高和安全可靠等优点，在岩石坚固性系数高的情形下，钻爆作法几乎是唯一有效的凿岩方法，因此钻机广泛应用在工程项目、采矿业的爆破及各类基岩的锚固和水井、地热、探矿工程中。

目前，钻机的操控主要依靠技术人员的经验，工作时技术人员通过调节钻机的工作参数控制钻机工作，但是人工操作钻机对技术人员的技术依赖程度较高，不仅工作效率低下，操作不当还会造成钻机的损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钻机控制方法、装置、终端及存储介质，能够解决人工操控钻机操作不当导致钻机寿命减少的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种钻机控制方法，包括：

获取用户对钻机设置的控制参数的目标值；

将所述控制参数的目标值、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，得到所述钻机的工作参数；

采用所述工作参数控制所述钻机工作。

第二方面，本发明实施例提供了一种钻机控制装置，包括：

目标值获取模块，用于获取用户对钻机设置的控制参数的目标值；

工作参数计算模块，用于将所述控制参数的目标值、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，得到所述钻机的工作参数；

钻机控制模块，用于采用所述工作参数控制所述钻机工作。

第三方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明实施例通过将用户设置的控制参数的目标值、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，能够自动的得到所述钻机的工作参数，从而采用该工作参数控制钻机工作，实现钻机的自动化和智能化，提高钻机的工作效率，延长钻机的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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他的附图。

图1是本发明实施例提供的钻机控制方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的钻机控制装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的终端的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

参见图1，其示出了本发明实施例提供的钻机控制方法的实现流程图，详述如下：

S101：获取用户对钻机设置的控制参数的目标值。

具体的，钻机是在勘探或矿产资源开发中，带动钻具向地下钻进的机械设备，钻机包括冲击器、钻头、钻杆和钻进电机等部件。其中冲击器为气动冲击器，气动冲击器以压缩空气为动力介质，利用压缩空气的能量产生连续冲击载荷的孔底动力机具。

本实施例的执行主体为钻机控制器，钻机控制器可以与用户终端远程连接，工作人员通过用户终端输入控制参数的目标值，用户终端将控制参数的目标值发送至钻机控制器，实现钻机的远程控制。

S102：将所述控制参数的目标值、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，得到所述钻机的工作参数。

在本实施例中，预设神经网络模型可以为RNN（Recurrent Neural Network，循环神经网络）模型，在S101之前，本实施例提供的方法还包括：

收集钻机的控制参数、工作参数、规格参数和矿石性质参数；并将控制参数、规格参数和矿石性质参数作为训练样本，将该训练样本下，能够使钻机在安全运行前提下处于最优工作效率的工作参数作为对应的样本标签，按照该方法创建大量的训练样本，并采用训练样本训练RNN模型，调整RNN模型的网络权重和偏置值优化网络，以得到精度达标的预设神经网络模型，将训练完成的预设神经网络模型导入钻机控制器中，钻机控制器则可以根据用户输入的控制参数的目标值，自动调节钻机工作参数，以实现用户需求。

具体的，钻机的控制参数除了会跟随工作参数自动调节外，钻机的规格参数、矿石性质参数均会影响钻机凿矿的效率及钻机的寿命。因此本实施例除了获取控制参数的目标值外，还可以将钻机的规格参数和矿石性质参数作为参考量计算钻机的工作参数，从而提高钻机控制准确性，避免工作参数调试不准确对钻机造成损坏，延长钻机的使用寿命。

在一个可能的实施方式中，所述控制参数包括油耗和/或钻进速度；所述规格参数包括钻杆直径和钎头直径；所述矿石性质参数包括岩石硬度和岩石种类；所述工作参数包括发动机转速、冲击器耗气量、冲击器气压、冲击压力、旋转压力和推进压力。

具体的，钻杆直径和钎头直径可以从钻机出厂参数说明书中确定，冲击器耗气量可以通过串联进钻机气路中的涡街流量计测量得到。冲击器气压可以由安装在冲击器上方进气口处的压力传感器测量得到。另外，旋转压力、冲击压力、推进压力、发动机转速、油耗的实际值和钻进速度的实际值均可以从钻机控制器读取。

其次，矿石性质参数的获取过程可以为：

工作人员在开始钻孔时，通过钻孔摄像法对岩石的地质状态进行分析，得到岩石硬度及岩石种类，并将岩石硬度及岩石种类输入钻机控制器。

示例性的，当用户设置的控制参数为钻进速度时，油耗的目标值可以取自正常油耗范围；将钻进速度的目标值、正常油耗范围、岩石硬度、岩石种类、钻杆直径和钎头直径输入预设神经网络模型，得到所述钻机跟随钻进速度目标值工作，且油耗最低时对应的工作参数。

当用户设置的控制参数为油耗时，钻进速度的目标值可以取自正常速度范围。即，将油耗目标值、钻进速度的正常速度范围、岩石硬度、岩石种类、钻杆直径和钎头直径输入预设神经网络模型，得到所述钻机在油耗目标值下，钻进速度最高时对应的工作参数。

在本实施例中，S101的具体实现流程包括：

获取用户对钻机设置的工作模式；

根据所述工作模式，确定控制参数的目标取值范围；

相应的，S102的具体实现流程包括：

将所述控制参数的目标取值范围、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，得到所述钻机的工作参数。

具体的，在训练神经网络模型时，用户搜集的训练样本可以包括不同控制参数的取值范围、规格参数、矿石性质参数对应的最优的工作参数。

例如，矿石性质参数、钻机规格参数不变的情况下，当用户设置节能模式时，钻机以低油耗优先，因此可以通过前期采集钻机的数据，确定钻进速度不低于正常速度范围最小值时对应的工作参数及油耗。当用户设置高效工作模式时，钻机以钻进速度最高优先，确定油耗不大于正常油耗范围最大值时对应的工作参数及钻进速度。基于上述对应关系确定训练样本，训练得到神经网络模型。实际运行时，用户可以通过设置工作模式来确定油耗和钻进速度的范围，进而得到该工作模式下，最优的工作参数。其中，不同工作模式下的油耗和钻进速度的目标取值范围可以由本领域技术人员基于实际情况人为设置。

S103：采用所述工作参数控制所述钻机工作。

从上述实施例可知，本发明实施例通过将用户设置的控制参数的目标值、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，能够自动的得到所述钻机的工作参数，从而采用该工作参数控制钻机工作，实现钻机的自动化和智能化，提高钻机的工作效率。

在一个可能的实施方式中，在S103之后，本实施例提供的方法还包括：

S201：采集所述控制参数的实际值；

S202：基于所述控制参数的实际值与目标值判断所述钻机是否发生故障。

具体的，通过自适应调节工作参数使钻机能够跟随控制参数的目标值工作，当控制参数的目标值和实际值相差较大时，钻机则可能产生故障。

在一个可能的实施方式中，所述控制参数包括钻进速度和油耗；S202的具体实现流程包括：

将所述钻进速度的实际值减去所述钻进速度的目标值，得到钻进速度差值；

将所述油耗的实际值减去所述油耗的目标值，得到油耗差值；

若所述钻进速度差值小于预设速度差值、且所述油耗差值大于预设油耗差值，则判定所述钻机的钎头磨损严重。

在本实施例中，若钻机控制器监测到钻进速度减小而油耗增加，则可判定钻机的钎头磨损严重，此时钻进控制器可以生成故障报警信息，提醒用户及时更换钎头。

具体的，预设速度差值小于零，预设油耗差值大于零，实际应用时，本领域技术人员可以基于实际情况人为设置预设速度差值和预设油耗差值。

在一个可能的实施方式中，所述控制参数包括钻进速度；所述工作参数包括冲击器耗气量和冲击器气压；S202的具体实现流程包括：

若在所述钻进速度的目标值不变的情况下，监测到所述钻进速度的实际值的变化率大于预设变化率阈值，则判定所述钻机的冲击器空打；

相应的，在S202之后，本实施例提供的方法还包括：

控制所述钻机减小所述冲击器耗气量和所述冲击器气压。

具体的，岩石存在缝隙，钻机钻孔时若出现钻进速度瞬间增大的情况，则可判定冲击器在空打，为了避免冲击器空打损坏，钻机控制器可以控制钻机减小冲击器耗气量和冲击器气压。

实际应用时，本领域技术人员可以基于实际情况人为设置预设变化率阈值。

在一个可能的实施方式中，在S202之后，本实施例提供的方法还包括：

若所述钻机发生故障，则生成对应的故障报警信息；

发送所述故障报警信息至用户终端，以使所述用户终端展示所述故障报警信息。

在一个实施例中，除故障报警信息外，钻机控制器获取的控制参数的目标值、钻机的规格参数、矿石性质参数、钻机的工作参数以及控制参数的实际值，均可以通过无线通信直接传输到用户终端，便于工作人员随时监测钻机工作。其中，钻机控制器可以使用蓝牙网关或LoRa网关将数据传输到云端和服务器保存数据，远程传输数据可以实现钻机的远程监控与故障报警。

从上述实施例可知，本实施例可以根据矿石的地质状况，钻机的规格参数、控制参数的目标值自适应调节钻机的运行参数，使钻机工作效率达到最优，不仅能够提高生产效率，降低生产成本；还能够提高工作质量，延长钻具的使用寿命；另一方面，自动化、智能化的钻机控制方法，还能够降低工作人员的劳动强度和工作量，且远程监控与故障报警提高工作人员的安全，使得矿山开采更加环保。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图2示出了本发明实施例提供的钻机控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，钻机控制装置100包括：

目标值获取模块110，用于获取用户对钻机设置的控制参数的目标值；

工作参数计算模块120，用于将所述控制参数的目标值、所述钻机的规格参数和矿石性质参数输入预设神经网络模型，得到所述钻机的工作参数；

钻机控制模块130，用于采用所述工作参数控制所述钻机工作。

在一种可能的实现方式中，所述控制参数包括油耗和/或钻进速度；所述规格参数包括钻杆直径和钎头直径；所述矿石性质参数包括岩石硬度和岩石种类；所述工作参数包括发动机转速、冲击器耗气量、冲击器气压、冲击压力、旋转压力和推进压力。

在一种可能的实现方式中，钻机控制装置100还包括故障监测模块，用于：

控制参数实际值采集单元，用于采集所述控制参数的实际值；

故障监测单元，用于基于所述控制参数的实际值与目标值判断所述钻机是否发生故障。

在一种可能的实现方式中，所述控制参数包括钻进速度和油耗；故障监测单元包括：

在一种可能的实现方式中，所述控制参数包括钻进速度；所述工作参数包括冲击器耗气量和冲击器气压；故障监测单元包括：

相应的，故障监测模块还包括：

故障恢复模块，用于控制所述钻机减小所述冲击器耗气量和所述冲击器气压。

在一种可能的实现方式中，钻机控制装置还包括远程报警模块，用于：

若所述钻机发生故障，则生成对应的故障报警信息；

本实施例提供的钻机控制装置，可用于执行上述钻机控制方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

图3是本发明一实施例提供的终端的示意图。如图3所示，该实施例的终端3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序32。所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各个钻机控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤103。或者，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示模块110至130的功能。

示例性的，所述计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器30执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序32在所述终端3中的执行过程。

所述终端3可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端3的示例，并不构成对终端3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器31可以是所述终端3的内部存储单元，例如终端3的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述终端3的外部存储设备，例如所述终端3上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述终端3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个钻机控制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种钻机控制方法，其特征在于，包括：

获取用户对钻机设置的控制参数的目标值；

采用所述工作参数控制所述钻机工作；

所述控制参数包括油耗和/或钻进速度；所述规格参数包括钻杆直径和钎头直径；所述矿石性质参数包括岩石硬度和岩石种类；所述工作参数包括发动机转速、冲击器耗气量、冲击器气压、冲击压力、旋转压力和推进压力。

2.根据权利要求1所述的钻机控制方法，其特征在于，在所述采用所述工作参数控制所述钻机工作之后，所述钻机控制方法还包括：

采集所述控制参数的实际值；

基于所述控制参数的实际值与目标值判断所述钻机是否发生故障。

3.根据权利要求2所述的钻机控制方法，其特征在于，所述控制参数包括钻进速度和油耗；

所述基于所述控制参数的实际值与目标值判断所述钻机是否发生故障，包括：

4.根据权利要求2所述的钻机控制方法，其特征在于，所述控制参数包括钻进速度；所述工作参数包括冲击器耗气量和冲击器气压；

相应的，在所述基于所述控制参数的实际值与目标值判断所述钻机是否发生故障之后，所述方法还包括：

控制所述钻机减小所述冲击器耗气量和所述冲击器气压。

5.根据权利要求2所述的钻机控制方法，其特征在于，在所述基于所述控制参数的实际值与目标值判断所述钻机是否发生故障之后，所述方法还包括：

若所述钻机发生故障，则生成对应的故障报警信息；

6.一种钻机控制装置，其特征在于，包括：

钻机控制模块，用于采用所述工作参数控制所述钻机工作；

7.一种终端，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。