RU2774053C1 - Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation - Google Patents

Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation Download PDF

Info

Publication number
RU2774053C1
RU2774053C1 RU2021128055A RU2021128055A RU2774053C1 RU 2774053 C1 RU2774053 C1 RU 2774053C1 RU 2021128055 A RU2021128055 A RU 2021128055A RU 2021128055 A RU2021128055 A RU 2021128055A RU 2774053 C1 RU2774053 C1 RU 2774053C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
monitoring
electrically connected
field monitoring
monitoring module
field
Prior art date
Application number
RU2021128055A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Пинсун Чжан
Биньян Сунь
Юаньчао Оу
Чан ЛЮ
Шиан Сюй
Шэнлинь Ли
Сюну Ху
Лицюань Го
Original Assignee
Аньхуэй Юниверсити оф Сайенс энд Текнолоджи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аньхуэй Юниверсити оф Сайенс энд Текнолоджи filed Critical Аньхуэй Юниверсити оф Сайенс энд Текнолоджи
Application granted granted Critical
Publication of RU2774053C1 publication Critical patent/RU2774053C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measuring technology. The expected result is achieved through a multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation, which includes a test device for intelligent multidimensional load simulation, made with the ability to simulate the structure and load of a rock formation and containing a deformation field monitoring module, displacement field monitoring module, temperature field monitoring module, a geoelectric field monitoring module and a dynamic signal monitoring module for detecting a rock formation model, while each monitoring module contains a monitoring element located inside or on the surface of the rock formation model and a data acquisition device for receiving monitoring signals from the monitoring element; a data collection device corresponding to each monitoring module is electrically connected to five ring circuit switches electrically connected to the data processing/analysis module.
EFFECT: increase in the accuracy of interpretation of deformation and fracture of layers.
10 cl, 9 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к области техники имитационного физического моделирования и, в частности, к многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки.The present invention relates to the field of physical simulation engineering and, in particular, to a multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation.

Уровень техникиState of the art

Китай относительно богат запасами угля, но условия его хранения являются относительно сложными, а добыча – затрудненной. В настоящее время фундаментальные исследования по добыче глубоко залегающего угля относительно неэффективны, поэтому угольная промышленность несет большие затраты для удовлетворения потребностей энергетики. Точное обнаружение деформации и разрушения горных пород в процессе добычи является основой технологий борьбы со стихийными бедствиями, таких как добыча в процессе научно-исследовательских работ, контроль пласта горных пород, водоохранная добыча угля и экологическая репарация пласта. Многие китайские и зарубежные ученые провели большое количество углубленных исследований по ключевым научным проблемам механизма деформации и разрушения вмещающей породы в забое и правил развития. Испытание методом физического моделирования является эффективным способом решения вышеуказанных проблем.China is relatively rich in coal reserves, but its storage conditions are relatively difficult and mining difficult. At present, basic research on deep coal mining is relatively inefficient, so the coal industry incurs high costs to meet the needs of the energy industry. Accurate detection of rock deformation and failure during mining is the backbone of disaster management technologies such as R&D mining, seam control, water conservation coal mining, and environmental seam remediation. Many Chinese and foreign scientists have carried out a large number of in-depth studies on the key scientific problems of the mechanism of deformation and destruction of the host rock in the face and development rules. Physical simulation testing is an effective way to solve the above problems.

В настоящее время большинство испытательных устройств для имитационного физического моделирования имеют двумерную форму, что позволяет проводить испытания только плоских моделей пласта и затрудняет получение информации о трехмерных пространственных характеристиках в процессе деформации горных пород и не может эффективно моделировать процесс прорыва воды в пласте. В то же время из-за ограниченного размера конструкции модели часто невозможно смоделировать пласт целиком. Моделирование воздействия на пласт достигается путем приложения усилия к верхней части конструкции. В настоящее время большинство известных устройств моделирования используют блоки-противовесы для моделирования нагрузки, что занимает много времени, характеризуется трудоемкостью и эксплуатационным риском. В качестве средств тестирования при испытаниях методом физического моделирования часто используются фотосъемка с близкого расстояния, индикаторы с круговой шкалой, тензометрические датчики, датчики давления и другие средства для обнаружения вмещающих горных пород в забое. Из-за низкой точности испытаний и применения точечных датчиков невозможно проводить эффективное непрерывное тестирование в режиме реального времени.Currently, most physical simulation testers are 2D in shape, which allows testing only flat reservoir models and makes it difficult to obtain information about three-dimensional spatial characteristics in the process of rock deformation and cannot effectively simulate the process of water breakthrough in the reservoir. At the same time, due to the limited size of the model design, it is often impossible to model the entire reservoir. Modeling the impact on the formation is achieved by applying force to the top of the structure. At present, most known simulators use counterweight blocks to simulate the load, which is time-consuming, labor-intensive, and operationally risky. Close-up photography, dial indicators, strain gauges, pressure gauges, and other means for detecting host rocks in a face are often used as test tools in physical simulation testing. Due to the low accuracy of testing and the use of point sensors, it is impossible to conduct effective continuous testing in real time.

В заключение следует отметить, что существующее двумерное физическое моделирование не позволяет получить информацию о трехмерных пространственных характеристиках и не может эффективно моделировать процесс прорыва воды в пласте. В то же время средства тестирования относительно просты, и большинство из них представляют собой двумерные массивы статических данных, которые не могут выполнять динамический мониторинг модели в реальном времени и не позволяют удовлетворить текущий спрос на строительство интеллектуальных шахт.In conclusion, it should be noted that the existing 2D physical modeling does not provide information on 3D spatial characteristics and cannot effectively model the process of water breakthrough in the reservoir. At the same time, the testing tools are relatively simple, and most of them are two-dimensional static datasets, which cannot perform real-time dynamic monitoring of the model and cannot meet the current demand for smart mine construction.

Поэтому существует острая необходимость в многомерном и многомасштабном испытательном устройстве имитационного моделирования для интеллектуальной нагрузки и учета влияния потока воды в ограниченном пространстве с многопольной системой динамического мониторинга и анализа, чтобы эффективно решать проблемы сложности реконструкции трехмерного пространства, низкой степени автоматизации и высокой сложности получения ключевой информации в существующих моделях и методах мониторинга.Therefore, there is an urgent need for a multi-dimensional and multi-scale simulation test device for intelligent load and the influence of water flow in a limited space with a multi-field dynamic monitoring and analysis system in order to effectively solve the problems of complexity of 3D space reconstruction, low degree of automation and high complexity of obtaining key information in existing models and methods of monitoring.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Настоящее изобретение обеспечивает многопольную систему мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, которая направлена на решение вышеуказанных технических проблем.The present invention provides a multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation that addresses the above technical problems.

Для достижения вышеуказанной цели в настоящем изобретении используются следующие технические решения:To achieve the above goal, the present invention uses the following technical solutions:

Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки включает в себя испытательное устройство для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, которое может осуществлять моделирование структуры и нагрузки пласта пород, и дополнительно содержит: модуль мониторинга поля деформаций, модуль мониторинга поля смещений, модуль мониторинга температурного поля, модуль мониторинга геоэлектрического поля и модуль мониторинга динамических сигналов для обнаружения модели пласта породы, при этом каждый модуль мониторинга содержит элемент мониторинга, расположенный внутри или на поверхности модели пласта породы, и устройство сбора данных для приема сигналов мониторинга от элемента мониторинга; устройство сбора данных, соответствующее каждому модулю мониторинга, электрически соединено с 5 коммутаторами кольцевой сети, а 5 коммутаторов кольцевой сети электрически соединены с модулем обработки/анализа данных.The multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation includes an intelligent multidimensional load simulation test device that can simulate the structure and load of the rock formation, and additionally contains: a deformation field monitoring module, a displacement field monitoring module, a monitoring module a temperature field, a geoelectric field monitoring module, and a dynamic signal monitoring module for detecting a rock formation model, each monitoring module comprising a monitoring element located inside or on the surface of the rock formation model, and a data acquisition device for receiving monitoring signals from the monitoring element; a data acquisition device corresponding to each monitoring module is electrically connected to 5 ring network switches, and 5 ring network switches are electrically connected to the data processing/analysis module.

Благодаря вышеупомянутому техническому решению в настоящем изобретении используется множество полей, а именно поле деформаций, поле смещений, температурное поле, геоэлектрическое поле и динамические сигналы для всестороннего и динамического мониторинга деформации и разрушения моделируемых слоев угля и горных пород, что является более точным, чем существующие однопольные и другие методы испытаний, и может значительно повысить точность интерпретации деформации и разрушения пласта пород.Thanks to the above technical solution, the present invention uses a variety of fields, namely the deformation field, displacement field, temperature field, geoelectric field and dynamic signals for comprehensive and dynamic monitoring of the deformation and destruction of the simulated layers of coal and rocks, which is more accurate than existing single-field and other test methods, and can greatly improve the accuracy of interpretation of formation deformation and fracture.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль мониторинга поля деформаций содержит тензометрический датчик точечного типа, встроенный в модель пласта породы, распределенное волокно деформации и первый датчик с волоконной решеткой; тензометрический датчик точечного типа электрически соединен с тензометрическим датчиком динамической деформации через линию связи; распределенное волокно деформации электрически соединено с распределенным волоконным тензометром через линию связи; и первый датчик с волоконной решеткой электрически соединен с тензометром с волоконной решеткой через линию связи. Тензометрический датчик точечного типа встроен в модель пласта породы, и система компоновки может быть скорректирована в соответствии с фактическими потребностями; распределенное волокно деформации также встроено в модель пласта породы и может быть уложено горизонтально, вертикально и наклонно; первый датчик с волоконной решеткой квазираспределен, а процесс укладки такой же, как и для распределенного волокна деформации.Preferably, in the aforementioned multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the strain field monitoring module comprises a point-type strain gauge embedded in the reservoir model, a distributed strain fiber, and a first fiber grating gauge; the point-type strain gauge is electrically connected to the dynamic strain strain gauge via a communication line; the distributed strain fiber is electrically connected to the distributed fiber strain gauge via a communication line; and the first fiber grating sensor is electrically connected to the fiber grating strain gauge via a communication line. The point-type strain gauge is embedded in the reservoir model, and the layout system can be adjusted according to actual needs; distributed strain fiber is also built into the rock formation model and can be laid horizontally, vertically and obliquely; The first fiber grating sensor is quasi-distributed, and the stacking process is the same as that of the distributed strain fiber.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль мониторинга поля смещений включает в себя измеритель смещений, встроенный в модель пласта породы, и индикатор с круговой шкалой, расположенный в верхней части модели пласта породы; измеритель смещений электрически соединен с тестером с волоконной решеткой через линию связи; индикатор с круговой шкалой электрически соединен с безбумажным регистратором через линию связи. Измеритель смещений встроен в модель пласта породы и может быть установлен в любом положении в соответствии с потребностями мониторинга.Preferably, in the aforementioned multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the displacement field monitoring module includes a displacement meter embedded in the rock formation model and a dial indicator located at the top of the rock formation model; the displacement meter is electrically connected to the fiber grating tester via a communication line; the dial indicator is electrically connected to the paperless recorder via a communication line. The displacement meter is built into the reservoir model and can be installed in any position according to monitoring needs.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль мониторинга температурного поля содержит оптический кабель с распределенной температурой, встроенный в модель пласта породы, и второй датчик с волоконной решеткой; оптический кабель с распределенной температурой электрически соединен с тестовым узлом ROTDR через линию связи; второй датчик с волоконной решеткой электрически соединен с прибором для измерения температуры с волоконной решеткой через линию связи. Оптический кабель с распределенной температурой встроен в модель пласта породы и может быть проложен горизонтально, вертикально и наклонно; второй датчик с волоконной решеткой квазираспределен, а процесс укладки такой же, как и для оптического кабеля с распределенной температурой.Preferably, in the aforementioned multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the temperature field monitoring module comprises a distributed temperature optical cable embedded in the reservoir model and a second fiber grating sensor; the temperature-distributed optical cable is electrically connected to the ROTDR test node via a communication line; the second fiber grating sensor is electrically connected to the fiber grating temperature measuring instrument via a communication line. The temperature distributed optical cable is embedded in the reservoir model and can be laid horizontally, vertically and obliquely; the second fiber grating sensor is quasi-distributed, and the laying process is the same as that of the temperature-distributed optical cable.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль мониторинга геоэлектрического поля содержит микроэлектрод, встроенный в модель пласта породы; микроэлектрод электрически соединен с параллельным электрическим тестовым узлом через линию связи. Микроэлектрод представляет собой медный стержень, встроенный в модель пласта породы, и может быть расположен горизонтально, вертикально и наклонно.Preferably, in the above multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the geoelectric field monitoring module comprises a microelectrode embedded in a rock formation model; the microelectrode is electrically connected to the parallel electrical test node via a communication line. The microelectrode is a copper rod embedded in a rock formation model and can be positioned horizontally, vertically and obliquely.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль мониторинга динамических сигналов содержит однокомпонентный датчик ускорения и трехкомпонентный датчик ускорения, расположенные на верхней части модели пласта породы; однокомпонентный датчик ускорения и трехкомпонентный датчик ускорения электрически соединены с тестером динамических сигналов через линию связи.Preferably, in the aforementioned multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the dynamic signal monitoring module comprises a single-component acceleration sensor and a three-component acceleration sensor located on the top of the reservoir model; the single-component acceleration sensor and the three-component acceleration sensor are electrically connected to the dynamic signal tester via a communication line.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль обработки/анализа данных содержит локальную сеть; локальная сеть электрически соединена с 5 коммутаторами кольцевой сети через коммутатор оптического порта; локальная сеть электрически соединена с 5 системными серверами, соответствующими каждому модулю мониторинга; 5 системных серверов электрически соединены с 5 терминалами ПК, соответственно. Специалисты по проведению испытаний управляют многопольной системой сбора данных для синхронного сбора данных путем выдачи инструкций. После завершения сбора данных данные каждого поля передаются на системный сервер каждого поля через коммутаторы кольцевой сети и коммутатор оптического порта, а затем передаются на терминал ПК каждого поля для обработки и анализа данных каждого поля с помощью соответствующего программного обеспечения для обработки данных.Preferably, in the above multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the data processing/analysis module comprises a local area network; the local area network is electrically connected to 5 ring network switches through the optical port switch; the local network is electrically connected to 5 system servers corresponding to each monitoring module; 5 system servers are electrically connected to 5 PC terminals, respectively. Testers operate a multi-field data acquisition system for synchronous data acquisition by issuing instructions. After the data collection is completed, the data of each field is transmitted to the system server of each field through the ring network switches and the optical port switch, and then transmitted to the PC terminal of each field to process and analyze the data of each field with the corresponding data processing software.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль обработки/анализа данных дополнительно содержит устройство дистанционного мониторинга, подключенное через Интернет. Может быть реализована проводная передача данных.Preferably, in the above multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the data processing/analysis module further comprises a remote monitoring device connected via the Internet. Wired data transmission can be realized.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль обработки/анализа данных дополнительно содержит устройство дистанционного мониторинга, подключенное через сеть 5G. Может быть реализована беспроводная передача данных.Preferably, in the above multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the data processing/analysis module further comprises a remote monitoring device connected via a 5G network. Wireless data transmission can be implemented.

Предпочтительно, в вышеупомянутой многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль обработки/анализа данных дополнительно содержит принтер, подключенный к локальной сети. При необходимости принтер можно использовать для отображения результатов данных каждого поля на бумаге.Preferably, in the above multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, the data processing/analysis module further comprises a printer connected to a local area network. If necessary, a printer can be used to display the results of each field's data on paper.

Предпочтительно, в многопольной системе мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки модуль обработки/анализа данных дополнительно содержит блок мониторинга динамичного развития; блок мониторинга динамичного развития содержит комнату мониторинга и экран мониторинга динамичного развития, расположенный в комнате мониторинга и электрически связанный с локальной сетью.Preferably, in the multi-field monitoring and analysis system for testing the intelligent multidimensional load simulation, the data processing/analysis module further comprises a dynamic development monitoring unit; the dynamic development monitoring unit comprises a monitoring room and a dynamic development monitoring screen located in the monitoring room and electrically connected to the local network.

Из приведенных выше технических решений следует, что по сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обеспечивает многопольную систему мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, которая оказывает следующее благоприятное воздействие:It follows from the above technical solutions that, compared with the prior art, the present invention provides a multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation, which has the following beneficial effects:

1. В настоящем изобретении используется множество полей, а именно поле деформаций, поле смещений, температурное поле, геоэлектрическое поле и динамические сигналы для всестороннего и динамического мониторинга деформации и разрушения моделируемых слоев угля и горных пород, что является более точным, чем существующие однопольные и другие методы испытаний, и может значительно повысить точность интерпретации деформации и разрушения пласта пород.1. The present invention uses a variety of fields, namely, deformation field, displacement field, temperature field, geoelectric field, and dynamic signals to comprehensively and dynamically monitor the deformation and fracture of simulated coal and rock layers, which is more accurate than existing single-field and other test methods, and can greatly improve the accuracy of interpretation of formation deformation and fracture.

2. В настоящем изобретении используется комбинация сети 5G и беспроводной локальной сети для передачи информации, собранной из нескольких полей, в систему управления в режиме реального времени, что делает передачу информации более быстрой и удобной. В то же время выполняется автоматическая обработка данных, тем самым реализуются функции активного восприятия, автоматического анализа и отображения в режиме реального времени.2. The present invention uses a combination of 5G network and wireless LAN to transmit the information collected from multiple fields to the real-time control system, making the transmission of information faster and more convenient. At the same time, automatic data processing is carried out, thereby realizing the functions of active perception, automatic analysis and real-time display.

3. Испытание поля деформаций в системе настоящего изобретения изменяет существующие средства обнаружения и внедряет передовые технологии тестирования с использованием волокон, которые имеют более широкую применимую среду и более обширные точки данных испытаний; сенсорный блок измерения поля смещений использует систему тестирования смещения с волоконной решеткой, которая передает сигналы и более подходит для суровых условий, а чувствительность тестирования выше, чем у обычного измерителя смещения с индикатором с круговой шкалой; система тестирования геоэлектрического поля изменяет дефекты существующего одномерного линейного испытания, выполняет компоновку с перекрестным проникновением и может собирать индукционные данные и выполнять двумерное и трехмерное отображение; добавление системы тестирования динамических сигналов дополнительно повышает степень автоматического мониторинга и точность позиционирования зон деформации.3. The strain field test in the system of the present invention changes the existing detection means and introduces advanced testing technologies using fibers that have a wider applicable environment and more extensive test data points; The displacement field sensor unit uses a fiber grating displacement testing system, which transmits signals and is more suitable for harsh environments, and the testing sensitivity is higher than that of a conventional displacement meter with a dial indicator; the geoelectric field testing system modifies the defects of the existing one-dimensional linear test, performs cross-penetration layout, and can collect induction data and perform two-dimensional and three-dimensional mapping; the addition of a dynamic signal testing system further improves the degree of automatic monitoring and positioning accuracy of the deformation zones.

Описание чертежейDescription of drawings

Для более детального описания технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения или в предшествующем уровне техники далее кратко представлены чертежи, используемые в описании вариантов осуществления или предшествующего уровня техники. Очевидно, что чертежи в нижеследующем описании являются только вариантами осуществления настоящего изобретения. Специалистами в данной области техники могут быть получены другие чертежи на основе указанных чертежей без внесения творческого вклада.For a more detailed description of the technical solutions in the embodiments of the present invention or in the prior art, the following briefly presents the drawings used in the description of the embodiments or the prior art. Obviously, the drawings in the following description are only embodiments of the present invention. Other drawings based on these drawings can be obtained by those skilled in the art without creative input.

Фиг. 1 представляет собой структурную схему многопольной системы мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, представленного в настоящем изобретении;Fig. 1 is a block diagram of a multi-field monitoring and analysis system for testing the intelligent multi-dimensional load simulation of the present invention;

Фиг. 2 – структурная схема испытательного устройства для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, представленного в настоящем изобретении;Fig. 2 is a block diagram of the test device for intelligent multidimensional load simulation presented in the present invention;

Фиг. 3 – вид спереди испытательного устройства для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, представленного в настоящем изобретении;Fig. 3 is a front view of the intelligent multidimensional load simulation test apparatus of the present invention;

Фиг. 4 – вид сбоку испытательного устройства для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, представленного в настоящем изобретении;Fig. 4 is a side view of the intelligent multidimensional load simulation test apparatus of the present invention;

Фиг. 5 – вид сверху испытательного устройства для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, представленного в настоящем изобретении;Fig. 5 is a plan view of the intelligent multidimensional load simulation test apparatus of the present invention;

Фиг. 6 представляет собой структурную схему гидравлической системы, представленной в настоящем изобретении;Fig. 6 is a block diagram of the hydraulic system of the present invention;

Фиг. 7 – структурная схема устройства приложения нагрузки от водяного мешка, представленного в настоящем изобретении;Fig. 7 is a block diagram of the water bag load application device of the present invention;

Фиг. 8 – структурная схема верхнего устройства приложения нагрузки от давления масла, представленного в настоящем изобретении; иFig. 8 is a block diagram of the upper oil pressure loading device of the present invention; and

Фиг. 9 – структурная схема нижнего устройства приложения нагрузки от давления масла, представленного в настоящем изобретении.Fig. 9 is a block diagram of the lower oil pressure loading device of the present invention.

На чертежах:On the drawings:

1 – испытательное устройство для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки;1 - test device for intelligent multidimensional load simulation;

11 - вертикальная рама модели; 111 – основание; 112 – вертикальная стойка; 113 – группа передних и задних перегородок; 114 – группа левых и правых перегородок; 1141 – резервное отверстие; 115 – группа труб квадратного сечения; 116 – передние и задние балки; 117 – усиливающая пластина; 118 – смотровое окно; 12 – верхнее устройство приложения нагрузки от давления масла; 121 – верхняя опорная пластина; 122 – группа верхних цилиндров; 123 – верхняя пластина для приложения усилия; 13 – нижнее устройство приложения нагрузки от давления масла; 131 – нижняя опорная пластина; 132 –группа нижних цилиндров; 133 – регулируемая опора; 134 – нижняя пластина для приложения усилия; 14 – гидравлическая система; 141 – корпус цилиндра насосной станции; 1411 – отверстие для впрыска масла; 1412 – электромагнитный перепускной клапан; 1413 – электромагнитный реверсивный клапан; 1414 – манометровый клапан; 1415 – манометр для измерения избыточного давления; 1416 – манометр для насосной станции; 142 – масляный резервуар; 1421 – ручка регулировки манометра для измерения избыточного давления; 1422 – ручка регулировки скорости перемещения пробы по трубе; 1423 – ручка регулировки общего давления; 143 – первый двигатель; 144 – шкаф электроуправления; 15 – устройство приложения нагрузки от водяного мешка; 151 – водяной мешок; 152 – компонент регулирования давления; 1521 – нейлоновая труба; 1522 – первый соединитель; 1523 – манометр; 1524 – обратный клапан; 1525 – второй соединитель; 1526 – загрузочный насос; 15261 – корпус насоса; 15262 – второй двигатель; 15263 – основание двигателя;11 - vertical frame of the model; 111 - base; 112 - vertical stand; 113 - a group of front and rear partitions; 114 - a group of left and right partitions; 1141 - reserve hole; 115 - a group of square pipes; 116 - front and rear beams; 117 - reinforcing plate; 118 - viewing window; 12 - upper device for applying the load from oil pressure; 121 - upper support plate; 122 - a group of upper cylinders; 123 - top plate for applying force; 13 - lower device for applying the load from oil pressure; 131 - bottom support plate; 132 – group of lower cylinders; 133 - adjustable support; 134 - bottom plate for applying force; 14 - hydraulic system; 141 – pump station cylinder body; 1411 - hole for oil injection; 1412 - electromagnetic bypass valve; 1413 - electromagnetic reversing valve; 1414 - pressure gauge valve; 1415 - manometer for measuring excess pressure; 1416 - pressure gauge for a pumping station; 142 - oil reservoir; 1421 - pressure gauge adjustment knob for measuring excess pressure; 1422 - knob for adjusting the speed of movement of the sample through the pipe; 1423 - total pressure adjustment knob; 143 - the first engine; 144 - electrical control cabinet; 15 - device for applying the load from the water bag; 151 - water bag; 152 - pressure control component; 1521 - nylon pipe; 1522 - the first connector; 1523 - pressure gauge; 1524 - check valve; 1525 - the second connector; 1526 - loading pump; 15261 - pump housing; 15262 - the second engine; 15263 - engine base;

2 – модуль мониторинга поля деформаций;2 – deformation field monitoring module;

21 – тензометрический датчик точечного типа; 22 – распределенное волокно деформации; 23 – первый датчик с волоконной решеткой; 24 – тензометрический датчик динамической деформации; 25 – распределенный волоконный тензометр; 26 – тензометр с волоконной решеткой;21 - strain gauge point type; 22 – distributed fiber of deformation; 23 - the first sensor with a fiber grating; 24 - strain gauge dynamic deformation; 25 - distributed fiber strain gauge; 26 - strain gauge with fiber grating;

3 – модуль мониторинга поля смещений;3 – displacement field monitoring module;

31 – измеритель смещений; 32 – индикатор с круговой шкалой; 33 – тестер с волоконной решеткой; 34 – безбумажный регистратор;31 - displacement meter; 32 - indicator with a circular scale; 33 – fiber grating tester; 34 - paperless registrar;

4 – модуль мониторинга температурного поля;4 – temperature field monitoring module;

41 – оптический кабель с распределенной температурой; 42 – второй датчик с волоконной решеткой; 43 – тестовый узел ROTDR; 44 – датчик температуры с волоконной решеткой;41 - optical cable with distributed temperature; 42 - the second sensor with a fiber grating; 43 - ROTDR test node; 44 – temperature sensor with fiber grating;

5 – модуль мониторинга геоэлектрического поля;5 – geoelectric field monitoring module;

51 – микроэлектрод; 52 – параллельный электрический тестовый узел;51 - microelectrode; 52 - parallel electrical test unit;

6 – модуль мониторинга динамических сигналов;6 – module for monitoring dynamic signals;

61 – однокомпонентный датчик ускорения; 62 – трехкомпонентный датчик ускорения; 63 – тестер динамических сигналов;61 – one-component acceleration sensor; 62 - three-component acceleration sensor; 63 – dynamic signal tester;

7 – коммутатор кольцевой сети;7 – ring network switch;

8 – модуль обработки/анализа данных;8 – data processing/analysis module;

81 – локальная сеть; 82 – коммутатор оптического порта; 83 – системный сервер; 84 – терминал ПК; 85 – Интернет; 86 – сеть 5G; 87 – устройство дистанционного мониторинга; 88 – принтер.81 - local network; 82 – optical port switch; 83 - system server; 84 - PC terminal; 85 - Internet; 86 - 5G network; 87 - remote monitoring device; 88 - printer.

Подробное описаниеDetailed description

Далее приводится детальное описание вариантов осуществления технического решения изобретения в сочетании с сопроводительными чертежами. Очевидно, что описанные варианты осуществления являются только частью вариантов осуществления изобретения, а не всеми вариантами осуществления изобретения. Другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основе описанных вариантов осуществления изобретения без внесения творческого вклада, входят в объем защиты настоящего изобретения.The following is a detailed description of embodiments of the technical solution of the invention in conjunction with the accompanying drawings. Obviously, the described embodiments are only a part of the embodiments of the invention, and not all embodiments of the invention. Other embodiments obtained by those skilled in the art based on the described embodiments of the invention without making creative contributions are within the protection scope of the present invention.

Ссылаясь на фиг. 1, варианты осуществления настоящего изобретения раскрывают многопольную систему мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, состоящую из испытательного устройства для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки 1, которое может осуществлять моделирование структуры и нагрузки на пласт породы, и дополнительно содержит: модуль мониторинга поля деформаций 2, модуль мониторинга поля смещений 3, модуль мониторинга температурного поля 4, модуль мониторинга геоэлектрического поля 5 и модуль мониторинга динамических сигналов 6 для обнаружения модели пласта породы. Каждый модуль мониторинга включает в себя элемент мониторинга, расположенный внутри или на поверхности модели пласта породы, и устройство сбора данных для приема сигналов мониторинга от элемента мониторинга; устройство сбора данных, соответствующее каждому модулю мониторинга, электрически соединено с 5 коммутаторами кольцевой сети 7, а 5 коммутаторов кольцевой сети 7 электрически соединены с модулем обработки/анализа данных 8.Referring to FIG. 1, embodiments of the present invention disclose a multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multi-dimensional load simulation, consisting of an intelligent multi-dimensional load simulation test apparatus 1, which can perform modeling of the structure and load of a rock formation, and further comprises: a field monitoring module deformation field 2, a displacement field monitoring module 3, a temperature field monitoring module 4, a geoelectric field monitoring module 5, and a dynamic signal monitoring module 6 for detecting a rock formation model. Each monitoring module includes a monitoring element located inside or on the surface of the rock formation model, and a data acquisition device for receiving monitoring signals from the monitoring element; the data collection device corresponding to each monitoring module is electrically connected to 5 switches of the ring network 7, and 5 switches of the ring network 7 are electrically connected to the data processing/analysis module 8.

Ссылаясь на фиг. 2-9, для взаимодействия с многопольной системой мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, предусмотренной настоящим изобретением, испытательное устройство для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки 1, предусмотренное в настоящем варианте осуществления, содержит:Referring to FIG. 2-9, for interfacing with the multi-field monitoring and analysis system for testing the intelligent multi-dimensional load simulation of the present invention, the intelligent multi-dimensional simulation load test apparatus 1 provided in the present embodiment comprises:

вертикальную раму модели 11, отличающуюся тем, что вертикальная рама модели 11 включает в себя основание 111 и четыре вертикальные стойки 112, вертикально закрепленные в четырех углах основания 111, соответственно; группа передних и задних перегородок 113, а также группа левых и правых перегородок 114, расположенные параллельно, соединены друг с другом с возможностью отсоединения между четырьмя вертикальными стойками 112; группа передних и задних перегородок 113, а также группа левых и правых перегородок 114 выполнены с образованием замкнутого пространства моделирования нагрузки с открытыми верхними и нижними сторонами; пространство моделирования нагрузки используется для построения модели пласта породы; множество групп труб квадратного сечения 115 проходят сквозь нижнюю часть группы передних и задних перегородок 113; в группе левых и правых перегородок 114 предусмотрены резервные отверстия 1141;a model 11 vertical frame, characterized in that the model 11 vertical frame includes a base 111 and four vertical posts 112 vertically fixed at four corners of the base 111, respectively; a group of front and rear baffles 113, as well as a group of left and right baffles 114 arranged in parallel, are detachably connected to each other between four vertical posts 112; the front and rear baffle group 113 and the left and right baffle group 114 are configured to form a closed load simulation space with open upper and lower sides; the load simulation space is used to build the rock formation model; a plurality of groups of square tubes 115 extend through the bottom of the group of front and rear baffles 113; reserve holes 1141 are provided in the group of left and right baffles 114;

верхнее устройство приложения нагрузки от давления масла 12, отличающееся тем, что, верхнее устройство приложения нагрузки от давления масла12 установлено на верхней открытой стороне пространства моделирования нагрузки с возможностью нагнетать давление сверху вниз внутри пространства моделирования нагрузки;an upper oil pressure load application device 12, characterized in that the upper oil pressure load application device 12 is installed on the upper open side of the load simulation space to pressurize from top to bottom within the load simulation space;

нижнее устройство приложения нагрузки от давления масла 13, отличающееся тем, что нижнее устройство приложения нагрузки от давления масла 13 установлено на нижней открытой стороне пространства моделирования нагрузки с возможностью нагнетать давление снизу вверх внутри пространства моделирования нагрузки;a lower oil pressure load application device 13, characterized in that the lower oil pressure load application device 13 is installed on the lower open side of the load simulation space to pressurize from bottom to top inside the load simulation space;

гидравлическую систему 14, отличающуюся тем, что гидравлическая система 14 расположена за пределами пространства моделирования нагрузки, соединена с верхним устройством приложения нагрузки от давления масла 12 и нижним устройством приложения нагрузки от давления масла 13 через масляный контур и используется для контроля давления, нагнетаемого верхним устройством приложения нагрузки от давления масла 12 и нижним устройством приложения нагрузки от давления масла 13;hydraulic system 14, characterized in that the hydraulic system 14 is located outside the load simulation space, is connected to the upper oil pressure load application device 12 and the lower oil pressure load application device 13 through an oil circuit and is used to control the pressure supplied by the upper application device oil pressure load 12 and lower oil pressure load application device 13;

устройство приложения нагрузки от водяного мешка 15, отличающееся тем, что устройство приложения нагрузки от водяного мешка 15 включает в себя один или несколько водяных мешков 151, расположенных внутри пространства моделирования нагрузки, и компонент регулирования давления 152, расположенный вне пространства моделирования нагрузки и соединенный с водяными мешками 151.a water bag load application device 15, characterized in that the water bag load application device 15 includes one or more water bags 151 located inside the load simulation space, and a pressure control component 152 located outside the load simulation space and connected to water bags 151.

В частности, две передние и задние балки 116 закреплены параллельно на верхних концах четырех вертикальных стоек 112, а между концами передней и задней балок 116 и верхних концов вертикальных стоек 112 закреплена усиливающая пластина 117. Вертикальная рама модели 11 образована стальными швеллерами, стальными уголками и стальными листами, соединенными сваркой.In particular, two front and rear beams 116 are fixed in parallel on the upper ends of the four vertical posts 112, and a reinforcing plate 117 is fixed between the ends of the front and rear beams 116 and the upper ends of the vertical posts 112. The vertical frame of model 11 is formed by steel channels, steel angles and steel sheets connected by welding.

В частности, верхнее устройство приложения нагрузки от давления масла 12 включает в себя верхнюю опорную пластину 121, группу верхних цилиндров 122 и верхние пластины для приложения усилия 123; верхняя опорная пластина 121 закреплена между двумя передней и задней балками 116; группа верхних цилиндров 122 включает в себя множество верхних цилиндров, расположенных на равном расстоянии друг от друга и закрепленных на верхней поверхности верхней опорной пластины 121 в продольном направлении верхней опорной пластины 121, при этом штоки верхних цилиндров проходят через верхнюю опорную пластину 121; количество верхних пластин для приложения усилия 123 совпадает с количеством верхних цилиндров, при этом множество верхних пластин для приложения усилия 123 прикреплены к концам штоков цилиндров и соединены друг с другом.Specifically, the upper oil pressure load application device 12 includes an upper support plate 121, an upper cylinder group 122, and upper force plates 123; the top support plate 121 is fixed between the two front and rear beams 116; the upper cylinder group 122 includes a plurality of upper cylinders equally spaced and fixed on the upper surface of the upper base plate 121 in the longitudinal direction of the upper base plate 121, with the rods of the upper cylinders passing through the upper base plate 121; the number of upper force plates 123 is the same as the number of upper cylinders, and a plurality of upper force plates 123 are attached to the ends of the cylinder rods and connected to each other.

В частности, нижнее устройство приложения нагрузки от давления масла 13 включает в себя нижнюю опорную пластину 131, группу нижних цилиндров 132, регулируемые опоры 133 и нижние пластины для приложения усилия 134; нижняя опорная пластина 131 закреплена на основании 111; группа нижних цилиндров 132 включает в себя множество нижних цилиндров, расположенных на равном расстоянии друг от друга и закрепленных на нижней поверхности нижней опорной пластины 131 в продольном направлении нижней опорной пластины 131, при этом штоки нижних цилиндров проходят через нижнюю опорную пластину 131; регулируемые опоры 133 прикреплены к концевым участкам корпусов нижних цилиндров и используются в качестве опоры на пол; количество нижних пластин для приложения усилия 134 совпадает с количеством нижних цилиндров, при этом нижние пластины для приложения усилия 134 соответственно прикреплены к концам штоков цилиндров и представляют собой пластины круглой формы.Specifically, the lower oil pressure load application device 13 includes a lower base plate 131, a lower cylinder group 132, adjustable feet 133, and lower force plates 134; the bottom support plate 131 is fixed to the base 111; the lower cylinder group 132 includes a plurality of lower cylinders equally spaced and fixed on the lower surface of the lower base plate 131 in the longitudinal direction of the lower base plate 131, with the rods of the lower cylinders passing through the lower base plate 131; adjustable feet 133 are attached to the end portions of the lower cylinder bodies and are used as a floor support; the number of lower force plates 134 is the same as the number of lower cylinders, and the lower force plates 134 are respectively attached to the ends of the cylinder rods and are circular plates.

В частности, линии подачи масла множества верхних цилиндров и множества нижних цилиндров соединяются параллельно друг с другом и затем подключаются к гидравлической системе 14.In particular, the oil supply lines of the plurality of upper cylinders and the plurality of lower cylinders are connected in parallel with each other and then connected to the hydraulic system 14.

В частности, гидравлическая система 14 включает в себя корпус цилиндра насосной станции 141, масляный резервуар 142 и первый двигатель 143, соединенные с корпусом цилиндра насосной станции 141; первый двигатель 143 подключен к шкафу электроуправления 144; верхняя часть корпуса цилиндра насосной станции 141 снабжена отверстием для впрыска масла 1411, соединенным с масляным резервуаром 142; корпус цилиндра насосной станции 141 дополнительно соединен с электромагнитным перепускным клапаном 1412 и электромагнитным реверсивным клапаном 1413, при этом электромагнитный реверсивный клапан 1413 может управлять возвратно-поступательным движением штоков группы верхних цилиндров 122 и группы нижних цилиндров 132; корпус цилиндра насосной станции 141 также соединен с двумя манометровыми клапанами 1414, манометром для измерения избыточного давления 1415 и манометром для насосной станции 1416, соединенными, соответственно, с двумя манометровыми клапанами 1414; масляный резервуар 142 установлен с ручкой регулировки манометра для измерения избыточного давления 1421, ручкой регулировки скорости перемещения пробы по трубе 1422 и ручкой регулировки общего давления 1423; масляный канал корпуса цилиндра насосной станции 141, соединенный с группой верхних цилиндров 122 или группой нижних цилиндров 132, представляет собой шланг высокого давления.Specifically, the hydraulic system 14 includes a pump station cylinder body 141, an oil reservoir 142, and a first motor 143 connected to the pump station cylinder body 141; the first motor 143 is connected to the electrical cabinet 144; the upper part of the cylinder body of the pumping station 141 is provided with an oil injection hole 1411 connected to the oil reservoir 142; the cylinder body of the pumping station 141 is further connected to the electromagnetic bypass valve 1412 and the electromagnetic reversing valve 1413, while the electromagnetic reversing valve 1413 can control the reciprocating movement of the rods of the upper cylinder group 122 and the lower cylinder group 132; the pump station cylinder body 141 is also connected to two pressure gauge valves 1414, an overpressure gauge 1415 and a pump station gauge 1416 connected respectively to two pressure gauge valves 1414; an oil reservoir 142 is installed with an overpressure gauge adjustment knob 1421, a tube speed adjustment knob 1422, and a total pressure adjustment knob 1423; the oil passage of the cylinder body of the pump station 141 connected to the upper cylinder group 122 or the lower cylinder group 132 is a high pressure hose.

В частности, резервные отверстия 1141 включают в себя резервные отверстия для кабеля и резервные отверстия для водяного мешка.Specifically, the spare holes 1141 include cable spare holes and water bag spare holes.

В частности, компонент регулирования давления 152 включает в себя нейлоновую трубу 1521, соединенную с водяными мешками 151. Нейлоновая труба 1521 проходит через резервные отверстия для водяного мешка и последовательно соединяется с первым соединителем 1522, манометром 1523, обратным клапаном 1524, вторым соединителем 1525 и загрузочным насосом 1526; загрузочный насос 1526 включает в себя корпус насоса 15261 и второй двигатель 15262, соединенный с корпусом насоса 15261; второй двигатель 15262 закреплен на основании двигателя 15263, а выпускное отверстие для воды корпуса насоса 15261 соединено со вторым соединителем 1525; водяной мешок 151 изготовлен из полиэтилена.In particular, the pressure control component 152 includes a nylon tube 1521 connected to the water bags 151. The nylon tube 1521 extends through the water bag reserve holes and connects in series with the first connector 1522, the pressure gauge 1523, the check valve 1524, the second connector 1525, and the loading pump 1526; the charging pump 1526 includes a pump housing 15261 and a second motor 15262 coupled to the pump housing 15261; the second motor 15262 is fixed to the base of the motor 15263, and the water outlet of the pump housing 15261 is connected to the second connector 1525; the water bag 151 is made of polyethylene.

В частности, группа передних и задних перегородок 113 и группа левых и правых перегородок 114 соединены с вертикальными стойками 112 болтами.Specifically, the front and rear baffle group 113 and the left and right baffle group 114 are bolted to the uprights 112.

В частности, группа передних и задних перегородок 113 и группа левых и правых перегородок 114 снабжены множеством смотровых окон 118.In particular, the front and rear baffle group 113 and the left and right baffle group 114 are provided with a plurality of viewing windows 118.

После сборки вертикальной рамы модели 11, верхнего устройства приложения нагрузки от давления масла 12, нижнего устройства приложения нагрузки от давления масла 13, гидравлической системы 14 и устройства приложения нагрузки от водяного мешка 15, для изменения давления и объема моделируемого пласта используется критерии подобия. Каждый моделируемый пласт подбирается в соответствии с определенным критерием подобия, и подобранные материалы укладываются слоями в пространстве моделирования нагрузки вертикальной рамы модели 11. Во время процесса укладки устройство приложения нагрузки от водяного мешка 15 и различные сенсорные блоки синхронно размещаются в соответствующие позиции внутри пространства моделирования нагрузки. После укладки слои в модели уплотняются с помощью верхнего устройства приложения нагрузки от давления масла 12 и нижнего устройства приложения нагрузки от давления масла 13. Начальное приложенное усилие цилиндра преобразуется в соответствии с фактической глубиной залегания и модулем объемной упругости пласта, а давление воды в водяном мешке 151 соответствует фактическому давлению замкнутого водоносного пласта.After assembling the model vertical frame 11, the upper oil pressure loader 12, the lower oil pressure loader 13, the hydraulic system 14, and the water bag loader 15, similarity criteria are used to change the pressure and volume of the simulated reservoir. Each simulated formation is selected according to a certain similarity criterion, and the selected materials are stacked in layers in the load simulation space of the vertical frame of the model 11. During the laying process, the water bag load application device 15 and various sensor units are synchronously placed in their respective positions within the load simulation space. After laying, the layers in the model are compacted by the upper oil pressure loader 12 and the lower oil pressure loader 13. The initial applied cylinder force is converted according to the actual depth and the formation bulk modulus, and the water pressure in the water bag 151 corresponds to the actual pressure of the closed aquifer.

Ссылаясь на фиг. 1, в настоящем варианте осуществления дополнительно уточняются структуры модуля мониторинга поля деформаций 2, модуля мониторинга поля смещений 3, модуля мониторинга температурного поля 4, модуля мониторинга геоэлектрического поля 5 и модуля мониторинга динамических сигналов 6:Referring to FIG. 1, in the present embodiment, the structures of the deformation field monitoring module 2, the displacement field monitoring module 3, the temperature field monitoring module 4, the geoelectric field monitoring module 5, and the dynamic signal monitoring module 6 are further specified:

Модуль мониторинга поля деформаций 2 включает в себя тензометрический датчик точечного типа 21, распределенное волокно деформации 22 и первый датчик с волоконной решеткой 23, встроенные в модель пласта породы; тензометрический датчик точечного типа 21 электрически соединен с тензометрическим датчиком динамической деформации 24 через линию связи; распределенное волокно деформации 22 электрически соединено с распределенным волоконным тензометром 25 через линию связи; первый датчик с волоконной решеткой 23 электрически соединен с тензометром с волоконной решеткой 26 через линию связи.The strain field monitoring module 2 includes a point-type strain gauge 21, a distributed strain fiber 22, and a first fiber grating gauge 23 built into the rock formation model; the point-type strain gauge 21 is electrically connected to the dynamic strain gauge 24 via a communication line; the distributed warp fiber 22 is electrically connected to the distributed fiber strain gauge 25 via a communication line; the first fiber grating sensor 23 is electrically connected to the fiber grating strain gauge 26 via a communication line.

Модуль мониторинга поля смещений 3 включает в себя измеритель смещений 31, встроенный в модель пласта породы, и индикатор с круговой шкалой 32, расположенный в верхней части модели пласта породы; измеритель смещений 31 электрически соединен с тестером с волоконной решеткой 33 через линию связи; индикатор с круговой шкалой 32 электрически соединен с безбумажным регистратором 34 через линию связи.The displacement field monitoring module 3 includes a displacement meter 31 built into the rock model and a dial indicator 32 located at the top of the rock model; the displacement meter 31 is electrically connected to the fiber grating tester 33 via a communication line; the dial indicator 32 is electrically connected to the paperless recorder 34 via a communication line.

Модуль мониторинга температурного поля 4 включает в себя оптический кабель с распределенной температурой 41, встроенный в модель пласта породы, и второй датчик с волоконной решеткой 42; оптический кабель с распределенной температурой 41 электрически соединен с тестовым узлом ROTDR 43 через линию связи; второй датчик с волоконной решеткой 42 электрически соединен с прибором для измерения температуры с волоконной решеткой 44 через линию связи.The temperature field monitoring module 4 includes a temperature distributed optical cable 41 embedded in the reservoir model and a second fiber grating sensor 42; the temperature-distributed optical cable 41 is electrically connected to the ROTDR test node 43 via a communication line; the second fiber grating sensor 42 is electrically connected to the fiber grating temperature measuring instrument 44 via a communication line.

Модуль мониторинга геоэлектрического поля 5 включает в себя микроэлектрод 51, встроенный в модель пласта породы; микроэлектрод 51 электрически соединен с параллельным электрическим тестовым узлом 52 через линию связи.The geoelectric field monitoring module 5 includes a microelectrode 51 embedded in a rock formation model; the microelectrode 51 is electrically connected to the parallel electrical test node 52 via a communication line.

Модуль мониторинга динамических сигналов 6 включает в себя однокомпонентный датчик ускорения 61 и трехкомпонентный датчик ускорения 62, расположенные на верхней части модели пласта породы; однокомпонентный датчик ускорения 61 и трехкомпонентный датчик ускорения 62 соединены с тестером динамических сигналов 63 через линию связи.The dynamic signal monitoring module 6 includes a one-component acceleration sensor 61 and a three-component acceleration sensor 62 located on top of the reservoir model; the one-component acceleration sensor 61 and the three-component acceleration sensor 62 are connected to the dynamic signal tester 63 via a communication line.

Все кабели в настоящем варианте осуществления проходят через резервные отверстия для кабеля.All cables in the present embodiment pass through spare cable openings.

Для дальнейшей оптимизации вышеупомянутого технического решения модуль обработки/анализа данных 8 содержит локальную сеть 81; локальная сеть 81 электрически соединена с 5 коммутаторами кольцевой сети 7 через коммутатор оптического порта 82; локальная сеть 81 электрически соединена с 5 системными серверами 83, соответствующими каждому модулю мониторинга; 5 системных серверов 83 электрически соединены с 5 терминалами ПК 84, соответственно.To further optimize the above technical solution, the data processing/analysis module 8 includes a local area network 81; the local area network 81 is electrically connected to the 5 switches of the ring network 7 via the optical port switch 82; the local network 81 is electrically connected to 5 system servers 83 corresponding to each monitoring module; 5 system servers 83 are electrically connected to 5 PC terminals 84, respectively.

Для дальнейшей оптимизации вышеупомянутого технического решения модуль обработки/анализа данных 8 дополнительно содержит устройство дистанционного мониторинга 87, подключенное через Интернет 85 или сеть 5G 86.To further optimize the above technical solution, the data processing/analysis module 8 further comprises a remote monitoring device 87 connected via the Internet 85 or a 5G network 86.

Для дальнейшей оптимизации вышеупомянутого технического решения модуль обработки/анализа данных 8 дополнительно содержит принтер 88, подключенный к локальной сети 81.To further optimize the above technical solution, the data processing/analysis module 8 further comprises a printer 88 connected to the local network 81.

Для дальнейшей оптимизации вышеупомянутого технического решения модуль обработки/анализа данных 8 дополнительно содержит блок мониторинга динамичного развития; блок мониторинга динамичного развития содержит комнату мониторинга и экран мониторинга динамичного развития, расположенный в комнате мониторинга и электрически соединенный с локальной сетью 81.To further optimize the above technical solution, the data processing/analysis module 8 further comprises a dynamic development monitoring unit; the dynamic development monitoring unit comprises a monitoring room and a dynamic development monitoring screen located in the monitoring room and electrically connected to the local network 81.

Группы труб квадратного сечения 115 изображены для имитации выемки угольного пласта. Через 30 минут после начала выемки устройства сбора данных системы используются для тестирования поля деформаций, поля смещений, температурного поля, геоэлектрического поля и динамических сигналов, соответственно.Groups of square pipes 115 are depicted to simulate the excavation of a coal seam. 30 minutes after the start of excavation, the data acquisition devices of the systems are used to test the strain field, displacement field, temperature field, geoelectric field, and dynamic signals, respectively.

После того, как вышеуказанная многопольная система сбора данных собрана, автоматический мониторинг реализуется на основе промышленного Ethernet, коммутаторов кольцевой сети 7, коммутатора оптического порта 82 и локальной сети 81. Сначала персонал по проведению испытаний управляет многопольной системой сбора данных для синхронного сбора данных путем выдачи инструкций. После завершения сбора данных данные каждого поля передаются на системный сервер 83 каждого поля через коммутаторы кольцевой сети 7 и коммутатор оптического порта 82, затем передаются на терминал ПК 84 каждого поля для обработки и анализа данных каждого поля с помощью соответствующего программного обеспечения для обработки данных и отправляются на устройство дистанционного мониторинга 87 через средства связи, такие как Интернет 85 или сеть 5G 86. При необходимости принтер 88 можно использовать для отображения результатов данных каждого поля на бумаге.After the above multi-pole data acquisition system is assembled, automatic monitoring is realized based on industrial Ethernet, ring network switches 7, optical port switch 82, and LAN 81. . After the data collection is completed, the data of each field is transmitted to the system server 83 of each field through the ring network switches 7 and the optical port switch 82, then transmitted to the PC terminal 84 of each field to process and analyze the data of each field with the corresponding data processing software, and sent to the remote monitoring device 87 via communication means such as the Internet 85 or 5G network 86. If necessary, the printer 88 can be used to display the results of each field data on paper.

Блок мониторинга динамичного развития: в сочетании с характеристиками изменения многопольных данных поля деформаций, поля смещений, температурного поля, геоэлектрического поля и сигналов вибрации в модели пласта породы можно анализировать и оценивать особенности деформации и разрушения и правила развития моделируемых пластов пород в двумерной или трехмерной модели. После обработки и анализа данных, собранных вышеупомянутыми пятью типами модулей мониторинга, данные передаются в комнату мониторинга через средства связи, такие как локальная сеть 81, и особенности развития деформации и разрушения пласта породы динамически отображаются на экране мониторинга динамичного развития в режиме реального времени.Dynamic Development Monitoring Block: Combined with the multifield data change characteristics of the deformation field, displacement field, temperature field, geoelectric field, and vibration signals in the rock formation model, it is possible to analyze and evaluate the deformation and failure features and development rules of the simulated rock formations in the 2D or 3D model. After processing and analyzing the data collected by the above five types of monitoring modules, the data is transmitted to the monitoring room through a communication means such as a local area network 81, and the development features of the deformation and fracture of the rock formation are dynamically displayed on the dynamic development monitoring screen in real time.

Каждый вариант осуществления настоящего изобретения описан последовательно. Объяснение сфокусировано на отличии каждого варианта осуществления. Для каждого варианта осуществления могут указываться одинаковые и похожие части различных вариантов осуществления. Описание устройства, раскрытого в вариантах осуществления, упрощено, поскольку устройство соответствует способу, раскрытому в вариантах осуществления. См. описание соответствующей части способа.Each embodiment of the present invention is described sequentially. The explanation is focused on the difference of each embodiment. For each embodiment, the same and similar parts of the various embodiments may be indicated. The description of the device disclosed in the embodiments is simplified because the device corresponds to the method disclosed in the embodiments. See the description of the relevant part of the method.

Приведенное выше описание раскрытых вариантов осуществления позволяет специалистам в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Многие модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники. Общий принцип, определенный в данном документе, может быть реализован в других вариантах осуществления без отклонения от сущности или объема настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, указанными в данном описании, но соответствует широкому объему, согласующемуся с принципом и новыми признаками, раскрытыми в настоящем документе.The above description of the disclosed embodiments enables those skilled in the art to make or use the present invention. Many modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art. The general principle defined herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit or scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments set forth in this specification, but falls within a broad scope consistent with the principle and novel features disclosed herein.

Claims (10)

1. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки, включающая в себя испытательное устройство для интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки (1), выполненное с возможностью моделирования структуры и нагрузки пласта горных пород и содержащее модуль мониторинга поля деформаций (2), модуль мониторинга поля смещений (3), модуль мониторинга температурного поля (4), модуль мониторинга геоэлектрического поля (5) и модуль мониторинга динамических сигналов (6) для обнаружения модели пласта породы, при этом каждый модуль мониторинга содержит элемент мониторинга, расположенный внутри или на поверхности модели пласта породы, и устройство сбора данных для приема сигналов мониторинга от элемента мониторинга; устройство сбора данных, соответствующее каждому модулю мониторинга, электрически соединено с пятью коммутаторами кольцевой сети (7), электрически соединенных с модулем обработки/анализа данных (8).1. A multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation, including an intelligent multidimensional load simulation test device (1), configured to model the structure and load of a rock formation and containing a deformation field monitoring module (2), a displacement field monitoring module (3), a temperature field monitoring module (4), a geoelectric field monitoring module (5), and a dynamic signal monitoring module (6) for detecting a rock formation model, with each monitoring module containing a monitoring element located inside or on the surface of the rock formation model, and a data acquisition device for receiving monitoring signals from the monitoring element; the data collection device corresponding to each monitoring module is electrically connected to five ring network switches (7) electrically connected to the data processing/analysis module (8). 2. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.1, отличающаяся тем, что модуль мониторинга поля деформаций (2) содержит тензометрический датчик точечного типа (21), встроенный в модель пласта породы, распределенное волокно деформации (22) и первый датчик с волоконной решеткой (23); тензометрический датчик точечного типа (21) электрически соединен с тензометрическим датчиком динамической деформации (24) через линию связи; распределенное волокно деформации (22) электрически соединено с распределенным волоконным тензометром (25) через линию связи; и первый датчик с волоконной решеткой (23) электрически соединен с тензометром с волоконной решеткой (26) через линию связи.2. A multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 1, characterized in that the deformation field monitoring module (2) contains a point-type strain gauge (21) built into the rock formation model, a distributed deformation fiber (22 ) and the first fiber grating sensor (23); strain gauge point type (21) is electrically connected to the strain gauge dynamic deformation (24) through the communication line; the distributed strain fiber (22) is electrically connected to the distributed fiber strain gauge (25) via a communication line; and the first fiber grating sensor (23) is electrically connected to the fiber grating strain gauge (26) via a communication line. 3. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.1, отличающаяся тем, что модуль мониторинга поля смещений (3) содержит измеритель смещений (31), встроенный в модель пласта породы, и индикатор с круговой шкалой (32), расположенный в верхней части модели пласта породы; измеритель смещений (31) электрически соединен с тестером с волоконной решеткой (33) через линию связи; индикатор с круговой шкалой (32) электрически соединен с безбумажным регистратором (34) через линию связи.3. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 1, characterized in that the displacement field monitoring module (3) contains a displacement meter (31) built into the rock formation model, and a dial indicator (32 ) located at the top of the rock formation model; the displacement meter (31) is electrically connected to the fiber grating tester (33) via a communication line; the dial indicator (32) is electrically connected to the paperless recorder (34) via a communication line. 4. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.1, отличающаяся тем, что модуль мониторинга температурного поля (4) содержит оптический кабель с распределенной температурой (41), встроенный в модель пласта породы, и второй датчик с волоконной решеткой (42); оптический кабель с распределенной температурой (41) электрически соединен с тестовым узлом ROTDR (43) через линию связи; второй датчик с волоконной решеткой (42) электрически соединен с прибором для измерения температуры с волоконной решеткой (44) через линию связи.4. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 1, characterized in that the temperature field monitoring module (4) contains an optical cable with a distributed temperature (41) embedded in the rock formation model, and a second sensor with fiber grating (42); the temperature-distributed optical cable (41) is electrically connected to the ROTDR test node (43) via a communication line; the second fiber grating sensor (42) is electrically connected to the fiber grating temperature measuring instrument (44) via a communication line. 5. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.1, отличающаяся тем, что модуль мониторинга геоэлектрического поля (5) содержит микроэлектрод (51), встроенный в модель пласта породы; микроэлектрод (51) электрически соединен с параллельным электрическим тестовым узлом (52) через линию связи.5. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 1, characterized in that the geoelectric field monitoring module (5) contains a microelectrode (51) embedded in the rock formation model; the microelectrode (51) is electrically connected to the parallel electrical test node (52) via a communication line. 6. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.1, отличающаяся тем, что модуль мониторинга динамических сигналов (6) содержит однокомпонентный датчик ускорения (61) и трехкомпонентный датчик ускорения (62), расположенные на верхней части модели пласта породы; однокомпонентный датчик ускорения (61) и трехкомпонентный датчик ускорения (62) электрически соединены с тестером динамических сигналов (63) через линию связи.6. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 1, characterized in that the dynamic signal monitoring module (6) contains a single-component acceleration sensor (61) and a three-component acceleration sensor (62) located on the top of the model rock layer; the one-component acceleration sensor (61) and the three-component acceleration sensor (62) are electrically connected to the dynamic signal tester (63) via a communication line. 7. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что модуль обработки/анализа данных (8) содержит локальную сеть (81); локальная сеть (81) электрически соединена с пятью коммутаторами кольцевой сети (7) через коммутатор оптического порта (82); локальная сеть (81) электрически соединена с пятью системными серверами (83), соответствующими каждому модулю мониторинга; пять системных серверов (83) электрически соединены с пятью терминалами ПК (84) соответственно.7. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the data processing/analysis module (8) contains a local network (81); the local area network (81) is electrically connected to the five switches of the ring network (7) through the optical port switch (82); the local area network (81) is electrically connected to five system servers (83) corresponding to each monitoring module; five system servers (83) are electrically connected to five PC terminals (84), respectively. 8. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.7, отличающаяся тем, что модуль обработки/анализа данных (8) дополнительно содержит устройство дистанционного мониторинга (87), подключенное через Интернет (85) или подключенное через сеть 5G (86).8. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 7, characterized in that the data processing/analysis module (8) further comprises a remote monitoring device (87) connected via the Internet (85) or connected via a network 5G (86). 9. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.7, отличающаяся тем, что модуль обработки/анализа данных (8) дополнительно содержит принтер (88), подключенный к локальной сети (81).9. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 7, characterized in that the data processing/analysis module (8) further comprises a printer (88) connected to a local network (81). 10. Многопольная система мониторинга и анализа для тестирования интеллектуального многомерного имитационного моделирования нагрузки по п.7, отличающаяся тем, что модуль обработки/анализа данных (8) дополнительно содержит блок мониторинга динамичного развития; блок мониторинга динамичного развития содержит комнату мониторинга и экран мониторинга динамичного развития, расположенный в комнате мониторинга и электрически соединенный с локальной сетью (81).10. Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation according to claim 7, characterized in that the data processing/analysis module (8) further comprises a dynamic development monitoring unit; the dynamic development monitoring unit comprises a monitoring room and a dynamic development monitoring screen located in the monitoring room and electrically connected to the local network (81).
RU2021128055A 2021-08-30 2021-09-24 Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation RU2774053C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111006302.6 2021-08-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2774053C1 true RU2774053C1 (en) 2022-06-14

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116125860A (en) * 2022-12-12 2023-05-16 河海大学 High-speed railway road multiple-site control and monitoring system and method in plateau frozen soil area

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2331089C2 (en) * 2002-12-23 2008-08-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Methods of identification of bed and well parametres by means of tomography of fresnel volume
RU2503065C1 (en) * 2009-11-03 2013-12-27 Чэнду Есимтек Петролеум Эквипмент Симьюлейшн Текнолоджи Эксплоитейшн Ко., Лтд. Distributed system of drilling simulation modelling
CN203798679U (en) * 2014-03-01 2014-08-27 安徽理工大学 Measuring device for simulating coal seam hydro-fracture to induce surrounding rock stress changes
CN107942380A (en) * 2017-10-23 2018-04-20 太原理工大学 A kind of numerical simulation method for considering caving zone goaf
CN109488281A (en) * 2018-12-19 2019-03-19 山东科技大学 A kind of interior overlying strata separation layer deformation detection device and its evaluation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2331089C2 (en) * 2002-12-23 2008-08-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Methods of identification of bed and well parametres by means of tomography of fresnel volume
RU2503065C1 (en) * 2009-11-03 2013-12-27 Чэнду Есимтек Петролеум Эквипмент Симьюлейшн Текнолоджи Эксплоитейшн Ко., Лтд. Distributed system of drilling simulation modelling
CN203798679U (en) * 2014-03-01 2014-08-27 安徽理工大学 Measuring device for simulating coal seam hydro-fracture to induce surrounding rock stress changes
CN107942380A (en) * 2017-10-23 2018-04-20 太原理工大学 A kind of numerical simulation method for considering caving zone goaf
CN109488281A (en) * 2018-12-19 2019-03-19 山东科技大学 A kind of interior overlying strata separation layer deformation detection device and its evaluation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116125860A (en) * 2022-12-12 2023-05-16 河海大学 High-speed railway road multiple-site control and monitoring system and method in plateau frozen soil area

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108982810A (en) A kind of dynamic response the reconstruction of time and space device
CN102721604B (en) Method for physical simulation test of stability of deep tunnel surrounding rock
CN107796646A (en) Simulate the experimental rig and test method of deep-lying tunnel Blasting Excavation off-load
Li et al. A new mini-grating absolute displacement measuring system for static and dynamic geomechanical model tests
CN103953074A (en) Open tubular pile hammering penetration and static load simulation experiment device and method
CN110554169A (en) tunnel excavation process simulation test device and method
CN110210149B (en) System and method for acquiring dynamic response information of stress and strain in road
CN103616011A (en) Automatic remote monitoring system for underground engineering deformation
CN207215587U (en) A kind of adjustable Rock And Soil of lateral spacing condition vertically compresses ancillary test device
CN105444731A (en) Roadbed deformation monitoring model device under traffic load and experimental method
CN105258829A (en) Underground engineering model test internal space stress measuring device and method
CN106989995A (en) A kind of adjustable Rock And Soil of lateral spacing condition vertically compresses ancillary test device
CN105180795A (en) Rock and soil mass deformation measurement method and instrument system based on deviation survey and Hall effect
Dyskin et al. Computational monitoring in real time: review of methods and applications
CN105604104A (en) Experiment model and method for simulating differential settlement of foundation based on air bag method
CN107144256A (en) A kind of 3 D deformation measurement apparatus and system
RU2774053C1 (en) Multi-field monitoring and analysis system for testing intelligent multidimensional load simulation
CN110487634A (en) The System and method for of core strain, resistivity DCO detailed checkout under a kind of stress state
Tan et al. Observation of hydraulic fracture morphology for laboratory experiments by using multiple methods
CN113777272B (en) Multi-field source monitoring and analyzing system for intelligent loading multi-dimensional similarity model test
CN113917562A (en) Macro-micro structure representation and three-dimensional space construction method and device for deep-buried soft interlayer
CN210690242U (en) System for meticulous test of rock core strain, resistivity under loading state
CN106872275A (en) A kind of simple three-dimensional loading and unloading device and its detection method
Çelebi et al. Seismic soil response of scaled geotechnical test model on small shaking table
CN110261132A (en) A kind of simulation system and method measuring vehicle-bridge system dynamic response