CN117386358B - 一种地质勘察系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种地质勘察系统，涉及钻勘技术领域。所述系统包括：钻探组件、传感组件和控制器；控制器用于：为钻探组件的每个钻头设置预设转速和预设推进力度，并按照预设推进力度朝向地表的垂直方向钻进；在钻进过程中的多个时刻，分别获取各个钻头的伸出长度，以及阻力数据、阻力力矩数据和温度数据；获得各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数；确定建筑地质适宜性评分；确定地质均匀性评分；确定勘察面积适用性评分；获得地质勘察评分。根据本发明，可以将传感器获得的数据实时传输到控制器，实现了自动化、高效、精确和安全的地质勘察过程，提高了勘察效率和精度，减少了人力投入。

Description

一种地质勘察系统
技术领域
本发明涉及钻勘技术领域，尤其涉及一种地质勘察系统。
背景技术
在相关技术中，CN116591607A公开了一种建筑设计用的现场地质勘察钻探装置及其使用方法，所述安装罩壳的内部下端靠近后方的位置处设置有可垂直滑动的钻探机构，且所述安装罩壳的内部上方位置处设置有第一驱动机构，所述安装罩壳的内部下端靠近前方的位置处设置有第二驱动机构，所述安装罩壳的下表面靠近前方的位置处固定安装有支撑架。样本采集管的内部安装有四根样本分类管，钻探时外安装套筒向下滑动，进入的样本土壤会沿着导向机构首先进入其中一根样本分类管中，当钻探结束后，样本采集管的内部的四根样本分类管转动，下一次钻探时的样本会进入新的样本分类管中，避免多组样本之间相互接触，对检测数据产生偏差。
CN114909129A公开了一种地质勘察管理方法，包括以下步骤：S1，对钻机进行解除钻机锁定；S2，钻机启动钻洞取样。本发明能够测量不同深度进行钻孔取样，并对钻机解除锁定，保障安全。
因此，在相关技术中的地质勘察钻探方案在使用时仍然存在着很大的缺陷，需要对土壤进行取样，通过样本采集机构来进行收集检测才能完成钻探勘测作业，费时费力，影响地质勘察效率。
公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，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
本发明实施例提供一种地质勘察系统，可以将传感器获得的数据实时传输到控制器，实现了自动化、高效、精确和安全的地质勘察过程，提高了勘察效率和精度，减少了人力投入，解决了相关技术中地质勘察费时费力，勘察效率较低的技术问题。
根据本发明的实施例，提供一种地质勘察系统，包括：钻探组件、传感组件和控制器；其中，所述钻探组件包括由多个钻头组成的钻头矩阵，各个钻头均具有伸缩功能，用于朝向钻头的伸出方向钻进；所述传感组件包括受力传感器、力矩传感器和温度传感器，所述受力传感器用于检测各个钻头受到的前进方向的阻力数据，所述力矩传感器用于检测各个钻头转动受到的阻力力矩数据，所述温度传感器用于检测各个钻头的温度数据；所述控制器用于为所述钻探组件的每个钻头设置预设转速和预设推进力度，使每个钻头按照预设转速转动，并按照预设推进力度朝向地表的垂直方向钻进；在钻进过程中的多个时刻，分别获取各个钻头的伸出长度，以及受力传感器采集的阻力数据、力矩传感器采集的阻力力矩数据和温度传感器采集的温度数据；根据各个钻头在各个时刻的所述伸出长度、所述阻力数据、所述阻力力矩数据和所述温度数据，分别获得各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数；根据所述各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，确定建筑地质适宜性评分；根据各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定地质均匀性评分；根据所述阻力数据和所述阻力力矩数据，确定勘察面积适用性评分；根据所述建筑地质适宜性评分、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分，获得地质勘察评分。
根据本发明的一个实施例，根据所述各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，确定建筑地质适宜性评分，包括：获取各个钻头的伸出长度函数的伸出长度导函数；获取各个钻头的阻力函数的阻力导函数；获取各个钻头的阻力力矩函数的阻力力矩导函数；获取各个钻头的温度函数的温度导函数；根据所述伸出长度函数、所述阻力函数、所述阻力力矩函数、所述温度函数、所述伸出长度导函数、所述阻力导函数、所述阻力力矩导函数和所述温度导函数，确定所述建筑地质适宜性评分。
根据本发明的一个实施例，根据所述伸出长度函数、所述阻力函数、所述阻力力矩函数、所述温度函数、所述伸出长度导函数、所述阻力导函数、所述阻力力矩导函数和所述温度导函数，确定所述建筑地质适宜性评分，包括：根据公式确定建筑地质适宜性评分/>，其中，/>为第i个钻头的伸出长度导函数，/>为第i个钻头的伸出长度导函数的绝对值的最大值，/>第i个钻头的伸出长度函数的最大值，/>为钻进过程的持续时长，n为钻头数量，i≤n，且i和n均为正整数，/>为第i个钻头的阻力导函数，/>为第i个钻头的阻力函数的最大值，/>为第i个钻头的阻力函数的最小值，/>为第i个钻头的阻力力矩导函数，/>为第i个钻头的阻力力矩函数的最大值，为第i个钻头的阻力力矩函数的最小值，/>为第i个钻头的温度导函数，为第i个钻头的温度导函数的绝对值的最大值，/>为第i个钻头的温度函数的最大值，/>、/>、/>和/>为预设权重，所述预设权重基于经验数据和实验数据中的至少一种获得。
根据本发明的一个实施例，根据各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定地质均匀性评分，包括：根据各个钻头的各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定各个钻头的各个时刻的钻头状态向量；根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，获得各个时刻的平均状态向量；根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，以及各个时刻的平均状态向量，确定地质均匀性评分。
根据本发明的一个实施例，根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，以及各个时刻的平均状态向量，确定地质均匀性评分，包括：根据公式确定地质均匀性评分/>，其中，/>为第i个钻头在第j个时刻的伸出长度，/>为第i个钻头在第j个时刻的阻力数据，/>为第i个钻头在第j个时刻的阻力力矩数据，/>为第i个钻头在第j个时刻的温度数据，为第i个钻头在第j个时刻的钻头状态向量，/>为第j个时刻多个钻头的平均伸出长度，/>为第j个时刻多个钻头的平均阻力数据，/>为第j个时刻多个钻头的平均阻力力矩数据，/>为第j个时刻多个钻头的平均温度数据，/>为第j个时刻的平均状态向量，n为钻头数量，i≤n，m为时刻数量，j≤m，i、j、m和n均为正整数。
根据本发明的一个实施例，根据所述阻力数据和所述阻力力矩数据，确定勘察面积适用性评分，包括：根据各个钻头的所述阻力数据和所述阻力力矩数据，获得各个钻头的阻力数据最大值和阻力力矩数据最大值；根据所述阻力数据最大值和所述阻力力矩数据最大值，以及钻头数量，确定勘察面积适用性评分。
根据本发明的一个实施例，根据所述阻力数据最大值和所述阻力力矩数据最大值，以及钻头数量，确定勘察面积适用性评分，包括：根据公式确定勘察面积适用性评分/>，其中，/>为第i个钻头的阻力数据最大值，/>为第i个钻头的阻力力矩数据最大值，/>为第一预设阻力阈值，/>为第二预设阻力阈值，为第一预设阻力力矩阈值，/>为第二预设阻力力矩阈值，/>，，n为钻头数量，i≤n，且i和n均为正整数。
根据本发明的一个实施例，根据所述建筑地质适宜性评分、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分，获得地质勘察评分，包括：将1减去所述建筑地质适宜性评分的结果、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分进行加权求和，获得所述地质勘察评分。
技术效果：根据本发明，可及时将传感器获得的数据实时传输到控制器，通过建立函数来处理传感器数据，并通过地质勘察评分来综合评估地质情况，实现了自动化、高效、精确和安全的地质勘察过程，提高了勘察效率和精度，减少了人力投入，为地质勘察工作带来了诸多好处。在确定建筑地质适宜性评分时，可根据钻头的伸出长度导函数、阻力导函数、阻力力矩导函数和温度导函数的变化情况，以及预设权重，得出建筑地质适宜性评分，来评估地质的均匀情况，从而确定该地质是否适宜建设地上或地下建筑工程。综合考虑了钻头在钻进过程中的多个方面的变化情况，并根据预设的权重因子对不同因素进行加权评估，通过对这些变化情况的评估，来判断地质适宜性。这样可以更全面、客观地评估地质适宜性，提高建筑地质工作的效率和质量。在确定地质均匀性评分时，可计算每个钻头在每个时刻的状态向量与平均状态向量之间的相似度，并对所有相似度进行平均，可以得到地质均匀性评分来评估地质均匀情况。通过计算地质均匀性评分，可以帮助工程人员评估地质的一致性和均匀性。如果地质均匀性评分较低，可能表示在某些时刻或某些位置存在地质的非均匀性，即，硬度的较大的变化，需要进一步分析和处理。这对于建筑地质工作来说是非常有意义的信息，可以帮助工程人员及时发现并解决地质问题，提高工程的质量和安全性。在确定勘察面积适用性评分时，可评估钻头的阻力数据和阻力力矩数据在预设阈值范围内的比例，从而判断勘察面积适用性。从而快速确定是适宜施工的面积占比，可以提高勘察的效率。帮助工程人员选择合适的勘察面积，提高勘察工作的质量和效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本发明。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将更清楚。
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实施例，
图1示例性地示出根据本发明实施例的地质勘察系统的示意图；
图2示例性地示出根据本发明实施例的地质勘察操作的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1示例性地示出根据本发明实施例的地质勘察系统的示意图，所述系统包括：钻探组件、传感组件和控制器；其中，所述钻探组件包括由多个钻头组成的钻头矩阵，各个钻头均具有伸缩功能，用于朝向钻头的伸出方向钻进；所述传感组件包括受力传感器、力矩传感器和温度传感器，所述受力传感器用于检测各个钻头受到的前进方向的阻力数据，所述力矩传感器用于检测各个钻头转动受到的阻力力矩数据，所述温度传感器用于检测各个钻头的温度数据；所述控制器用于为所述钻探组件的每个钻头设置预设转速和预设推进力度，使每个钻头按照预设转速转动，并按照预设推进力度朝向地表的垂直方向钻进；在钻进过程中的多个时刻，分别获取各个钻头的伸出长度，以及受力传感器采集的阻力数据、力矩传感器采集的阻力力矩数据和温度传感器采集的温度数据；根据各个钻头在各个时刻的所述伸出长度、所述阻力数据、所述阻力力矩数据和所述温度数据，分别获得各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数；根据所述各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，确定建筑地质适宜性评分；根据各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定地质均匀性评分；根据所述阻力数据和所述阻力力矩数据，确定勘察面积适用性评分；根据所述建筑地质适宜性评分、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分，获得地质勘察评分。
根据本发明，可及时将传感器获得的数据实时传输到控制器，通过建立函数来处理传感器数据，并通过地质勘察评分来综合评估地质情况，实现了自动化、高效、精确和安全的地质勘察过程，提高了勘察效率和精度，减少了人力投入，为地质勘察工作带来了诸多好处。
根据本发明的一个实施例，通过对不同数据的分析和计算，可以客观地评估地质情况。阻力数据和阻力力矩数据可以反映地层的坚硬程度和稳定性，温度数据可以反映钻头在钻进过程中的摩擦情况，从而从另一方面反映底层的坚硬程度，钻头伸出长度可以反映钻入地层的深度等。
根据本发明的一个实施例，通过各个时刻测得的数据进行拟合，建立函数来处理数据，可以对不同数据之间的关系进行分析和计算。这样可以提高勘察的精度，减少主观判断的影响。通过对不同数据的函数分析，可以发现潜在的规律和问题。例如，如果发现钻头伸出长度与钻进的时间存在高度相关性，可能意味着地下存在较硬的地层，地层的硬度未出现明显变化等。通过不断优化函数和评分系统，可以提高地质勘察的准确性和效果。
根据本发明的一个实施例，根据所述各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，确定建筑地质适宜性评分，包括：获取各个钻头的伸出长度函数的伸出长度导函数；获取各个钻头的阻力函数的阻力导函数；获取各个钻头的阻力力矩函数的阻力力矩导函数；获取各个钻头的温度函数的温度导函数；根据所述伸出长度函数、所述阻力函数、所述阻力力矩函数、所述温度函数、所述伸出长度导函数、所述阻力导函数、所述阻力力矩导函数和所述温度导函数，确定所述建筑地质适宜性评分。
根据本发明的一个实施例，可通过对伸出长度函数进行求导，得到钻头伸出长度的变化率，即，伸出长度导函数。对阻力函数进行求导，可以得到钻头阻力的变化率，即，阻力导函数。对阻力力矩函数进行求导，可以得到钻头阻力力矩的变化率，即，阻力力矩导函数。对温度函数进行求导，可以得到钻头温度的变化率，即，温度导函数。根据各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，以及其对应的导函数，可以计算建筑地质的适宜性评分。这个评分可以通过综合考虑钻头的伸出长度变化、阻力变化、阻力力矩变化和温度变化来得到。评分可以根据具体的评估标准进行计算，如对于伸出长度的变化率和稳定性、阻力的变化率和幅度、阻力力矩的变化率和稳定性以及温度的变化率等进行综合评估。
根据本发明的一个实施例，根据所述伸出长度函数、所述阻力函数、所述阻力力矩函数、所述温度函数、所述伸出长度导函数、所述阻力导函数、所述阻力力矩导函数和所述温度导函数，确定所述建筑地质适宜性评分，包括：根据公式（1）确定建筑地质适宜性评分，/>（1）其中，/>为第i个钻头的伸出长度导函数，/>为第i个钻头的伸出长度导函数的绝对值的最大值，/>第i个钻头的伸出长度函数的最大值，/>为钻进过程的持续时长，n为钻头数量，i≤n，且i和n均为正整数，/>为第i个钻头的阻力导函数，/>为第i个钻头的阻力函数的最大值，/>为第i个钻头的阻力函数的最小值，/>为第i个钻头的阻力力矩导函数，/>为第i个钻头的阻力力矩函数的最大值，/>为第i个钻头的阻力力矩函数的最小值，/>为第i个钻头的温度导函数，/>为第i个钻头的温度导函数的绝对值的最大值，/>为第i个钻头的温度函数的最大值，/>、/>、/>和/>为预设权重，所述预设权重基于经验数据和实验数据中的至少一种获得。
根据本发明的一个实施例，在公式（1）中，表示第i个钻头在/>时间内可能达到的最大伸出长度，它是钻进过程持续时长与第i个钻头伸出长度导函数的绝对值的最大值的乘积。/>表示第i个钻头在钻进过程中的伸出差值，即最大伸出长度与实际伸出长度函数的最大值之间的差值。/>表示第i个钻头在钻进过程中的伸出差值与其最大伸出长度的比值，用来衡量钻头钻进过程中，伸出长度的变化率的均匀情况，如果伸出长度的变化率均匀，则上述比值较小，即，最大伸出长度与实际伸出长度函数的最大值之间的差距较小，使得钻头的钻进过程较为线性，从而使得最大变化率（即，钻进的最大速度）与持续时长的乘积，与钻头的实际伸出长度接近。表示所有钻头的伸出差值与其最大伸出长度的比值的平均值。其中，n为钻头数量，该值可以用来评估所有钻头的整体钻进过程中的伸出长度变化率的均匀情况，亦可表示地质的均匀情况。
根据本发明的一个实施例，在公式（1）中，表示第i个钻头的阻力导函数在钻进过程的持续时长内的变化情况，与该钻头的阻力的最大值和最小值之差确定的平均变化情况之间的差异，其中，/>为在钻进过程的持续时长之内，以实际的阻力变化率确定的阻力平均变化情况。/>表示通过最大阻力和最小阻力之间的差值确定的阻力平均变化情况，如果地质较为均匀，阻力变化较为线性，则二者差距较小，反之，如果地质不均匀，阻力变化无明显规律，则二者差距较大。与/>之间的比值，即/>表示地质均匀性的相对数据。如果比值接近0，则表示钻头对应的地层特性较为稳定。而如果比值较大，则表示钻头的阻力变化相对较大，可能意味着钻头遇到了较坚硬的地层，或者存在其他问题导致钻头无法正常工作。/>表示地质均匀性的相对数据平均值，其中，n是钻头数量。该值可以评估所有钻头的整体钻进过程中地质的均匀情况。
根据本发明的一个实施例，在公式（1）中，表示第i个钻头的阻力力矩导函数在钻进过程的持续时长内的平均变化情况，与该钻头的阻力力矩的最大值和最小值之差确定的平均变化情况之间的差异，其中，/>为在钻进过程的持续时长之内，以实际的阻力力矩变化率确定的阻力力矩平均变化情况。/>表示通过最大阻力力矩和最小阻力力矩之间的差值确定的阻力力矩平均变化情况，如果地质较为均匀，阻力力矩变化较为线性，则二者差距较小，反之，如果地质不均匀，阻力力矩变化无明显规律，则二者差距较大。/>与/>的比值，即表示地质均匀性的相对数据。如果比值接近0，则表示钻头对应的地层特性较为稳定。而如果比值较大，则表示钻头的阻力变化相对较大，可能意味着钻头遇到了较坚硬的地层，或者存在其他问题导致钻头无法正常工作。表示地质均匀性的相对数据平均值，其中，n是钻头数量。该值可以评估所有钻头的整体钻进过程中地质的均匀情况。
根据本发明的一个实施例，在公式（1）中，表示第i个钻头在/>时间内可能达到的最大温度，它是钻进过程持续时长与第i个钻头温度导函数的绝对值的最大值的乘积。/>表示第i个钻头在钻进过程中的上述最大温度与实际达到的温度最大值的差值。/>表示第i个钻头在钻进过程中的温度差值与其最大温度的比值，用来衡量钻头钻进过程中，温度的变化率的均匀情况，如果温度的变化率均匀，则上述比值较小，即，最大与实际达到的温度最大值之间的差距较小，使得钻头的钻进过程较为线性，温度均匀升高，从而使得温度的最大变化率与持续时长的乘积，与钻头的实际温度接近。/>表示所有钻头的温度差值与其最大温度的比值的平均值。其中，n是钻头数量。该值可以评估所有钻头的整体钻进过程中的温度变化率的均匀情况，亦可表示地质的均匀情况。
根据本发明的一个实施例，在公式（1）中，以上四项通过预设权重进行加权求和，表示建筑地质适宜性评分，用于评估不同钻头在钻进过程中的地质的均匀性。当/>越小，地质越均匀。当/>越大，地质的硬度变化越大。以上进行加权求和时的预设权重/>、/>、/>和/>，可基于经验数据来进行设定，还可在设定的基础上，基于实验数据进行调整。
通过这种方式，可根据钻头的伸出长度导函数、阻力导函数、阻力力矩导函数和温度导函数的变化情况，以及预设权重，得出建筑地质适宜性评分来评估地质的均匀情况，从而确定该地质是否适宜建设地上或地下建筑工程。综合考虑了钻头在钻进过程中的多个方面的变化情况，并根据预设的权重因子对不同因素进行加权评估，通过对这些变化情况的评估，来判断地质适宜性。这样可以更全面、客观地评估地质适宜性，提高建筑地质工作的效率和质量。
根据本发明的一个实施例，根据各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定地质均匀性评分，包括：根据各个钻头的各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定各个钻头的各个时刻的钻头状态向量；根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，获得各个时刻的平均状态向量；根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，以及各个时刻的平均状态向量，确定地质均匀性评分。
根据本发明的一个实施例，可通过各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，以及各个时刻的平均状态向量，计算地质均匀性评分。这个评分可以通过计算各个钻头状态向量与平均状态向量之间的相似度来得到。相似度越小，表示地质的均匀性越好。
根据本发明的一个实施例，根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，以及各个时刻的平均状态向量，确定地质均匀性评分，包括：根据公式（2）确定地质均匀性评分，（2）其中，/>为第i个钻头在第j个时刻的伸出长度，/>为第i个钻头在第j个时刻的阻力数据，/>为第i个钻头在第j个时刻的阻力力矩数据，/>为第i个钻头在第j个时刻的温度数据，/>为第i个钻头在第j个时刻的钻头状态向量，/>为第j个时刻多个钻头的平均伸出长度，/>为第j个时刻多个钻头的平均阻力数据，/>为第j个时刻多个钻头的平均阻力力矩数据，/>为第j个时刻多个钻头的平均温度数据，/>为第j个时刻的平均状态向量，n为钻头数量，i≤n，m为时刻数量，j≤m，i、j、m和n均为正整数。
根据本发明的一个实施例，在公式（2）中，表示状态向量的转置，表示第i个钻头在第j个时刻的状态向量与第j个时刻的平均状态向量之间的相似度。/>表示多个钻头在多个时刻的状态向量与平均状态向量之间的平均相似度。如果平均相似度接近1，表示多个钻头在多个时刻的状态与平均状态非常接近，说明地质情况相对均匀。反之，如果平均相似度较小，表示多个钻头在多个时刻的状态与平均状态差异较大，则地质不均匀，硬度变化较大。
通过这种方式，可计算每个钻头在每个时刻的状态向量与平均状态向量之间的相似度，并对所有相似度进行平均，可以得到地质均匀性评分，来评估地质均匀情况。通过计算地质均匀性评分，可以帮助工程人员评估地质的一致性和均匀性。如果地质均匀性评分较低，可能表示在某些时刻或某些位置存在地质的非均匀性，即，硬度的较大的变化，需要进一步分析和处理。这对于建筑地质工作来说是非常有意义的信息，可以帮助工程人员及时发现并解决地质问题，提高工程的质量和安全性。
根据本发明的一个实施例，根据所述阻力数据和所述阻力力矩数据，确定勘察面积适用性评分，包括：根据各个钻头的所述阻力数据和所述阻力力矩数据，获得各个钻头的阻力数据最大值和阻力力矩数据最大值；根据所述阻力数据最大值和所述阻力力矩数据最大值，以及钻头数量，确定勘察面积适用性评分。
根据本发明的一个实施例，可通过各个钻头的阻力数据和阻力力矩数据，得到每个钻头的阻力数据最大值和阻力力矩数据最大值。阻力数据最大值表示钻头所受到的最大阻力，而阻力力矩数据最大值表示钻头所受到的最大阻力力矩。根据阻力数据最大值和阻力力矩数据最大值，以及钻头的数量，可以确定勘察面积的适用性评分。评分可以根据具体的评估标准进行计算，如对于阻力和阻力力矩的最大值的大小进行综合评估，以及考虑勘察面积的适用性。
根据本发明的一个实施例，根据所述阻力数据最大值和所述阻力力矩数据最大值，以及钻头数量，确定勘察面积适用性评分，包括：根据公式（3）确定勘察面积适用性评分，/>（3）其中，为第i个钻头的阻力数据最大值，/>为第i个钻头的阻力力矩数据最大值，/>为第一预设阻力阈值，/>为第二预设阻力阈值，/>为第一预设阻力力矩阈值，/>为第二预设阻力力矩阈值，/>，/>，n为钻头数量，i≤n，且i和n均为正整数。
根据本发明的一个实施例，在公式（3）中，表示如果钻头的阻力数据处于预设阈值范围内，则条件函数值为内层条件函数，否则，条件函数值为0。内层条件函数表示如果钻头的阻力力矩数据处于预设阈值范围内，则内层条件函数值为1，否则为0。因此，如果钻头的阻力数据和阻力力矩数据都处于预设阈值范围内，表示阻力和阻力力矩均符合要求，地质的最大硬度未出现过大或过小的情况，即，未出现硬度过大不适合挖掘施工的情况，也未出现硬度过小，土壤松软，不适宜施工的情况。对每个钻头对应的条件函数进行求和，可获得符合条件函数中的条件的所有钻头的数量，该数量与钻头的总数之比即为勘察面积适用性评分，可用来描述钻探组件的覆盖范围内，适宜施工的面积占比，如果/>接近1，表示大部分钻头的阻力数据和阻力力矩数据都在预设阈值范围内，说明适宜施工的面积占比较高。反之，如果/>较小，表示有较多钻头的阻力数据或阻力力矩数据超出了预设阈值范围，说明适宜施工的面积占比较低。
通过这种方式，可评估钻头的阻力数据和阻力力矩数据在预设阈值范围内的比例，从而判断勘察面积适用性。从而快速确定是适宜施工的面积占比，可以提高勘察的效率。帮助工程人员选择合适的勘察面积，提高勘察工作的质量和效果。
根据本发明的一个实施例，根据所述建筑地质适宜性评分、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分，获得地质勘察评分，包括：将1减去所述建筑地质适宜性评分的结果、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分进行加权求和，获得所述地质勘察评分。地质勘察评分越高，则被勘察的区域的地质越均匀，且越适宜建筑施工，以上进行加权求和时的权重，可基于历史经验来进行设定，还可在设定的权重的基础上，基于实验数据进行调整。
根据本发明，可及时将传感器获得的数据实时传输到控制器，通过建立函数来处理传感器数据，并通过地质勘察评分来综合评估地质情况，实现了自动化、高效、精确和安全的地质勘察过程，提高了勘察效率和精度，减少了人力投入，为地质勘察工作带来了诸多好处。在确定建筑地质适宜性评分时，可根据钻头的伸出长度导函数、阻力导函数、阻力力矩导函数和温度导函数的变化情况，以及预设权重，得出建筑地质适宜性评分来评估地质的均匀情况，从而确定该地质是否适宜建设地上或地下建筑工程。综合考虑了钻头在钻进过程中的多个方面的变化情况，并根据预设的权重因子对不同因素进行加权评估，通过对这些变化情况的评估，来判断地质适宜性。这样可以更全面、客观地评估地质适宜性，提高建筑地质工作的效率和质量。在确定地质均匀性评分时，可计算每个钻头在每个时刻的状态向量与平均状态向量之间的相似度，并对所有相似度进行平均，可以得到地质均匀性评分，来评估地质均匀情况。通过计算地质均匀性评分，可以帮助工程人员评估地质的一致性和均匀性。如果地质均匀性评分较低，可能表示在某些时刻或某些位置存在地质的非均匀性，即，硬度的较大的变化，需要进一步分析和处理。这对于建筑地质工作来说是非常有意义的信息，可以帮助工程人员及时发现并解决地质问题，提高工程的质量和安全性。在确定勘察面积适用性评分时，可评估钻头的阻力数据和阻力力矩数据在预设阈值范围内的比例，从而判断勘察面积适用性。从而快速确定是适宜施工的面积占比，可以提高勘察的效率。帮助工程人员选择合适的勘察面积，提高勘察工作的质量和效果。
图2示例性地示出根据本发明实施例的地质勘察操作的流程图。所述方法包括：步骤S101，为所述钻探组件的每个钻头设置预设转速和预设推进力度，使每个钻头按照预设转速转动，并按照预设推进力度朝向地表的垂直方向钻进；步骤S102，在钻进过程中的多个时刻，分别获取各个钻头的伸出长度，以及受力传感器采集的阻力数据、力矩传感器采集的阻力力矩数据和温度传感器采集的温度数据；步骤S103，根据各个钻头在各个时刻的所述伸出长度、所述阻力数据、所述阻力力矩数据和所述温度数据，分别获得各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数；步骤S104，根据所述各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，确定建筑地质适宜性评分；步骤S105，根据各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定地质均匀性评分；步骤S106，根据所述阻力数据和所述阻力力矩数据，确定勘察面积适用性评分；步骤S107，根据所述建筑地质适宜性评分、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分，获得地质勘察评分。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (6)

1.一种地质勘察系统，其特征在于，包括：钻探组件、传感组件和控制器；其中，所述钻探组件包括由多个钻头组成的钻头矩阵，各个钻头均具有伸缩功能，用于朝向钻头的伸出方向钻进；所述传感组件包括受力传感器、力矩传感器和温度传感器，所述受力传感器用于检测各个钻头受到的前进方向的阻力数据，所述力矩传感器用于检测各个钻头转动受到的阻力力矩数据，所述温度传感器用于检测各个钻头的温度数据；所述控制器用于为所述钻探组件的每个钻头设置预设转速和预设推进力度，使每个钻头按照预设转速转动，并按照预设推进力度朝向地表的垂直方向钻进；在钻进过程中的多个时刻，分别获取各个钻头的伸出长度，以及受力传感器采集的阻力数据、力矩传感器采集的阻力力矩数据和温度传感器采集的温度数据；根据各个钻头在各个时刻的所述伸出长度、所述阻力数据、所述阻力力矩数据和所述温度数据，分别获得各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数；根据所述各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，确定建筑地质适宜性评分；根据各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定地质均匀性评分；根据所述阻力数据和所述阻力力矩数据，确定勘察面积适用性评分；根据所述建筑地质适宜性评分、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分，获得地质勘察评分；根据所述各个钻头的伸出长度函数、阻力函数、阻力力矩函数和温度函数，确定建筑地质适宜性评分，包括：获取各个钻头的伸出长度函数的伸出长度导函数；获取各个钻头的阻力函数的阻力导函数；获取各个钻头的阻力力矩函数的阻力力矩导函数；获取各个钻头的温度函数的温度导函数；根据所述伸出长度函数、所述阻力函数、所述阻力力矩函数、所述温度函数、所述伸出长度导函数、所述阻力导函数、所述阻力力矩导函数和所述温度导函数，确定所述建筑地质适宜性评分；根据所述伸出长度函数、所述阻力函数、所述阻力力矩函数、所述温度函数、所述伸出长度导函数、所述阻力导函数、所述阻力力矩导函数和所述温度导函数，确定所述建筑地质适宜性评分，包括：根据公式
确定建筑地质适宜性评分Sg，其中，L’i为第i个钻头的伸出长度导函数，|L’i|max为第i个钻头的伸出长度导函数的绝对值的最大值，Li，max第i个钻头的伸出长度函数的最大值，Δt为钻进过程的持续时长，n为钻头数量，i≤n，且i和n均为正整数，Fi’为第i个钻头的阻力导函数，Fi，max为第i个钻头的阻力函数的最大值，Fi，min为第i个钻头的阻力函数的最小值，M’i为第i个钻头的阻力力矩导函数，Mi，max为第i个钻头的阻力力矩函数的最大值，Mi，min为第i个钻头的阻力力矩函数的最小值，Ti’为第i个钻头的温度导函数，|T’i|max为第i个钻头的温度导函数的绝对值的最大值，Ti，max为第i个钻头的温度函数的最大值，α1、α2、α3和α4为预设权重，所述预设权重基于经验数据和实验数据中的至少一种获得。
2.根据权利要求1所述的地质勘察系统，其特征在于，根据各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定地质均匀性评分，包括：根据各个钻头的各个时刻的伸出长度、阻力数据、阻力力矩数据和温度数据，确定各个钻头的各个时刻的钻头状态向量；根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，获得各个时刻的平均状态向量；根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，以及各个时刻的平均状态向量，确定地质均匀性评分。
3.根据权利要求2所述的地质勘察系统，其特征在于，根据各个钻头的各个时刻的钻头状态向量，以及各个时刻的平均状态向量，确定地质均匀性评分，包括：根据公式确定地质均匀性评分Eg，其中，Li，j为第i个钻头在第j个时刻的伸出长度，Ti，j为第i个钻头在第j个时刻的阻力数据，Mi，j为第i个钻头在第j个时刻的阻力力矩数据，Ti，j为第i个钻头在第j个时刻的温度数据，/>为第i个钻头在第j个时刻的钻头状态向量，Lj，a为第j个时刻多个钻头的平均伸出长度，Fj，a为第j个时刻多个钻头的平均阻力数据，Mj，a为第j个时刻多个钻头的平均阻力力矩数据，Tj，a为第j个时刻多个钻头的平均温度数据，/>为第j个时刻的平均状态向量，n为钻头数量，i≤n，m为时刻数量，j≤m，i、j、m和n均为正整数。
4.根据权利要求1所述的地质勘察系统，其特征在于，根据所述阻力数据和所述阻力力矩数据，确定勘察面积适用性评分，包括：根据各个钻头的所述阻力数据和所述阻力力矩数据，获得各个钻头的阻力数据最大值和阻力力矩数据最大值；根据所述阻力数据最大值和所述阻力力矩数据最大值，以及钻头数量，确定勘察面积适用性评分。
5.根据权利要求4所述的地质勘察系统，其特征在于，根据所述阻力数据最大值和所述阻力力矩数据最大值，以及钻头数量，确定勘察面积适用性评分，包括：根据公式确定勘察面积适用性评分As，其中，Fi，dmax为第i个钻头的阻力数据最大值，Mi，dmax为第i个钻头的阻力力矩数据最大值，FT，1为第一预设阻力阈值，FT，2为第二预设阻力阈值，MT，1为第一预设阻力力矩阈值，MT，2为第二预设阻力力矩阈值，FT，2＜FT，1，MT，2＜MT，1，n为钻头数量，i≤n，且i和n均为正整数。
6.根据权利要求1所述的地质勘察系统，其特征在于，根据所述建筑地质适宜性评分、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分，获得地质勘察评分，包括：将1减去所述建筑地质适宜性评分的结果、所述地质均匀性评分和所述勘察面积适用性评分进行加权求和，获得所述地质勘察评分。
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