一种非开挖水平定向钻机的钻探参数远程监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及钻探系统技术领域，特别是一种非开挖水平定向钻机的钻探参数远程监测系统。


背景技术：

2.水平定向钻探是地质调查和市政管道建设工作最直接的技术手段，智能化、自动化、信息化是现今水平定向钻探技术的发展方向。水平定向钻探又是一门系统工程，在地底环境下看不见摸不着，其难度大、风险高、隐蔽性强，其工作对象又是几乎完全未知、复杂结构的地层结构。为保证钻探工程科学有序的进行，减少定向钻进工程的盲目性，对定向钻机参数的实时、远程监控必不可少，而且，定向钻进中遇到的复杂工况的识别与钻进故障的实时诊断也相当重要。钻进过程中易发生复杂情况甚至造成严重的事故，例如卡钻、钻头脱落、钻孔坍塌等，造成严重经济损失。本实用新型开发了一套适用于水平定向钻机的智能化远程监测系统，可以极大的提高钻探过程的智能化程度，是钻机安全运行的重要保障。


技术实现要素：

3.有鉴于此，为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型开发了一套适用于水平定向钻机的智能化远程监测系统，可以极大的提高钻探过程的智能化程度，是钻机安全运行的重要保障。
4.本实用新型提供一种非开挖水平定向钻机的钻探参数远程监测系统，其包括：钻场作业过程视频监控、数据采集单元、钻探参数远程监测软件和信号采集处理主机，所述信号采集主机包括软件系统，所述软件系统使所述信号采集处理主机实现与所述数据采集单元、所述钻场作业过程视频监控和所述钻探参数远程监测软件的数据传输；
5.所述钻场作业过程视频监控用于实现钻进过程的可视化监控，并将监控的数据传输至所述信号采集处理主机；
6.所述数据采集单元用于采集远程控制操控台上安装的功能开关、手柄、旋钮发出的多路开关量和模拟量，并将采集的信息传输至所述信号采集处理主机；
7.所述信号采集处理主机负责将接收到的信息数据进行处理分析，并将处理分析后的结果传输至所述钻探参数远程监测软件；
8.所述钻探参数远程监测软件用于接收所述信号采集处理主机传输的数据并进行处理和监测，以供用户进行现场数据的查看和分析，监测和指导现场施工。
9.可选的，所述数据采集单元是一种高速多通道数据采集单元。
10.可选的，所述钻探参数远程监测软件包括分别与所述信号采集处理主机连接的开机画面，数据处理、存储与管理，数据、图形、视频显示，钻进数据图表分析，系统设置模块，近距离无线传输，远程传输监控。
11.可选的，所述软件系统包括数据通讯模块、数据存储管理模块、钻进参数图形显示模块、钻进数据图表分析模块、视频显示模块和系统设置模块；
12.所述数据通讯模块，用于所述软件系统分别与所述数据采集单元、所述钻场作业过程视频监控和所述钻探参数远程监测软件之间的通讯；
13.所述数据存储管理模块，用于实时数据管理和历史数据管理；
14.所述钻进参数图形显示模块用于数据曲线显示和数据调用对比分析；
15.所述钻进数据图表分析模块用于平面图绘制和剖面图绘制；
16.所述视频显示模块，用于多场景实时显示；
17.所述系统设置模块，用于实时参数设置、传感器系数设置、图形显示设置、视频显示设置和远程传输设置。
18.可选的，所述实时数据管理包括数据保存、实时数据表格显示和工况判断与报警显示；所述历史数据管理包括历史数据装载和数据导出。
19.可选的，所述数据采集单元包括孔口钻进参数数据采集单元和传感器，所述传感器包括压力传感器和温度传感器。
20.可选的，所述数据采集单元包括孔口钻进参数数据采集单元采集的数据包括钻孔轨迹参数、钻进参数和视频信息。
21.可选的，所述数据存储管理模块采用多叉树数据文件进行存储；所述钻孔轨迹参数以孔深为基础进行储存，所述钻进参数和所述视频信息以施工时间为基础进行管理。
22.可选的，所述视频显示模块根据网络环境选择传输码率、视频传输协议以及压缩算法。
23.可选的，所述钻孔轨迹参数和实时的所述钻进参数的数据显示模块通过建立定向钻孔空间轨迹模型，将相邻测点依次采用直线连接构成空间折线，相邻测点间的直线的倾角和方位角分别等于两个测点倾角和方位角的平均值，采用均角全距法，推导得到利用基础参数获得钻孔轨迹具体参数的计算公式。
24.由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：本实用新型开发了一套适用于水平定向钻机的智能化远程监测系统，可以极大的提高钻探过程的智能化程度，是钻机安全运行的重要保障。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型实施例提供的系统结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例提供的软件系统示意图。
具体实施方式
28.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的
要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.下面结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
30.参考图1和图2，本实用新型实施例提供一种非开挖水平定向钻机的钻探参数远程监测系统，其包括：钻场作业过程视频监控、数据采集单元、钻探参数远程监测软件和信号采集处理主机，信号采集主机包括软件系统，软件系统使信号采集处理主机实现与数据采集单元、钻场作业过程视频监控和钻探参数远程监测软件的数据传输；
31.钻场作业过程视频监控用于实现钻进过程的可视化监控，并将监控的数据传输至信号采集处理主机；
32.数据采集单元用于采集远程控制操控台上安装的功能开关、手柄、旋钮发出的多路开关量和模拟量，并将采集的信息传输至信号采集处理主机；
33.信号采集处理主机负责将接收到的信息数据进行处理分析，并将处理分析后的结果传输至钻探参数远程监测软件；
34.钻探参数远程监测软件用于接收信号采集处理主机传输的数据并进行处理和监测，以供用户进行现场数据的查看和分析，监测和指导现场施工。
35.在本实施例中，选择electron作为基础开发框架，electron作为一款热门的windows桌面应用开发软件，可以满足对于数据采集和展示的功能开发需求。同时由于集成了node，具有强大的文件读写功能。数据传输难点是确保数据传输的有效性。那么根据electron提供的强大的文件系统，可以选择在工作环境不佳的情况下，将数据以本地文件或者日志的形式保存，这样既可以方便本地的数据导出，也可以在网络环境稳定在做数据的上传。
36.由野外现场单机版数据采集处理主机采集的数据，通过4g无线传输或网络有线传输方式上传到后方总部服务器；服务端钻探数据监测处理软件昼夜运行，并实时接收保存现场发送来的数据。各地用户根据服务器给定的使用权限，通过启动“客户端软件”在权限许可的情况下访问服务端，实现现场数据的查看和分析，监测和指导现场施工。
37.可选的，数据采集单元是一种高速多通道数据采集单元。
38.可选的，钻探参数远程监测软件包括分别与信号采集处理主机连接的开机画面，数据处理、存储与管理，数据、图形、视频显示，钻进数据图表分析，系统设置模块，近距离无线传输，远程传输监控。
39.可选的，软件系统包括数据通讯模块、数据存储管理模块、钻进参数图形显示模块、钻进数据图表分析模块、视频显示模块和系统设置模块；
40.数据通讯模块，用于软件系统分别与数据采集单元、钻场作业过程视频监控和钻探参数远程监测软件之间的通讯；
41.数据存储管理模块，用于实时数据管理和历史数据管理；
42.钻进参数图形显示模块用于数据曲线显示和数据调用对比分析；
43.钻进数据图表分析模块用于平面图绘制和剖面图绘制；
44.视频显示模块，用于多场景实时显示；
45.系统设置模块，用于实时参数设置、传感器系数设置、图形显示设置、视频显示设置和远程传输设置。
46.在本实施例中，服务器端采用node+mongodb的技术组合。由于数据可能存在重复和污染，在分析展示需要做清洗和整理，mongodb作为流行的非关系型数据库，高度契合软件工作的需求。系统采集处理的数据可分为钻孔轨迹参数、钻进参数和视频信息3类，根据不同的数据类别和特征搭建数据库，采用多叉树数据文件进行存储，其中钻孔轨迹参数以孔深为基础进行储存，钻进参数和视频信息以施工时间为基础进行管理。减少单个文件大小，以提升数据加载和处理效率。
47.可选的，实时数据管理包括数据保存、实时数据表格显示和工况判断与报警显示；历史数据管理包括历史数据装载和数据导出。
48.可选的，数据采集单元包括孔口钻进参数数据采集单元和传感器，传感器包括压力传感器和温度传感器。
49.可选的，视频显示模块根据网络环境选择传输码率、视频传输协议以及压缩算法。
50.可选的，钻孔轨迹参数和实时的钻进参数的数据显示模块通过建立定向钻孔空间轨迹模型，将相邻测点依次采用直线连接构成空间折线，相邻测点间的直线的倾角和方位角分别等于两个测点倾角和方位角的平均值，采用均角全距法，推导得到利用基础参数获得钻孔轨迹具体参数的计算公式。
51.以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。