CN206000531U - 智能化钻孔压水试验设备 - Google Patents

Abstract

智能化钻孔压水试验设备，包括水压调节系统、数据采集系统和数据处理系统，所述水压调节系统连接数据采集系统，所述数据处理系统连接数据采集系统。本实用新型智能化程度高，流程全自动化处理，系统自动判断试验状态并选择流程走向，自动采集及整理数据，自动处理数据、图表并可直接输出报告，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验结果准确性；传感器精度高，数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了完整的钻孔压水试验解决方案，相比其他试验设备和方法功能全面，集成度高；操作简单、方便。

Description

智能化钻孔压水试验设备

技术领域

本实用新型涉及钻孔压水试验设备，特别是涉及一种智能化钻孔压水试验设备。

背景技术

压水试验是将压力水(一般在1MPa以内)压入钻孔内，根据岩体吸水量(一般100L/min以内)计算了解岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验。压水试验用专门的止水设备把一定长度的钻孔试验段隔离出来，然后用固定的水压向这一段钻孔压水，水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透，最终渗透的水量会趋于一个稳定值。根据水压、试段长度和稳定渗入的水量，可以判定岩体透水性的强弱。

现有的压水试验流程，一般使用手动球阀进行压力的调节，使用机械水表和压力表进行水流量和压力的采集，持续时间通过水表进行记录。上述试验过程通过操作人员完成，操作人员在现场需要进行压力的调节，同时需要实时读取时刻表、水表和压力表上的数值并进行现场记录，现场完成试验过程后，还需要进行后期的试验数据整理、分析、计算，并绘制图表。

近年来，为了解决现场操作复杂的问题，市场上也出现了一些辅助钻孔压水试验的设备，通过流量传感器和压力传感器进行数据的采集，但是并没有整体的解决方案，仍然有很多技术问题并没有得到真正解决，操作难度仍然很高，需要人工参与数据处理的情况仍然很多。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种智能化钻孔压水试验设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，智能化钻孔压水试验设备，包括水压调节系统、数据采集系统和数据处理系统，所述水压调节系统连接数据采集系统，所述数据处理系统连接数据采集系统。

进一步，包括供水系统和栓塞供压系统，所述供水系统、数据采集系统和栓塞供压系统相互连接。

进一步，所述水压调节系统包括手动调压阀、供水压力表、电比例调压阀；

所述数据采集系统包括蓄电池、供水压力传感器、智能流量传感器、水位传感器、控制器和电缆卷扬，所述蓄电池连接控制器、供水系统和数据处理系统，所述控制器、供水压力传感器和智能流量传感器相互连接，所述电缆卷扬连接控制器和水位传感器，所述水位传感器连接栓塞供压系统，所述供水压力传感器和智能流量传感器均连接供水系统；

所述数据处理系统包括上位机和电源适配器，所述上位机、电源适配器和数据采集系统相互连接；

所述蓄电池连接控制器和电源适配器，所述电比例调压阀连接供水压力传感器、智能流量传感器和控制器。

进一步，所述电比例调压阀采用电比例二通阀、电比例溢流阀或电比例减压阀。

进一步，所述智能流量传感器上设有显示界面，所述智能流量传感器采用质量流量传感器，直接测量通过传感器的水质量或体积；或智能流量传感器采用两个或两个以上的相同量程范围的流量传感器并联组合使用，并且在每个流量传感器管路上增加管路通断阀，通过实际流量范围判断开启的管路通断阀数量，管路通断阀可以为手动或电磁自动式；或智能流量传感器采用两个或两个以上的不同量程范围的流量传感器并联组合使用，并且在每个流量传感器管路 上增加管路通断阀，通过实际流量范围判断开启的管路通断阀数量，管路通断阀可以为手动或电磁自动式。

进一步，所述供水系统包括发动机、联轴器、供水水泵、供水储水箱、供水吸水过滤器、安全阀、稳压罐、供水出水过滤器、和压水管卷扬，所述发动机的一端连接数据采集系统中的蓄电池，发动机的另一端连接联轴器，所述供水水泵、安全阀、稳压罐和供水出水过滤器相互连接，所述供水水泵还连接联轴器和供水吸水过滤器，所述供水吸水过滤器设在供水储水箱中，所述供水出水过滤器、手动调压阀、供水压力表、电比例调压阀、压水管卷扬和数据采集系统相互连接；储水箱、安全阀、手动调压阀和电比例调压阀相互连接，所述压水管卷扬连接栓塞供压系统。

进一步，所述栓塞供压系统包括栓塞阻隔器压力管卷扬、岩石钻孔、栓塞、栓塞阻隔器、供压储水箱、供压吸水过滤器、供压水泵、溢流阀、单向阀、供压储水罐、供压压力表、球阀，所述栓塞插入岩石钻孔内，所述栓塞与岩石钻孔之间设有栓塞阻隔器，所述栓塞阻隔器连接数据采集系统，所述栓塞连接栓塞阻隔器压力管卷扬和供水系统，所述栓塞阻隔器压力管卷扬连接单向阀和供压储水罐，所述单向阀连接供压水泵和溢流阀，所述栓塞压水泵连接供压吸水过滤器，所述供压吸水过滤器设在供压储水箱中，所述供压压力表连接供压储水罐和球阀，所述球阀、溢流阀和供压储水箱相互连接；所述压水管卷扬连接栓塞。

进一步，所述数据采集系统还包括水位传感器，水位传感器为压力传感式传感器或磁性浮球式传感器；

进一步，所述栓塞供压系统通过水压系统或油压系统实现，所述供压水泵包括手动式供压水泵和自动式供压水泵；

进一步，所述上位机的实现方式包括便携式工控机、加固工业笔记本、手持终端仪或手机终端，所述上位机加固封装实现三防要求，上位机自带电池，所述上位机通过蓄电池实时充电；

所述上位机单独运行，所述上位机与控制器直接通过即插即用通讯线路连接，通过USB口或COM口实现即插即用；

进一步，所述水泵采用轻型隔膜泵或三柱塞水泵，所述水泵出口处设稳压罐，所述稳压罐内设有空气室，所述空气室内充压力空气，稳压罐能够稳定保持水泵的出水压力稳定；

所述发动机选用轻型柴油机或汽油机，发动机的输出轴处集成减速机输出，整体重量减轻；发动机的输出轴降速后通过联轴器直接可以匹配供水水泵。

进一步，所述栓塞供压系统还包括自动离合器和栓塞阻隔器压力传感器，所述自动离合器和栓塞阻隔器压力传感器通过电缆连接至控制器。

进一步，所述栓塞供压系统还包括栓塞阻隔器压力传感器和电动水泵，所述栓塞阻隔器压力传感器和电动水泵的信号线与控制器相连。

进一步，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬由三个独立的卷扬滚筒组成，三个卷扬滚筒独立驱动，或三个卷扬滚筒通过驱动的连接实现联动；所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬的滚筒直径分别与电缆、压水管及栓塞阻隔器压力管的直径及弯曲半径相适配，满足卷扬滚筒旋转圈数与长度的比例关系。

进一步，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬组合成一个整体卷扬。

进一步，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬的驱动方式为手动驱动卷扬，手动驱动卷扬中设有标线，通过标线在岩石钻孔表面的刻度 值，可以获得栓塞在岩石钻孔内的位置。

进一步，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬的驱动方式为自动驱动卷扬，所述自动驱动卷扬在手动驱动卷扬的基础上增加了自动离合器和卷扬旋转角度传感器，自动离合器和卷扬旋转角度传感器均通过电缆与控制器连接，通过卷扬旋转角度传感器反馈的卷扬旋转角度值，经过控制器计算，获得栓塞在岩石钻孔内的位置。

进一步，所述自动驱动卷扬在手动驱动卷扬的基础上增加了卷扬电动机或卷扬发动机和卷扬旋转角度传感器，所述自动驱动卷扬的自动驱动通过控制器发送信号给卷扬电动机或卷扬发动机实现。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：智能化程度高，流程全自动化处理，系统自动判断试验状态并选择流程走向，自动采集及整理数据，自动处理数据、图表并可直接输出报告，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验结果准确性；传感器精度高，数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了一套完整的钻孔压水试验流程的设备及软件系统解决方案，相比其他试验设备和方法功能全面，集成度高；操作简单、方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例1、4-6的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3的结构示意图；

图4是本实用新型实施例4-6中智能流量传感器的放大图；

图5是本实用新型实施例4中栓塞供压系统的局部放大图；

图6是本实用新型实施例5和6中栓塞供压系统的局部放大图；

图7是本实用新型实施例4中栓塞供压系统的局部放大图；

图8是本实用新型实施例5中栓塞供压系统的局部放大图；

图9是本实用新型一实施例中上位机的软件系统结构示意图；

图10是图9中上位机的软件系统中菜单区的结构示意图；

图11是图9中上位机的软件系统中数据库管理区的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

请参照附图1，本实施例包括供水系统、水压调节系统、数据采集系统、数据处理系统和栓塞供压系统，所述供水系统、数据采集系统和栓塞供压系统相互连接，所述数据处理系统连接数据采集系统。

本实施例中，所述供水系统包括发动机2、联轴器3、供水水泵4、供水储水箱5、供水吸水过滤器6、安全阀7、稳压罐8、供水出水过滤器9和压水管卷扬19，所述发动机2的一端连接数据采集系统，发动机2的另一端连接联轴器3，所述供水水泵4、安全阀7、稳压罐8和供水出水过滤器9相互连接，所述供水水泵4还连接联轴器3和供水吸水过滤器6，所述供水吸水过滤器6设在供水储水箱5中，所述供水出水过滤器9、水压调节系统、压水管卷扬19和数据采集系统相互连接，所述供水储水箱5、安全阀7和水压调节系统相互连接，所述压水管卷扬19连接栓塞供压系统；

所述水压调节系统包括手动调压阀10、供水压力表11、电比例调压阀12；

所述数据采集系统包括蓄电池1、供水压力传感器13、智能流量传感器14、水位传感器33、控制器15和电缆卷扬18，所述蓄电池1连接控制器15、供水 系统和数据处理系统，所述控制器15、供水压力传感器13和智能流量传感器14相互连接，所述电缆卷扬18连接控制器15和水位传感器33，所述水位传感器33连接栓塞供压系统，所述供水压力传感器13和智能流量传感器14均连接供水系统；

所述数据处理系统包括上位机16和电源适配器17，所述上位机16、电源适配器17和数据采集系统相互连接；

所述栓塞供压系统包括栓塞阻隔器压力管卷扬20、岩石钻孔30、栓塞31、栓塞阻隔器32、供压储水箱40、供压吸水过滤器41、供压水泵42、溢流阀43、单向阀44、供压储水罐45、供压压力表46、球阀47，所述栓塞插入岩石钻孔30内，所述栓塞与岩石钻孔30之间设有栓塞阻隔器32，所述栓塞阻隔器32连接数据采集系统，所述栓塞连接栓塞阻隔器压力管卷扬20和供水系统，所述栓塞阻隔器压力管卷扬20连接单向阀44和供压储水罐45，所述单向阀44连接供压水泵42和溢流阀43，所述供压水泵42连接供压吸水过滤器41，所述供压吸水过滤器41设在供压储水箱40中，所述供压压力表46连接供压储水罐45和球阀47，所述球阀47、溢流阀43和供压储水箱40相互连接；

所述蓄电池1连接发动机2、控制器15和电源适配器17，所述电比例调压阀12连接供水压力传感器13、智能流量传感器14和控制器15，所述压水管卷扬19连接栓塞31，所述栓塞阻隔器32连接水位传感器33。

本实施例中，所述电比例调压阀12采用电比例二通阀。电比例调压阀12是实现系统压力自动调节的元件，其响应速度快，可实时实现阀口随电比例信号输入无极调节，获得稳定的系统压力，稳定调节到某个设定压力，且能在某个设定压力下持续保持稳定，是实现自动调压的基础元件；手动调压阀10在电比例调压阀12出现故障异常时使用。

所述水位传感器33为压力传感式传感器；水位传感器33及其电缆绑定在栓塞31及其与压水管卷扬19之间的管路上。

所述智能流量传感器14上设有显示界面，所述智能流量传感器14采用质量流量传感器，直接测量通过传感器的水质量或体积；智能流量传感器14，其输出信号连接到控制器15，由于钻孔压水试验要求很宽的流量量程范围，一般流量传感器的量程比并不满足。

所述栓塞供压系统通过水压系统实现，所述供压水泵42包括手动式供压水泵和自动式供压水泵；手动式供压水泵通过人力驱动获得水压，操作人员通过观察供压压力表46判断栓塞阻隔器32压力是否足够，如压力过低，则手动驱动水泵42进行加压，保证栓塞阻隔器32正常封水；溢流阀43用于调节系统需要的压力，同时保证系统压力不会过高；单向阀44用于栓塞阻隔器32的保压，防止系统反向泄露导致的压力迅速下降；供压储水罐45用于系统泄露后的压力水自动补偿；球阀47用于供压解除时的泄压。

所述上位机16的实现方式包括便携式工控机、加固工业笔记本、手持终端仪或手机终端，所述上位机16加固封装实现三防要求，上位机16自带电池，所述上位机16通过蓄电池1实时充电；

所述上位机16单独运行，所述上位机16与控制器15直接通过即插即用通讯线路连接，通过USB口实现即插即用；

所述供水水泵2采用轻型隔膜泵，所述供水水泵2出口处设稳压罐8，所述稳压罐8内设有空气室，所述空气室内充压力空气，稳压罐8能够稳定保持供水水泵2的出水压力稳定；

所述发动机2选用轻型柴油机或汽油机，发动机2的输出轴处集成减速机输出，整体重量减轻；发动机2的输出轴降速后通过联轴器3直接可以匹配供 水水泵4，中间环节少，结构简单，占用空间小。

本实施例中，如附图7所示，所述电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器32压力管卷扬20由三个独立的卷扬滚筒组成，三个卷扬滚筒通过驱动的连接实现联动；所述电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器32压力管卷扬20的滚筒直径分别与电缆、压水管及栓塞阻隔器32压力管的直径及弯曲半径相适配，满足卷扬滚筒旋转圈数与长度的比例关系。使用时，通过联动方式往岩石钻孔30中输送电缆、压水管及栓塞阻隔器压力管，由于电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器压力管卷扬20的滚筒直径分别适应电缆、压水管及栓塞阻隔器压力管的直径及弯曲半径，基本满足卷扬滚筒旋转圈数与长度的比例关系，即使累积误差后出现不一致时，也可通过独立驱动进行补偿。

本实施例中，所述电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器32压力管卷扬20的驱动方式为手动驱动卷扬，手动驱动卷扬中设有标线19.3，通过标线19.3在岩石钻孔30表面的刻度值，可以获得栓塞在岩石钻孔30内的位置。为了检测栓塞31在岩石钻孔30内的下降深度，以反馈栓塞31位置是否合适，手动驱动方式中增加了标线19.3，通过标线19.3在岩石钻孔30表面的刻度值，可以获得栓塞31在岩石钻孔30内的位置。

参照附图9-11，本实施例中，控制器15中开发了一套数据采集、钻孔压水试验自动化流程处理软件系统；在上位机16中开发了一套钻孔压水试验自动化流程处理，数据分析及计算处理，图表及报告管理、输出、打印软件系统。现场可在控制器15的显示屏上进行试验流程操作，采集数据，并输出数据。上位机16软件可不在现场操作，试验完成后，同样可以读取控制器15的输出数据，进行数据分析及计算处理，图表及报告管理、输出、打印。并且，上位机16软件也可直接在现场运行，直接进行整个试验流程操作及后续的整个处理过程，更为方便快捷，现场即能读取试验数据、曲线及报告。

本实施例中，上位机软件系统主界面包括菜单区100、数据库管理区101、图表数据显示区102、操作区103、进度提示区104及文字状态提示区105。

菜单区100包括文件管理功能100.1、编辑功能100.2、参数设定功能100.3、硬件标定功能100.4、权限管理功能100.5及帮助功能100.6。

文件管理功能100.1主要对数据库管理区101的数据库进行数据库管理操作，数据库管理区101以钻孔工程为数据库单元进行管理，系统按某工程101.1来建立钻孔压水试验数据库，某工程101.1下面分多个孔数据库单元，其中某孔101.2节点下面又分多个试段数据库单元，其中一个为某试段101.3。

文件管理功能100.1包括新建工程、孔、试段；打开工程；保存工程；工程另存为；输出(工程成果报告、试段报告)；退出程序等功能。

在数据库管理区101，点击相应的某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3，可通过文件管理功能100.1或参数设定功能100.3，分别对某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3进行数据库管理及参数设定。

编辑功能100.2对某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3中的数据、参数进行查找、编辑、修改。

参数设定功能100.3用于某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3基本信息的设定，以方便计算数据及整理报告。

硬件标定功能100.4是用户在权限管理功能100.5下获得权限后的操作功能，用户可在此处进行传感器标定、管路压力损失数据库标定。

权限管理功能100.5用于对用户进行权限分类管理，防止操作人员修改试验数据。

帮助功能100.6包括程序操作帮助、计算公式等数据库查询帮助；程序版本 信息。

图表数据显示区102用于实时显示试验过程中的压力和流量值，绘制P-Q曲线，并计算吕荣值q。

操作区103用于试验流程的选择，启动、暂停和终止。

进度提示区104及文字状态提示区105用于提示试验进度及试验过程中的软硬件状态。

软件系统按硬件配置给出自动和手动两种试验流程选择功能，至少包括自动试验流程方案。当用户选择手动试验流程时，软件系统提示引导用户完成试验流程，当用户选择自动试验流程时，软件系统可根据试验规程要求进行全自动化处理。并且当设备自动化硬件出现故障时，提示用户手动应急完成整个试验流程。

在岩石钻孔30内放置栓塞31过程中，软件通过采集卷扬旋转角度传感器22的反馈数据，计算栓塞31在岩石钻孔30的位置，并自动调整栓塞31在合适位置处。

软件系统在试验流程中，通过供水压力传感器13、智能流量传感器14、栓塞阻隔器压力传感器48实时采集供水压力数据、供水流量数据及栓塞阻隔器压力数据并进行运行状态判断，自动完成供水调压(稳压)、栓塞阻隔器调压(稳压)过程。通过采集水位传感器33的反馈数据并进行水位上升速度判读，实时了解栓塞阻隔器对岩石钻孔30的密封是否可靠。

整个操作过程如下：

操作人员驱动电缆卷扬18、压水管卷扬19、栓塞阻隔器压力管卷扬20，将栓塞31下放到岩石钻孔30内，通过观察标线19.3刻度，获取栓塞31在岩石钻孔30内的合适位置。

启动供压水泵42，供压储水箱40中的水通过供压吸水过滤器41，供压水泵42被压入到栓塞供水系统中。溢流阀43保证系统压力不会过高。压力水通过单向阀44及连接水管单向压入至栓塞阻隔器32中。栓塞阻隔器32膨胀后与岩石钻孔30内壁紧密贴合并密封。栓塞供压系统中的供压储水罐45能够补充系统的泄露，保证压力稳定。通过压力表46实时观察栓塞供压系统压力，压力过低时，可反复启动供压水泵42进行增压。球阀47在试验完毕后再使用，用于从岩石钻孔30内取出栓塞31之前进行栓塞供压系统的泄压。

现场将上位机16与控制器15通过即插即用接口USB口或COM口相连，通过电源适配器17与蓄电池1的供电电路相连。启动上位机16电源，打开上位机16上的钻孔压水试验程序。启动控制器15电源开关，使其内部程序自启动，并扫描硬件运行及连接状态，并在其屏幕上显示状态信息。同时上位机16实时读取控制器15的状态信息并进行显示。

控制器15可直接启动钻孔压水试验的测试流程，但是操作不如上位机16上运行的钻孔压水试验程序简单、方便、快捷，一般只在特殊情况下操作。由于前面已启动了上位机16上的钻孔压水试验程序，这里继续在上位机程序上进行操作。

将供水系统的吸、回水管路供水储水箱5连接好，启动发动机2，发动机2通过联轴器3带动供水水泵4运转。供水水泵4通过供水吸水过滤器6从供水储水箱5中吸水，并压入供水管路，压力水绕过压水管卷扬19上缠绕的水管路，通过栓塞31进入岩石钻孔30中。安全阀7用于限制整个供水系统的最高压力，保护系统不超压。稳压罐8用于稳定供水水泵4的出水压力，减小流量脉动，提高试验过程的稳定性。供水出水过滤器9将供水水泵4出水过滤一次，使得进入测试环节的水更为清洁，以保护系统中的水元件。手动调压阀10用于手动 测试模式下的手动调压，压力表11用于手动测试模式下的压力读取。电比例调压阀12用于自动测试模式下的自动调压，压力传感器13用于自动测试模式下的压力自动采集，智能流量传感器14用于自动测试模式下的流量自动采集，同时也能通过人工直接进行窗口读取。

回到上位机16软件界面，启动测试程序。程序按照规范流程及要求，进行预压，判断岩石钻孔30的基本渗透情况，并自动选择压力模式，按照压力模式测试5组压力。测试过程中，控制器15根据试验进程，实时输出信号给电比例调压阀12，自动调整系统供水压力，同时实时采集压力传感器13和智能流量传感器14的压力、流量数据并存储在对应数据库下。采集的压力和流量数据在软件界面的图表数据显示区实时呈现，并在数据采集量满足要求时输出P-Q曲线，并计算判断出吕荣值q。程序对测试过程中的异常情况能够进行自动判断并选择合适的处理路线。试验过程中的进度会在进度提示区104中显示，测试状态会在文字状态提示区105上实时提示，提升了客户操作体验。

测试完毕，上位机16的软件系统可以根据要求输出测试报告并打印出来。并且，上位机16软件系统能够对整个工程的测试结果和报告进行数据库管理。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验结果准确性；数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了一套完整的钻孔压水试验流程的解决方案，集成度高；操作简单、方便。

实施例2

参照附图2、图9-图11，本实施例与实施例1的区别仅在于，所述电比例调压阀12采用电比例溢流阀，余则与实施例1基本相同。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验结果准确性；数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了一套完整的钻孔压水试验流程的解决方案，集成度高；操作简单、方便。

实施例3

参照附图3、图9-图11，本实施例与实施例1的区别仅在于，所述电比例调压阀12采用电比例减压阀，余则与实施例1基本相同。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验结果准确性；数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了一套完整的钻孔压水试验流程的解决方案，集成度高；操作简单、方便。

实施例4

请参照附图1、4-5、7、9-11，本实施例包括供水系统、水压调节系统、数据采集系统、数据处理系统和栓塞供压系统，所述供水系统、数据采集系统和栓塞供压系统相互连接，所述数据处理系统连接数据采集系统。

本实施例中，所述供水系统包括发动机2、联轴器3、供水水泵4、供水储水箱5、供水吸水过滤器6、安全阀7、稳压罐8、供水出水过滤器9和压水管卷扬19，所述发动机2的一端连接数据采集系统，发动机2的另一端连接联轴器3，所述供水水泵4、安全阀7、稳压罐8和供水出水过滤器9相互连接，所述供水水泵4还连接联轴器3和供水吸水过滤器6，所述供水吸水过滤器6设在供水储水箱5中，所述供水出水过滤器9、水压调节系统、压水管卷扬19和数 据采集系统相互连接，所述供水储水箱5、安全阀7和水压调节系统相互连接，所述压水管卷扬19连接栓塞供压系统；

所述水压调节系统包括手动调压阀10、供水压力表11、电比例调压阀12；

所述数据采集系统包括蓄电池1、供水压力传感器13、智能流量传感器14、水位传感器33、控制器15和电缆卷扬18，所述蓄电池1连接控制器15、供水系统和数据处理系统，所述控制器15、供水压力传感器13和智能流量传感器14相互连接，所述电缆卷扬18连接控制器15和水位传感器33，所述水位传感器33连接栓塞供压系统，所述供水压力传感器13和智能流量传感器14均连接供水系统；

所述数据处理系统包括上位机16和电源适配器17，所述上位机16、电源适配器17和数据采集系统相互连接；

所述栓塞供压系统包括栓塞阻隔器压力管卷扬20、岩石钻孔30、栓塞31、栓塞阻隔器32、供压储水箱40、供压吸水过滤器41、供压水泵42、溢流阀43、单向阀44、供压储水罐45、供压压力表46、球阀47，所述栓塞插入岩石钻孔30内，所述栓塞与岩石钻孔30之间设有栓塞阻隔器32，所述栓塞阻隔器32连接数据采集系统，所述栓塞连接栓塞阻隔器压力管卷扬20和供水系统，所述栓塞阻隔器压力管卷扬20连接单向阀44和供压储水罐45，所述单向阀44连接供压水泵42和溢流阀43，所述供压水泵42连接供压吸水过滤器41，所述供压吸水过滤器41设在供压储水箱40中，所述供压压力表46连接供压储水罐45和球阀47，所述球阀47、溢流阀43和供压储水箱40相互连接；

所述蓄电池1连接发动机2、控制器15和电源适配器17，所述电比例调压阀12连接供水压力传感器13、智能流量传感器14和控制器15，所述压水管卷扬19连接栓塞31，所述栓塞阻隔器32连接水位传感器33。

本实施例中，所述电比例调压阀12采用电比例二通阀。电比例调压阀12是实现系统压力自动调节的元件，其响应速度快，可实时实现阀口随电比例信号输入无极调节，获得稳定的系统压力，稳定调节到某个设定压力，且能在某个设定压力下持续保持稳定，是实现自动调压的基础元件；手动调压阀10在电比例调压阀12出现故障异常时使用。

所述水位传感器33为磁性浮球式传感器；水位传感器33及其电缆绑定在栓塞31及其与压水管卷扬19之间的管路上。

所述智能流量传感器14上设有显示界面，所述智能流量传感器14采用两个或两个以上的相同量程范围的流量传感器并联组合使用，并且在每个流量传感器管路上增加管路通断阀14.1，通过实际流量范围判断开启的管路通断阀14.1数量，管路通断阀14.1可以为手动或电磁自动式；

所述栓塞供压系统通过水压系统实现，所述供压水泵42包括手动式供压水泵和自动式供压水泵；手动式供压水泵通过人力驱动获得水压，操作人员通过观察供压压力表46判断栓塞阻隔器32压力是否足够，如压力过低，则手动驱动水泵42进行加压，保证栓塞阻隔器32正常封水；溢流阀43用于调节系统需要的压力，同时保证系统压力不会过高；单向阀44用于栓塞阻隔器32的保压，防止系统反向泄露导致的压力迅速下降；供压储水罐45用于系统泄露后的压力水自动补偿；球阀47用于供压解除时的泄压。

所述上位机16的实现方式包括便携式工控机、加固工业笔记本、手持终端仪或手机终端，所述上位机16加固封装实现三防要求，上位机16自带电池，所述上位机16通过蓄电池1实时充电；

所述上位机16单独运行，所述上位机16与控制器15直接通过即插即用通讯线路连接，通过USB口实现即插即用；

所述供水水泵2采用三柱塞水泵，所述供水水泵2出口处设稳压罐8，所述稳压罐8内设有空气室，所述空气室内充压力空气，稳压罐8能够稳定保持供水水泵2的出水压力稳定；

所述发动机2选用轻型柴油机，发动机2的输出轴处集成减速机输出，整体重量减轻；发动机2的输出轴降速后通过联轴器3直接可以匹配供水水泵4，中间环节少，结构简单，占用空间小。

本实施例中，所述栓塞供压系统还包括自动离合器49和栓塞阻隔器压力传感器48，所述自动离合器49和栓塞阻隔器压力传感器48通过电缆连接至控制器15。且自动离合器49和栓塞阻隔器压力传感器48通过电缆连接至控制器15，供压水泵42的动力可以从发动机2的动力输出中分配获得。当控制器15读取到压力传感器48的反馈压力过低时，控制器15驱动自动离合器49吸合，因而发动机2的动力通过自动离合器49传递至供压水泵42，使供压水泵42向系统供压，直至系统压力达到要求。系统压力满足要求后，控制器15读取到栓塞阻隔器压力传感器48的反馈压力到达要求时，控制器15驱动自动离合器49分离，因而发动机2至供压水泵42之间的动力被切断，使系统保持在正常压力范围。

本实施例中，所述电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器32压力管卷扬20组合成一个整体卷扬19.1；电缆、压水管及栓塞阻隔器压力管组合成一个整体管线19.2，这样，只需要驱动一个整体卷扬即能完成三种管线的输送。

本实施例中，所述电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器32压力管卷扬20的驱动方式为自动驱动卷扬，所述自动驱动卷扬在手动驱动卷扬的基础上增加了自动离合器21和卷扬旋转角度传感器22，自动离合器21和卷扬旋转角度传感器22均通过电缆与控制器15连接，通过卷扬旋转角度传感器22反馈的卷扬旋转角度值，经过控制器15计算，获得栓塞31在岩石钻孔30内的位置。 控制器15判断位置是否合适，如不合适，则通过发送信号给自动离合器21进行吸合，发动机2的动力通过自动离合器21传递给卷扬，带动卷扬旋转，直到反馈的位置合适为止，然后自动离合器21进行分离。

本实施例中，控制器15中开发了一套数据采集、钻孔压水试验自动化流程处理软件系统；在上位机16中开发了一套钻孔压水试验自动化流程处理，数据分析及计算处理，图表及报告管理、输出、打印软件系统。现场可在控制器15的显示屏上进行试验流程操作，采集数据，并输出数据。上位机16软件可不在现场操作，试验完成后，同样可以读取控制器15的输出数据，进行数据分析及计算处理，图表及报告管理、输出、打印。并且，上位机16软件也可直接在现场运行，直接进行整个试验流程操作及后续的整个处理过程，更为方便快捷，现场即能读取试验数据、曲线及报告。

本实施例中，上位机软件系统主界面包括菜单区100、数据库管理区101、图表数据显示区102、操作区103、进度提示区104及文字状态提示区105。

菜单区100包括文件管理功能100.1、编辑功能100.2、参数设定功能100.3、硬件标定功能100.4、权限管理功能100.5及帮助功能100.6。

文件管理功能100.1主要对数据库管理区101的数据库进行数据库管理操作，数据库管理区101以钻孔工程为数据库单元进行管理，系统按某工程101.1来建立钻孔压水试验数据库，某工程101.1下面分多个孔数据库单元，其中某孔101.2节点下面又分多个试段数据库单元，其中一个为某试段101.3。

文件管理功能100.1包括新建工程、孔、试段；打开工程；保存工程；工程另存为；输出(工程成果报告、试段报告)；退出程序等功能。

在数据库管理区101，点击相应的某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3，可通过文件管理功能100.1或参数设定功能100.3，分别对某工程101.1、某孔 101.2或某试段101.3进行数据库管理及参数设定。

编辑功能100.2对某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3中的数据、参数进行查找、编辑、修改。

参数设定功能100.3用于某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3基本信息的设定，以方便计算数据及整理报告。

硬件标定功能100.4是用户在权限管理功能100.5下获得权限后的操作功能，用户可在此处进行传感器标定、管路压力损失数据库标定。

权限管理功能100.5用于对用户进行权限分类管理，防止操作人员修改试验数据。

帮助功能100.6包括程序操作帮助、计算公式等数据库查询帮助；程序版本信息。

图表数据显示区102用于实时显示试验过程中的压力和流量值，绘制P-Q曲线，并计算吕荣值q。

操作区103用于试验流程的选择，启动、暂停和终止。

进度提示区104及文字状态提示区105用于提示试验进度及试验过程中的软硬件状态。

软件系统按硬件配置给出自动和手动两种试验流程选择功能，至少包括自动试验流程方案。当用户选择手动试验流程时，软件系统提示引导用户完成试验流程，当用户选择自动试验流程时，软件系统可根据试验规程要求进行全自动化处理。并且当设备自动化硬件出现故障时，提示用户手动应急完成整个试验流程。

在岩石钻孔30内放置栓塞31过程中，软件通过采集卷扬旋转角度传感器22的反馈数据，计算栓塞31在岩石钻孔30的位置，并自动调整栓塞31在合适位 置处。

软件系统在试验流程中，通过供水压力传感器13、智能流量传感器14、栓塞阻隔器压力传感器48实时采集供水压力数据、供水流量数据及栓塞阻隔器压力数据并进行运行状态判断，自动完成供水调压(稳压)、栓塞阻隔器调压(稳压)过程。通过采集水位传感器33的反馈数据并进行水位上升速度判读，实时了解栓塞阻隔器对岩石钻孔30的密封是否可靠。

整个操作过程如下：

操作人员驱动电缆卷扬18、压水管卷扬19、栓塞阻隔器压力管卷扬20，将栓塞31下放到岩石钻孔30内，通过观察标线19.3刻度，获取栓塞31在岩石钻孔30内的合适位置。

启动供压水泵42，供压储水箱40中的水通过供压吸水过滤器41，供压水泵42被压入到栓塞供水系统中。溢流阀43保证系统压力不会过高。压力水通过单向阀44及连接水管单向压入至栓塞阻隔器32中。栓塞阻隔器32膨胀后与岩石钻孔30内壁紧密贴合并密封。栓塞供压系统中的供压储水罐45能够补充系统的泄露，保证压力稳定。通过压力表46实时观察栓塞供压系统压力，压力过低时，可反复启动供压水泵42进行增压。球阀47在试验完毕后再使用，用于从岩石钻孔30内取出栓塞31之前进行栓塞供压系统的泄压。

现场将上位机16与控制器15通过即插即用接口USB口或COM口相连，通过电源适配器17与蓄电池1的供电电路相连。启动上位机16电源，打开上位机16上的钻孔压水试验程序。启动控制器15电源开关，使其内部程序自启动，并扫描硬件运行及连接状态，并在其屏幕上显示状态信息。同时上位机16实时读取控制器15的状态信息并进行显示。

控制器15可直接启动钻孔压水试验的测试流程，但是操作不如上位机16上 运行的钻孔压水试验程序简单、方便、快捷，一般只在特殊情况下操作。由于前面已启动了上位机16上的钻孔压水试验程序，这里继续在上位机程序上进行操作。

将供水系统的吸、回水管路供水储水箱5连接好，启动发动机2，发动机2通过联轴器3带动供水水泵4运转。供水水泵4通过供水吸水过滤器6从供水储水箱5中吸水，并压入供水管路，压力水绕过压水管卷扬19上缠绕的水管路，通过栓塞31进入岩石钻孔30中。安全阀7用于限制整个供水系统的最高压力，保护系统不超压。稳压罐8用于稳定供水水泵4的出水压力，减小流量脉动，提高试验过程的稳定性。供水出水过滤器9将供水水泵4出水过滤一次，使得进入测试环节的水更为清洁，以保护系统中的水元件。手动调压阀10用于手动测试模式下的手动调压，压力表11用于手动测试模式下的压力读取。电比例调压阀12用于自动测试模式下的自动调压，压力传感器13用于自动测试模式下的压力自动采集，智能流量传感器14用于自动测试模式下的流量自动采集，同时也能通过人工直接进行窗口读取。

回到上位机16软件界面，启动测试程序。程序按照规范流程及要求，进行预压，判断岩石钻孔30的基本渗透情况，并自动选择压力模式，按照压力模式测试5组压力。测试过程中，控制器15根据试验进程，实时输出信号给电比例调压阀12，自动调整系统供水压力，同时实时采集压力传感器13和智能流量传感器14的压力、流量数据并存储在对应数据库下。采集的压力和流量数据在软件界面的图表数据显示区实时呈现，并在数据采集量满足要求时输出P-Q曲线，并计算判断出吕荣值q。程序对测试过程中的异常情况能够进行自动判断并选择合适的处理路线。试验过程中的进度会在进度提示区104中显示，测试状态会在文字状态提示区105上实时提示，提升了客户操作体验。

测试完毕，上位机16的软件系统可以根据要求输出测试报告并打印出来。并且，上位机16软件系统能够对整个工程的测试结果和报告进行数据库管理。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验结果准确性；数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了一套完整的钻孔压水试验流程的解决方案，集成度高；操作简单、方便。

实施例5

请参照附图1、4、6、8、9-11，本实施例包括供水系统、水压调节系统、数据采集系统、数据处理系统和栓塞供压系统，所述供水系统、数据采集系统和栓塞供压系统相互连接，所述数据处理系统连接数据采集系统。

本实施例中，所述供水系统包括发动机2、联轴器3、供水水泵4、供水储水箱5、供水吸水过滤器6、安全阀7、稳压罐8、供水出水过滤器9和压水管卷扬19，所述发动机2的一端连接数据采集系统，发动机2的另一端连接联轴器3，所述供水水泵4、安全阀7、稳压罐8和供水出水过滤器9相互连接，所述供水水泵4还连接联轴器3和供水吸水过滤器6，所述供水吸水过滤器6设在供水储水箱5中，所述供水出水过滤器9、水压调节系统、压水管卷扬19和数据采集系统相互连接，所述供水储水箱5、安全阀7和水压调节系统相互连接，所述压水管卷扬19连接栓塞供压系统；

所述水压调节系统包括手动调压阀10、供水压力表11、电比例调压阀12；

所述数据采集系统包括蓄电池1、供水压力传感器13、智能流量传感器14、水位传感器33、控制器15和电缆卷扬18，所述蓄电池1连接控制器15、供水系统和数据处理系统，所述控制器15、供水压力传感器13和智能流量传感器 14相互连接，所述电缆卷扬18连接控制器15和水位传感器33，所述水位传感器33连接栓塞供压系统，所述供水压力传感器13和智能流量传感器14均连接供水系统；

所述数据处理系统包括上位机16和电源适配器17，所述上位机16、电源适配器17和数据采集系统相互连接；

所述栓塞供压系统包括栓塞阻隔器压力管卷扬20、岩石钻孔30、栓塞31、栓塞阻隔器32、供压储水箱40、供压吸水过滤器41、供压水泵42、溢流阀43、单向阀44、供压储水罐45、供压压力表46、球阀47，所述栓塞插入岩石钻孔30内，所述栓塞与岩石钻孔30之间设有栓塞阻隔器32，所述栓塞阻隔器32连接数据采集系统，所述栓塞连接栓塞阻隔器压力管卷扬20和供水系统，所述栓塞阻隔器压力管卷扬20连接单向阀44和供压储水罐45，所述单向阀44连接供压水泵42和溢流阀43，所述供压水泵42连接供压吸水过滤器41，所述供压吸水过滤器41设在供压储水箱40中，所述供压压力表46连接供压储水罐46和球阀47，所述球阀47、溢流阀43和供压储水箱40相互连接；

所述蓄电池1连接发动机2、控制器15和电源适配器17，所述电比例调压阀12连接供水压力传感器13、智能流量传感器14和控制器15，所述压水管卷扬19连接栓塞31，所述栓塞阻隔器32连接水位传感器33。

本实施例中，所述电比例调压阀12采用电比例二通阀。电比例调压阀12是实现系统压力自动调节的元件，其响应速度快，可实时实现阀口随电比例信号输入无极调节，获得稳定的系统压力，稳定调节到某个设定压力，且能在某个设定压力下持续保持稳定，是实现自动调压的基础元件；手动调压阀10在电比例调压阀12出现故障异常时使用。

所述水位传感器33为磁性浮球式传感器；水位传感器33及其电缆绑定在 栓塞31及其与压水管卷扬19之间的管路上。

所述智能流量传感器14上设有显示界面，所述智能流量传感器14采用两个或两个以上的不同量程范围的流量传感器并联组合使用，并且在每个流量传感器管路上增加管路通断阀14.1，通过实际流量范围判断开启的管路通断阀14.1数量，管路通断阀14.1可以为手动或电磁自动式；

所述栓塞供压系统通过水压系统实现，所述供压水泵42包括手动式供压水泵和自动式供压水泵；手动式供压水泵通过人力驱动获得水压，操作人员通过观察供压压力表46判断栓塞阻隔器32压力是否足够，如压力过低，则手动驱动水泵42进行加压，保证栓塞阻隔器32正常封水；溢流阀43用于调节系统需要的压力，同时保证系统压力不会过高；单向阀44用于栓塞阻隔器32的保压，防止系统反向泄露导致的压力迅速下降；供压储水罐45用于系统泄露后的压力水自动补偿；球阀47用于供压解除时的泄压。

所述上位机16的实现方式包括便携式工控机、加固工业笔记本、手持终端仪或手机终端，所述上位机16加固封装实现三防要求，上位机16自带电池，所述上位机16通过蓄电池1实时充电；

所述上位机16单独运行，所述上位机16与控制器15直接通过即插即用通讯线路连接，通过USB口实现即插即用；

所述供水水泵2采用三柱塞水泵，所述供水水泵2出口处设稳压罐8，所述稳压罐8内设有空气室，所述空气室内充压力空气，稳压罐8能够稳定保持供水水泵2的出水压力稳定；

所述发动机2选用轻型柴油机，发动机2的输出轴处集成减速机输出，整体重量减轻；发动机2的输出轴降速后通过联轴器3直接可以匹配供水水泵4，中间环节少，结构简单，占用空间小。

本实施例中，所述栓塞供压系统还包括栓塞阻隔器压力传感器48和电动水泵50，所述栓塞阻隔器压力传感器48和电动水泵50的信号线与控制器15相连。当控制器15读取到栓塞阻隔器压力传感器48的反馈压力过低时，控制器15驱动电动水泵50，使电动水泵50向系统供压，直至系统压力达到要求。系统压力满足要求后，控制器15读取到栓塞阻隔器压力传感器48的反馈压力到达要求时，控制器15停止驱动电动水泵50，电动水泵50不再向系统供压，使系统保持在正常压力范围。

本实施例中，所述电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器32压力管卷扬20组合成一个整体卷扬19.1；电缆、压水管及栓塞阻隔器压力管组合成一个整体管线19.2，这样，只需要驱动一个整体卷扬即能完成三种管线的输送。

本实施例中，所述电缆卷扬18、压水管卷扬19及栓塞阻隔器32压力管卷扬20的驱动方式为自动驱动卷扬，所述自动驱动卷扬在手动驱动卷扬的基础上增加了卷扬电动机23和卷扬旋转角度传感器22，所述自动驱动卷扬的自动驱动通过控制器15发送信号给卷扬电动机23实现。

本实施例中，控制器15中开发了一套数据采集、钻孔压水试验自动化流程处理软件系统；在上位机16中开发了一套钻孔压水试验自动化流程处理，数据分析及计算处理，图表及报告管理、输出、打印软件系统。现场可在控制器15的显示屏上进行试验流程操作，采集数据，并输出数据。上位机16软件可不在现场操作，试验完成后，同样可以读取控制器15的输出数据，进行数据分析及计算处理，图表及报告管理、输出、打印。并且，上位机16软件也可直接在现场运行，直接进行整个试验流程操作及后续的整个处理过程，更为方便快捷，现场即能读取试验数据、曲线及报告。

本实施例中，上位机软件系统主界面包括菜单区100、数据库管理区101、 图表数据显示区102、操作区103、进度提示区104及文字状态提示区105。

菜单区100包括文件管理功能100.1、编辑功能100.2、参数设定功能100.3、硬件标定功能100.4、权限管理功能100.5及帮助功能100.6。

文件管理功能100.1主要对数据库管理区101的数据库进行数据库管理操作，数据库管理区101以钻孔工程为数据库单元进行管理，系统按某工程101.1来建立钻孔压水试验数据库，某工程101.1下面分多个孔数据库单元，其中某孔101.2节点下面又分多个试段数据库单元，其中一个为某试段101.3。

文件管理功能100.1包括新建工程、孔、试段；打开工程；保存工程；工程另存为；输出(工程成果报告、试段报告)；退出程序等功能。

在数据库管理区101，点击相应的某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3，可通过文件管理功能100.1或参数设定功能100.3，分别对某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3进行数据库管理及参数设定。

编辑功能100.2对某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3中的数据、参数进行查找、编辑、修改。

参数设定功能100.3用于某工程101.1、某孔101.2或某试段101.3基本信息的设定，以方便计算数据及整理报告。

硬件标定功能100.4是用户在权限管理功能100.5下获得权限后的操作功能，用户可在此处进行传感器标定、管路压力损失数据库标定。

权限管理功能100.5用于对用户进行权限分类管理，防止操作人员修改试验数据。

帮助功能100.6包括程序操作帮助、计算公式等数据库查询帮助；程序版本信息。

图表数据显示区102用于实时显示试验过程中的压力和流量值，绘制P-Q曲 线，并计算吕荣值q。

操作区103用于试验流程的选择，启动、暂停和终止。

进度提示区104及文字状态提示区105用于提示试验进度及试验过程中的软硬件状态。

软件系统按硬件配置给出自动和手动两种试验流程选择功能，至少包括自动试验流程方案。当用户选择手动试验流程时，软件系统提示引导用户完成试验流程，当用户选择自动试验流程时，软件系统可根据试验规程要求进行全自动化处理。并且当设备自动化硬件出现故障时，提示用户手动应急完成整个试验流程。

在岩石钻孔30内放置栓塞31过程中，软件通过采集卷扬旋转角度传感器22的反馈数据，计算栓塞31在岩石钻孔30的位置，并自动调整栓塞31在合适位置处。

软件系统在试验流程中，通过供水压力传感器13、智能流量传感器14、栓塞阻隔器压力传感器48实时采集供水压力数据、供水流量数据及栓塞阻隔器压力数据并进行运行状态判断，自动完成供水调压(稳压)、栓塞阻隔器调压(稳压)过程。通过采集水位传感器33的反馈数据并进行水位上升速度判读，实时了解栓塞阻隔器对岩石钻孔30的密封是否可靠。

整个操作过程如下：

操作人员驱动电缆卷扬18、压水管卷扬19、栓塞阻隔器压力管卷扬20，将栓塞31下放到岩石钻孔30内，通过观察标线19.3刻度，获取栓塞31在岩石钻孔30内的合适位置。

启动供压水泵42，供压储水箱40中的水通过供压吸水过滤器41，供压水泵42被压入到栓塞供水系统中。溢流阀43保证系统压力不会过高。压力水通过单 向阀44及连接水管单向压入至栓塞阻隔器32中。栓塞阻隔器32膨胀后与岩石钻孔30内壁紧密贴合并密封。栓塞供压系统中的供压储水罐45能够补充系统的泄露，保证压力稳定。通过压力表46实时观察栓塞供压系统压力，压力过低时，可反复启动供压水泵42进行增压。球阀47在试验完毕后再使用，用于从岩石钻孔30内取出栓塞31之前进行栓塞供压系统的泄压。

现场将上位机16与控制器15通过即插即用接口USB口或COM口相连，通过电源适配器17与蓄电池1的供电电路相连。启动上位机16电源，打开上位机16上的钻孔压水试验程序。启动控制器15电源开关，使其内部程序自启动，并扫描硬件运行及连接状态，并在其屏幕上显示状态信息。同时上位机16实时读取控制器15的状态信息并进行显示。

控制器15可直接启动钻孔压水试验的测试流程，但是操作不如上位机16上运行的钻孔压水试验程序简单、方便、快捷，一般只在特殊情况下操作。由于前面已启动了上位机16上的钻孔压水试验程序，这里继续在上位机程序上进行操作。

将供水系统的吸、回水管路供水储水箱5连接好，启动发动机2，发动机2通过联轴器3带动供水水泵4运转。供水水泵4通过供水吸水过滤器6从供水储水箱5中吸水，并压入供水管路，压力水绕过压水管卷扬19上缠绕的水管路，通过栓塞31进入岩石钻孔30中。安全阀7用于限制整个供水系统的最高压力，保护系统不超压。稳压罐8用于稳定供水水泵4的出水压力，减小流量脉动，提高试验过程的稳定性。供水出水过滤器9将供水水泵4出水过滤一次，使得进入测试环节的水更为清洁，以保护系统中的水元件。手动调压阀10用于手动测试模式下的手动调压，压力表11用于手动测试模式下的压力读取。电比例调压阀12用于自动测试模式下的自动调压，压力传感器13用于自动测试模式下 的压力自动采集，智能流量传感器14用于自动测试模式下的流量自动采集，同时也能通过人工直接进行窗口读取。

回到上位机16软件界面，启动测试程序。程序按照规范流程及要求，进行预压，判断岩石钻孔30的基本渗透情况，并自动选择压力模式，按照压力模式测试5组压力。测试过程中，控制器15根据试验进程，实时输出信号给电比例调压阀12，自动调整系统供水压力，同时实时采集压力传感器13和智能流量传感器14的压力、流量数据并存储在对应数据库下。采集的压力和流量数据在软件界面的图表数据显示区实时呈现，并在数据采集量满足要求时输出P-Q曲线，并计算判断出吕荣值q。程序对测试过程中的异常情况能够进行自动判断并选择合适的处理路线。试验过程中的进度会在进度提示区104中显示，测试状态会在文字状态提示区105上实时提示，提升了客户操作体验。

测试完毕，上位机16的软件系统可以根据要求输出测试报告并打印出来。并且，上位机16软件系统能够对整个工程的测试结果和报告进行数据库管理。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验结果准确性；数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了一套完整的钻孔压水试验流程的解决方案，集成度高；操作简单、方便。

实施例6

请参照附图1、4、6、9-11本实施例与实施例5的区别仅在于，所述自动驱动卷扬在手动驱动卷扬的基础上增加了卷扬发动机23和卷扬旋转角度传感器22，余则与实施例5基本相同。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了试验 结果准确性；数据精确度高；水泵输出流量稳定，且供水系统中的稳压罐及电比例调压阀均具有稳压功能；重量轻；软件权限分类管理，试验测试数据得到监管；提供了完整的钻孔压水试验解决方案，集成度高；操作简单、方便。

Claims (18)

1.智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，包括水压调节系统、数据采集系统和数据处理系统，所述水压调节系统连接数据采集系统，所述数据处理系统连接数据采集系统。

2.根据权利要求1所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，还包括供水系统和栓塞供压系统，所述供水系统、数据采集系统和栓塞供压系统相互连接。

3.根据权利要求2所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述水压调节系统包括手动调压阀、供水压力表、电比例调压阀；

所述数据采集系统包括蓄电池、供水压力传感器、智能流量传感器、水位传感器、控制器和电缆卷扬，所述蓄电池连接控制器、供水系统和数据处理系统，所述控制器、供水压力传感器和智能流量传感器相互连接，所述电缆卷扬连接控制器和水位传感器，所述水位传感器连接栓塞供压系统，所述供水压力传感器和智能流量传感器均连接供水系统；

所述数据处理系统包括上位机和电源适配器，所述上位机、电源适配器和数据采集系统相互连接；

所述蓄电池连接控制器和电源适配器，所述电比例调压阀连接供水压力传感器、智能流量传感器和控制器。

4.根据权利要求3所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述电比例调压阀采用电比例二通阀、电比例溢流阀或电比例减压阀。

5.根据权利要求3所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述智能流量传感器上设有显示界面，所述智能流量传感器采用质量流量传感器，直接测量通过传感器的水质量或体积；或智能流量传感器采用两个或两个以上的相同量程范围的流量传感器并联组合使用，并且在每个流量传感器管路上增加 管路通断阀，通过实际流量范围判断开启的管路通断阀数量，管路通断阀可以为手动或电磁自动式；或智能流量传感器采用两个或两个以上的不同量程范围的流量传感器并联组合使用，并且在每个流量传感器管路上增加管路通断阀，通过实际流量范围判断开启的管路通断阀数量，管路通断阀可以为手动或电磁自动式。

6.根据权利要求2所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述供水系统包括发动机、联轴器、供水水泵、供水储水箱、供水吸水过滤器、安全阀、稳压罐、供水出水过滤器、和压水管卷扬，所述发动机的一端连接数据采集系统中的蓄电池，发动机的另一端连接联轴器，所述供水水泵、安全阀、稳压罐和供水出水过滤器相互连接，所述供水水泵还连接联轴器和供水吸水过滤器，所述供水吸水过滤器设在供水储水箱中，所述供水出水过滤器、手动调压阀、供水压力表、电比例调压阀、压水管卷扬和数据采集系统相互连接；储水箱、安全阀、手动调压阀和电比例调压阀相互连接，所述压水管卷扬连接栓塞供压系统。

7.根据权利要求2所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述栓塞供压系统包括栓塞阻隔器压力管卷扬、岩石钻孔、栓塞、栓塞阻隔器、供压储水箱、供压吸水过滤器、供压水泵、溢流阀、单向阀、供压储水罐、供压压力表、球阀，所述栓塞插入岩石钻孔内，所述栓塞与岩石钻孔之间设有栓塞阻隔器，所述栓塞阻隔器连接数据采集系统，所述栓塞连接栓塞阻隔器压力管卷扬和供水系统，所述栓塞阻隔器压力管卷扬连接单向阀和供压储水罐，所述单向阀连接供压水泵和溢流阀，所述栓塞压水泵连接供压吸水过滤器，所述供压吸水过滤器设在供压储水箱中，所述供压压力表连接供压储水罐和球阀，所述球阀、溢流阀和供压储水箱相互连接；所述压水管卷扬连接栓塞。

8.根据权利要求1所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述数据采集系统还包括水位传感器，水位传感器为压力传感式传感器或磁性浮球式传感器。

9.根据权利要求7所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述栓塞供压系统通过水压系统或油压系统实现，所述供压水泵包括手动式供压水泵和自动式供压水泵。

10.根据权利要求3所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述上位机的实现方式包括便携式工控机、加固工业笔记本、手持终端仪或手机终端，所述上位机加固封装实现三防要求，上位机自带电池，所述上位机通过蓄电池实时充电；

所述上位机单独运行，所述上位机与控制器直接通过即插即用通讯线路连接，通过USB口或COM口实现即插即用。

11.根据权利要求6所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述水泵采用轻型隔膜泵或三柱塞水泵，所述水泵出口处设稳压罐，所述稳压罐内设有空气室，所述空气室内充压力空气，稳压罐能够稳定保持水泵的出水压力稳定；

所述发动机选用轻型柴油机或汽油机，发动机的输出轴处集成减速机输出，整体重量减轻；发动机的输出轴降速后通过联轴器直接可以匹配供水水泵。

12.根据权利要求9所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述栓塞供压系统还包括自动离合器和栓塞阻隔器压力传感器，所述自动离合器和栓塞阻隔器压力传感器通过电缆连接至控制器。

13.根据权利要求9所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述栓塞供压系统还包括栓塞阻隔器压力传感器和电动水泵，所述栓塞阻隔器压力传 感器和电动水泵的信号线与控制器相连。

14.根据权利要求3所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬由三个独立的卷扬滚筒组成，三个卷扬滚筒独立驱动，或三个卷扬滚筒通过驱动的连接实现联动；所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬的滚筒直径分别与电缆、压水管及栓塞阻隔器压力管的直径及弯曲半径相适配，满足卷扬滚筒旋转圈数与长度的比例关系。

15.根据权利要求3所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬组合成一个整体卷扬。

16.根据权利要求14或15所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬的驱动方式为手动驱动卷扬，手动驱动卷扬中设有标线，通过标线在岩石钻孔表面的刻度值，可以获得栓塞在岩石钻孔内的位置。

17.根据权利要求14或15所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述电缆卷扬、压水管卷扬及栓塞阻隔器压力管卷扬的驱动方式为自动驱动卷扬，所述自动驱动卷扬在手动驱动卷扬的基础上增加了自动离合器和卷扬旋转角度传感器，自动离合器和卷扬旋转角度传感器均通过电缆与控制器连接，通过卷扬旋转角度传感器反馈的卷扬旋转角度值，经过控制器计算，获得栓塞在岩石钻孔内的位置。

18.根据权利要求17所述的智能化钻孔压水试验设备，其特征在于，所述自动驱动卷扬在手动驱动卷扬的基础上增加了卷扬电动机或卷扬发动机和卷扬旋转角度传感器，所述自动驱动卷扬的自动驱动通过控制器发送信号给卷扬电动机或卷扬发动机实现。