CN214247303U

CN214247303U - 基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台

Info

Publication number: CN214247303U
Application number: CN202023138382.4U
Authority: CN
Inventors: 王成军; 展望; 赵金伟; 范蕾; 张涛; 杨仲尼; 包兴臣; 李健
Original assignee: Shandong Provincial Communications Planning and Design Institute Group Co Ltd
Current assignee: Shandong Provincial Communications Planning and Design Institute Group Co Ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2030-12-22

Abstract

本公开提供了一种基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，包括：一种基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，包括：服务器，与服务器连接的数据采集系统；所述数据采集系统包括钻探孔深实时测量及全过程记录系统、钻探现场及岩芯数字摄录系统和钻探岩芯编录辅助系统；所述钻探孔深实时测量及全过程记录系统用于实时测量钻机机上余尺，自动录入钻具信息，实时获得勘探孔深数据；所述钻探现场及岩芯数字摄录系统用于获取岩芯数据；所述钻探岩芯编录辅助系统用于获取定量数据；所述服务器用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据生成适用于工程地质勘察的地质编录表。

Description

基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台

技术领域

本公开涉及一种基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，属工程勘察钻探过程的信息化、智能化领域。

背景技术

在工程地质勘察技术水平不断提升的今天，钻探仍是工程勘察中运用最多的手段。工程勘探主要为回次取芯钻进，并对芯样进行编录。钻探技术本身仍停留在主要依靠人工操作的阶段，方法落后，且不便于管理。

在物联网技术、信息化、智能化技术方兴未艾的今天，对地质勘察钻探作业进行技术升级改造，十分必要。

特别针对勘探过程中的最重要的地质编录表和钻探班报(记录)表，目前无法结合数据采集形成系统有效的地质编录表，如何通过对数据采集的系统性规划以完成地质编录表是需要解决的技术问题，并解决如何降低便于人工管理成本，实现工程勘探的回次取芯钻进、芯样进行编录的一体化操作难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明改进现有技术的不足，利用提供一种基于物联网和云计算的地质勘探智能(编)记录的系统及平台的设计，实现了地质编录表和钻探记录表(班报表)的自动生成，并实现了多用户勘探数据的实时存储、实时共享，从而实现地勘工作的即时监控及可追溯，方便行业动态监管。

第一方面，本公开提供了一种基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，包括：服务器，与服务器连接的数据采集系统；所述数据采集系统包括钻探孔深实时测量及全过程记录系统、钻探现场及岩芯数字摄录系统和钻探岩芯编录辅助系统；所述钻探孔深实时测量及全过程记录系统用于实时测量钻机机上余尺，自动录入钻具信息，实时获得勘探孔深数据；所述钻探现场及岩芯数字摄录系统包括移动终端，与移动终端连接的图像数据采集模块和岩芯数据录入模块，用于获取岩芯数据；所述钻探岩芯编录辅助系统包括，辅助编录仪，与辅助编录仪连接的含水率测量传感器、贯入度传感器和图像采集单元，用于获取定量数据；

所述服务器用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据生成适用于工程地质勘察的地质编录表。

与现有技术对比，本公开具备以下有益效果：

1、本公开提供一种基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，通过设置服务器，与服务器连接的数据采集系统；所述数据采集系统包括钻探孔深实时测量及全过程记录系统、钻探现场及岩芯数字摄录系统和钻探岩芯编录辅助系统；所述钻探孔深实时测量及全过程记录系统用于实时测量钻机机上余尺，自动录入钻具信息，实时获得勘探孔深数据；所述钻探现场及岩芯数字摄录系统包括移动终端，与移动终端连接的图像数据采集模块和岩芯数据录入模块，用于获取岩芯数据；所述钻探岩芯编录辅助系统包括，辅助编录仪，与辅助编录仪连接的含水率测量传感器、贯入度传感器和图像采集单元，用于获取定量数据；所述服务器用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据生成适用于工程地质勘察的地质编录表；解决如何通过对数据采集的系统性规划以完成地质编录表是需要解决的技术问题，并解决了如何降低便于人工管理成本，实现工程勘探的回次取芯钻进、芯样进行编录的一体化操作难题，从根本上解决地质勘探质量问题。

2、本公开基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台实现了地质编录表和钻探记录表(班报表)的自动生成，并实现了多用户勘探数据的实时存储、实时共享，从而实现地勘工作的即时监控及可追溯，方便行业动态监管。

3、本公开在工程勘察领域中，实际勘探工作过程中会产生大量的数据，比如勘察工程项目数据、各相关单位数据，现场钻探相关数据、地质编录相关数据等。针对行业中各不同的相关单位，如U1钻机机组、U2现场技术员(地质编录员)、U3勘察单位、U4监理单位、U5业主单位、U6行业监管单位等，按其关注点，通过平台分别对数据进行管理、分析及进一步挖掘。在钻探孔深实时测量及全过程记录系统(H钻探记录仪)、钻探现场及岩芯数字摄录系统(16)、钻探岩芯编录辅助系统(J辅助编录仪)等软硬件基础上，对勘探过程数据上传至云存储(A)，采用最新软件开发平台开发，专门为工程勘察领域相关单位及用户服务的智慧勘察云平台(B云计算服务平台)，并结合近场(区域)标准地层数据库(F)等，在云端通过进行数据进行分析处理，如钻探分析系统(C)、岩芯智能识别编录系统(D)、专家系统(E)等，并通过后台及移动终端，对不同用户根据需求设置友好界面，实现勘探数据的有效处理。特别是勘探最终成果地质编录表(23)、钻探班报(记录)表(20)等的生成，并首次实现生成了有效钻探时间进尺曲线(22)。本公开综合了云计算、大数据、物联网等相关的前沿技术，为今后的数据的挖掘利用及基于GIS的统合管理、物联网硬件的接入都预留了应用接口。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开的基于物联网和云计算的地质勘探数据平台系统功能结构图；

图2为本公开的深度实时测量模块获取的深度图像；

图3为本公开的有效钻探时间进尺曲线示意图；

其中，U1、钻机机组；U2、现场技术员；U3、勘察单位；U4、监理；U5、业主；U6、行业监管；A、云存储；B、云计算服务平台；C、钻探分析系统；D、岩芯智能识别编录系统；E、专家系统；F、近场(区域)标准地层数据库；G、其他大数据挖掘；H、钻探记录仪；J、辅助编录仪；K、指标及数据；1、机上余尺；2、钻具(长)规格；3、现场数据；4、转速；5、压力；6、孔位坐标；7、岩芯摄影；8、颜色及密度；9、含水率；10、状态或硬度；11、超声实时测距；12、现场录入；13、转速传感器；14、压力传感器；15、GPS定位；16、钻探现场及岩芯数字摄录系统；17、显微摄影；18、含水率测试；19、贯入度测试；20、钻探记录表(班报表)；21、原位测试数据；22、有效钻探时间进尺曲线；23、地质编录。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

如图1所示，一种基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，包括：服务器，与服务器连接的数据采集系统和钻探分析系统；

所述数据采集系统用于采集勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据，并传输至服务器；

所述钻探分析系统用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据生成钻探记录表，并根据钻探记录表生成钻探时间与进尺曲线图；

所述服务器用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据，并结合钻探时间与进尺曲线图，生成适用于工程地质勘察的地质编录表。

进一步的，所述数据采集系统包括钻探孔深实时测量及全过程记录系统、钻探现场及岩芯数字摄录系统和钻探岩芯编录辅助系统；

进一步的，所述钻探孔深实时测量及全过程记录系统用于获取勘探孔深数据，包括钻探深度实时测量模块、勘探孔信息交互模块和主控模块，所述钻探深度实时测量模块包括测量装置和录入装置，所述测量装置用于实时测量钻机机上余尺，所述录入装置用于自动录入钻具信息；所述勘探孔信息交互模块，包括无线通信单元和定位单元，其用于所述钻探深度实时测量模块与主控模块间的通讯；所述主控模块，其用于勘探孔信息的接收及计算，实时获得勘探孔深。

①在钻机上安装钻探记录仪(H)，通过采集超声实时测距(11)获得钻机机上余尺数据，现场录入钻杆数据等(12)，测得钻探实时孔深，并对转速(13)、压力(14)及现场数据等进行采集；

②通过GPRS网络将数据(按回次)传输至云存储端(A)，构建钻探全过程记录系统；

③通过云计算服务平台(B)的云计算及钻探分析共享，不同权限用户通过移动端和PC后台的不同界面对云端数据进行访问，方便数据查询、监督监管。

进一步的，所述钻探现场及岩芯数字摄录系统用于获取岩芯数据，包括移动终端，与移动终端连接的图像数据采集模块和岩芯数据录入模块；所述图像数据采集模块用于获取工作、环境和岩芯图像数据，并将图像数据传输至移动终端；所述岩芯数据录入模块用于获取岩芯终孔深度、取样和原位测试数据，并将获取的测试数据传输至移动终端；所述移动终端将接受到的图像数据和测试数据汇总后传输至云计算服务平台；所述云计算服务平台对图像数据和测试数据处理后生成地质编录表。

在现场移动端通过智慧勘察微信公众号接口连接云计算服务平台(B)，采集岩芯摄像及录入数据；对分箱岩芯摄像进行裁切、拼接，形成汇总岩芯标准照，并参考近场标准地层数据库，对汇总岩芯标准照进行摄像距离识别，作为初步编录分段，并把分段信息同步至地质编录表。

进一步的，所述钻探岩芯编录辅助系统用于获取定量数据，包括，辅助编录仪，与辅助编录仪连接的含水率测量传感器、贯入度传感器和图像采集单元；含水率测量传感器将采集的含水率数据传输至辅助编录仪，贯入度传感器将采集的贯入度数据传输至辅助编录仪，图像采集单元将采集的图像数据传输至辅助编录仪，所述辅助编录仪根据图像、贯入度和含水率数据生成三维电子标签，并通过云端岩芯智能识别系统获取定量数据，所述定量数据包括颜色数据、(颗分)密度数据、含水率数据和状态(硬度)数据。

对现场岩芯典型点通过显微摄影(17)、含水率测试(18)；贯入度测试(19)等数据采集及其相应平面、深度三维电子标签进行匹配，并上传至云计算服务平台，在云端岩芯智能识别系统(D)进行颜色识别、(颗分)密度识别、含水率、状态(硬度)识别等，并把定量数据同步至地质编录表。

进一步的，所述钻探分析系统包括，接口模块，用于预先将工程钻探内、外业软件定义数据传输接口；获取模块，用于在工程钻探时通过网络获取勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据；数据处理模块，用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据得到实时的钻探记录表(班报表)和原位测试数据，并依据实时钻探记录表数据，建立有效钻探时间-进尺曲线图，从而形成纯钻探工作时间和进尺的速率关系，结合钻机转速、压力，从工程角度，可以直接反映岩土层的软硬，对于工程关注的岩土界面、孤石漂石、溶洞、破碎带等都有较直观体现；传输模块，用于将钻探时间-进尺曲线图、钻探记录表(班报表)和原位测试数据传输至服务器。

进一步的，还包括近场区域标准地层确定模块，用于基于云计算确定近场区域标准地层，所述近场区域标准地层基于GPS孔位定位数据的采集，结合区域位置就近的标准地层数据库来确定；含标准地层数据库(F)及数据库的持续更新。

进一步的，所述服务器为云计算服务平台，通过对近场区域标准地层确定模块确定的近场区域标准地层，钻探现场及岩芯数字摄录系统(16)的摄像距离识别、钻探岩芯编录辅助系统(J)和专家系统(E)的分析，并结合钻探时间与进尺曲线，形成适应于工程地质勘察的地质编录表。所述专家系统用于处理检测数据，检测数据是否存在错误或数据不完整的状况，由服务器执行专家系统分析后发出操作指令。

具体的，所述勘探孔深数据包括机上余尺、钻具(长)规格、现场数据、转速、压力，所述岩芯数据包括孔位坐标、岩芯摄影、颜色及密度和含水率；所述定量数据包括状态或硬度和超声实时测距。

基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台的使用方法，包括：

通过数据采集系统采集勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据，并传输至服务器；

通过钻探分析系统将勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据生成钻探记录表，并依据钻探记录表形成钻探时间与进尺曲线图；

通过服务器根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据，并结合钻探时间与进尺曲线图，生成适用于工程地质勘察的地质编录表。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims

1.基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，包括：服务器，与服务器连接的数据采集系统；所述数据采集系统包括钻探孔深实时测量及全过程记录系统、钻探现场及岩芯数字摄录系统和钻探岩芯编录辅助系统；所述钻探孔深实时测量及全过程记录系统用于实时测量钻机机上余尺，自动录入钻具信息，实时获得勘探孔深数据；所述钻探现场及岩芯数字摄录系统包括移动终端，与移动终端连接的图像数据采集模块和岩芯数据录入模块，用于获取岩芯数据；所述钻探岩芯编录辅助系统包括，辅助编录仪，与辅助编录仪连接的含水率测量传感器、贯入度传感器和图像采集单元，用于获取定量数据；

2.如权利要求1所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，所述钻探孔深实时测量及全过程记录系统包括钻探深度实时测量模块、勘探孔信息交互模块和主控模块，所述钻探深度实时测量模块包括测量装置和录入装置，所述测量装置用于实时测量钻机机上余尺，所述录入装置用于自动录入钻具信息；所述勘探孔信息交互模块，包括无线通信单元和定位单元，其用于所述钻探深度实时测量模块与主控模块间的通讯；所述主控模块，其用于勘探孔信息的接收及计算，实时获得勘探孔深。

3.如权利要求1所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，所述图像数据采集模块用于获取工作、环境和岩芯图像数据，并将图像数据传输至移动终端；所述岩芯数据录入模块用于获取岩芯终孔深度、取样和原位测试数据，并将获取的测试数据传输至移动终端。

4.如权利要求1所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，所述含水率测量传感器将采集的含水率数据传输至辅助编录仪，贯入度传感器将采集的贯入度数据传输至辅助编录仪，图像采集单元将采集的图像数据传输至辅助编录仪，所述辅助编录仪根据图像、贯入度和含水率数据生成三维电子标签。

5.如权利要求1所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，还包括钻探分析系统，所述钻探分析系统用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据生成钻探记录表，并根据钻探记录表生成钻探时间与进尺曲线图；所述服务器用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据，并结合钻探时间与进尺曲线图，生成适用于工程地质勘察的地质编录表。

6.如权利要求5所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，所述钻探分析系统包括，接口模块，用于预先将工程钻探内、外业软件定义数据传输接口；获取模块，用于在工程钻探时通过网络获取勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据；数据处理模块，用于根据勘探孔深数据、岩芯数据和定量数据得到实时的钻探记录表和原位测试数据，并依据实时钻探记录表数据，建立有效钻探时间-进尺曲线图。

7.如权利要求1所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，还包括与服务器连接的近场区域标准地层确定模块，用于确定近场区域标准地层，所述近场区域标准地层基于GPS孔位定位数据的采集，结合区域位置就近的标准地层数据库来确定。

8.如权利要求7所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，还包括与服务器连接的专家系统，所述专家系统用于处理检测数据，检测数据是否存在错误或数据不完整的状况，由服务器执行专家系统分析后发出操作指令。

9.如权利要求7所述的基于物联网和云计算的地质勘探记录智慧云平台，其特征在于，所述服务器为云计算服务平台，通过对近场区域标准地层确定模块确定的近场区域标准地层，钻探现场及岩芯数字摄录系统的摄像距离识别、钻探岩芯编录辅助系统和专家系统的分析，并结合钻探时间与进尺曲线，形成适应于工程地质勘察的地质编录表。