用于锚杆钻机的数据采集系统的制作方法

本公开涉及工程隧道领域，具体地，涉及一种用于锚杆钻机的数据采集系统。

背景技术：

锚杆钻机主要用于岩土锚杆，路基、边坡治理，地下深基坑支挡，隧洞围岩稳定，预防滑坡等灾害整治，地下工程支护及高层建筑地基处理等。它在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面有着十分突出的优越性。现阶段，大多是人工手动记录锚杆钻机的作业数据，不仅无法保证的数据的可靠性，而且费时费力、工作效率低下。此外，人工手动记录的作业数据不便于保存、也不便于日后查阅和工程质量追溯。

技术实现要素：

为了解决相关技术中存在的问题，本公开提供一种用于锚杆钻机的数据采集系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种用于锚杆钻机的数据采集系统，所述系统包括：

数据采集模块，处理器，存储装置以及触控显示装置；

所述数据采集模块，用于采集锚杆钻机的作业状态参数，其中，所述作业状态参数包括所述锚杆钻机的钻孔位置、钻孔角度，所述数据采集模块包括激光反射器和自动跟踪式测量仪，且所述自动跟踪式测量仪用于跟踪所述激光反射器，以采集所述钻孔位置、所述钻孔角度；

所述处理器，分别与所述数据采集模块、所述存储装置以及所述触控显示装置连接，用于收集所述数据采集模块采集到的所述作业状态参数，将所述作业状态参数保存至所述存储装置中，并通过所述触控显示装置显示所述作业状态参数，以及监测所述锚杆钻机的作业状态，并在监测到所述作业状态异常时，进行异常告警。

可选地，所述自动跟踪式测量仪包括以下中的一者：激光全站仪、激光跟踪仪。

可选地，所述作业状态参数还包括所述锚杆钻机的钻速以及钻孔深度；

所述数据采集模块还包括：

钻速传感器，设置在所述锚杆钻机的动力头上，与所述处理器连接，用于采集所述钻速；

位置传感器，设置在所述锚杆钻机的钻铤的表面，与所述处理器连接，用于采集所述钻孔深度。

可选地，所述作业状态参数还包括所述锚杆钻机的作业监控图像；

所述数据采集模块还包括：

图像采集装置，与所述处理器连接，用于采集所述作业监控图像；

所述处理器通过视频输出接口和/或音频输出接口与所述触控显示装置连接。

可选地，所述作业状态参数还包括所述锚杆钻机在预设时段内安装的锚杆数量；

所述数据采集模块还包括：

计数器，与所述处理器连接，用于对所述锚杆数量进行计数。

可选地，所述作业状态参数还包括所述锚杆钻机的位置信息；

所述数据采集模块还包括：

定位模块，设置在所述锚杆钻机上，与所述处理器连接，用于采集所述位置信息。

可选地，所述作业状态参数还包括所述锚杆钻机的动力头的输出扭矩以及推进装置的推进力；

所述数据采集模块还包括：

扭矩传感器，设置在所述锚杆钻机的动力头上，与所述处理器连接，用于采集所述锚杆钻机的动力头的输出扭矩；

推进力传感器，设置在所述锚杆钻机的推进装置上，与所述处理器连接，用于采集所述推进装置的推进力。

可选地，所述作业状态参数还包括所述锚杆钻机执行排渣操作时的工作水压；

所述数据采集模块还包括：

水压传感器，设置在所述锚杆钻机的供水系统管路上，与所述处理器连接，用于采集所述工作水压。

可选地，所述存储装置上设置有通用串行接口；

所述处理器通过RS232串口或RS485串口与所述数据采集模块连接；

所述处理器包括WIFI模块和/或RJ45接口。

可选地，所述触控显示装置包括以下中的一者：人机界面、智能终端。

通过上述技术方案，处理器可以将数据采集模块采集到的锚杆钻机的作业状态参数显示在触控显示装置中，这样，操作人员通过触控显示装置即可随时查看锚杆钻机的作业状态。并且，上述处理器还可以将数据采集模块采集到的锚杆钻机的作业状态参数保存至存储装置中，由此，可以自动、实时地记录锚杆钻机的作业状态参数，便于保存、日后查阅和工程质量追溯，从而有效地解决了作业数据依靠人工记录导致的效率低下、可溯源性差、数据可靠性差的问题。此外，上述处理器还可以实时监测锚杆钻机的作业状态，并在监测到异常时进行异常告警，进而提升了作业安全性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图3是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图4是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图5是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图6是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图7是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图8是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图9是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

图10是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。

附图标记说明

10数据采集模块 20处理器

30存储装置 40触控显示装置

101激光反射器 102自动跟踪式测量仪

103钻速传感器 104位置传感器

105图像采集装置 106计数器

107定位模块 108扭矩传感器

109推进力传感器 110水压传感器

201WIFI模块 202RJ45接口

301通用串行接口

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。如图1所示，该系统可以包括：数据采集模块10，处理器20，存储装置30以及触控显示装置40。

其中，数据采集模块10，可以用于采集锚杆钻机的作业状态参数。在一种实施方式中，该作业状态参数可以包括锚杆钻机的钻孔位置、钻孔角度，并且，可以通过如图1中所示的激光反射器101和自动跟踪式测量仪102来采集上述钻孔位置以及钻孔角度。具体来说，上述数据采集模块10可以包括激光反射器101和自动跟踪式测量仪102，其中，该激光反射器101可以设置在锚杆钻机的推动梁后端，当锚杆钻机作业时，推动梁后端会根据钻孔需求移动，这样，激光反射器101也随之移动，自动跟踪式测量仪102可以独立于锚杆钻机而单独设置，并且它是可移动的，这样，该自动跟踪式测量仪102可以自动跟踪上述激光反射器101，以采集该锚杆钻机的钻孔位置以及钻孔角度。

另外，上述自动跟踪式测量仪102可以为激光全站仪，该激光全站仪自动跟踪激光反射器101是以电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)摄像技术和自动寻找瞄准技术为基础，自动进行图像判断，指挥自身照准部和望远镜的转动、寻找、瞄准、测量的全自动的跟踪测量过程，即激光全站仪能够自动照准移动的激光反射器101进行实时跟踪测量，从而可以获得该激光反射器101的位置和角度，此时，可以将上述激光全站仪采集到的的激光反射器101的位置作为锚杆钻机的钻孔位置，并将上述激光全站仪采集到的激光反射器101的角度作为锚杆钻机的钻孔角度。

此外，上述自动跟踪式测量仪102还可以是激光跟踪仪，其中，该激光跟踪仪的实质是一台能激光干涉测距和自动跟踪测角测距的激光全站仪，区别之处在于该激光跟踪仪没有望远镜。该激光跟踪仪发出的激光射到上述激光反射器101上，该激光反射器101作为光学逆反射器，它会把所有沿光轴方向入射的光线沿原路反射回去，即发射到激光跟踪仪上，并且，当激光反射器101移动时，该激光跟踪仪可以调整光束方向来对准该激光反射器101，即激光跟踪仪可以持续地瞄准、跟踪并确定由移动或稳定的激光反射器101返回激光束的位置，由此，可以通过如下等式(1)来确定该激光反射器101的位置，并将该激光反射器101的位置作为锚杆钻机的钻孔位置：

其中，P(x,y,z)为所述激光反射器101的位置坐标；OP为所述激光跟踪仪与所述激光反射器101之间的距离；α为所述激光反射器101相对于所述激光跟踪仪的水平方位角；β为所述激光反射器101相对于所述激光跟踪仪的垂直方位角。

并且，上述激光反射器101与激光跟踪仪之间的距离OP可以通过激光跟踪仪中的激光干涉仪测量而得到；上述水平方位角α、垂直方位角β可以分别通过设置在上述激光跟踪仪上的两个角编码器来自动测量得到，并将该通过角编码器测得的水平方位角α、垂直方位角β作为锚杆钻机的钻孔角度。

另外，需要说明的是，上述通过激光全站仪或激光跟踪仪来获取上述钻孔位置和钻孔角度的具体方法属于本领域技术人员公知的，在本公开中不再详述。

返回图1，处理器20，分别与上述数据采集模块10、存储装置30以及触控显示装置40连接，用于收集上述数据采集模块10采集到的作业状态参数，将该作业状态参数保存至存储装置30中，并通过触控显示装置40显示该作业状态参数，其中，该触控显示装置40可以例如是人机界面、智能终端，并且，该触控显示装置40可以位于锚杆钻机的作业现场，也可以位于其他任意位置，即上述处理器10可以通过无线网络与该触控显示装置40进行远程连接，这样，操作人员可以随时随地获知锚杆钻机的作业状态参数。此外，上述处理器20还可以用于监测锚杆钻机的作业状态，并在监测到作业状态异常时，进行异常告警，示例地，可以通过语音提醒或控制指示灯闪烁的方式来进行异常告警。另外，如图2所示，上述处理器20可以通过RS232串口或RS485串口与上述数据采集模块10连接。

通过上述技术方案，处理器可以将数据采集模块采集到的锚杆钻机的作业状态参数显示在触控显示装置中，这样，操作人员通过触控显示装置即可随时查看锚杆钻机的作业状态。并且，上述处理器还可以将数据采集模块采集到的锚杆钻机的作业状态参数保存至存储装置中，由此，可以自动、实时地记录锚杆钻机的作业状态参数，便于保存、日后查阅和工程质量追溯，从而有效地解决了作业数据依靠人工记录导致的效率低下、可溯源性差、数据可靠性差的问题。此外，上述处理器还可以实时监测锚杆钻机的作业状态，并在监测到异常时进行异常告警，进而提升了作业安全性。

另外，上述作业状态参数还可以包括锚杆钻机的钻速和钻孔深度，并且可以通过图3中所示的钻速传感器103来采集该钻速，通过如图3中所示的位置传感器104来采集锚杆钻机的钻孔深度，即上述数据采集系统还可以包括钻速传感器103和位置传感器104，其中，上述钻速传感器103可以设置在锚杆钻机的动力头上，上述位置传感器104可以设置在锚杆钻机的钻铤的表面，并且二者均可以与上述处理器20连接，这样，处理器20可以通过该钻速传感器103获取到锚杆钻机的钻速，并可以通过该位置传感器104获取到锚杆钻机的钻孔深度，并将获取到的锚杆钻机的钻速、钻孔深度存储在上述存储装置30中，同时将它们显示在上述触控显示装置40上，这样，操作人员通过触控显示装置40即可随时查看锚杆钻机的钻速和钻孔深度。

此外，上述作业状态参数还可以包括锚杆钻机的作业监控图像，示例地，可以通过如图4中所述图像采集装置105来采集上述作业监控图像。具体来说，该图像采集装置105，可以与上述处理器20连接，用于将其采集到的作业监控图像发送至处理器20，该处理器20在接收该作业监控图像后，将其存储在上述存储装置30中，并同时将其显示在上述触控显示装置40上，即，上述触控显示装置40可以实时显示锚杆钻机的作业监控图像，其中，如图4中所示，该触控显示装置40可以通过视频输出接口和/或音频输出接口与上述处理器40连接。这样，操作人员通过触控显示装置40即可随时查看锚杆钻机的作业现场，便于进行远程作业指导，也便于及时发现锚杆作业异常，并采集相应措施，从而消除作业安全隐患，提升作业安全性。

为了便于操作人员实时了解锚杆作业的作业量，上述处理器20还可以对锚杆钻机在预设时段内安装的锚杆数量进行监测，即，上述作业状态参数还可以包括锚杆钻机在预设时段内安装的锚杆数量，示例地，如图5所示，可以通过计数器106对上述锚杆数量进行计数，并且，该计数器106与上述处理器20连接，在采集到上述锚杆数量后，将其发送至处理器20，该处理器20接收该锚杆数量，并将其存储在上述存储装置30中，同时显示在上触控显示装置40上。其中，需要说明的上，上述预设时段可以是操作人员设定的，也可以是默认的，在本公开中不作具体限定。

另外，为了实时获取到锚杆钻机的位置信息，还可以在上述锚杆钻机上设置定位模块，例如，GPS定位模块，即，如图6所示，上述数据采集模块10还可以包括定位模块107，并且，该定位模块107可以与上述处理器20连接，该处理器20在获取到该定位模块107采集到的锚杆钻机的位置信息后，可以将其存储在上述存储装置30中，并显示在上述触控显示装置40上。此外，上述处理器20，还可以按照时间顺序，将其从上述定位模块107获取到的锚杆钻机的位置信息生成移动轨迹，并将其显示在上述触控显示装置40上，这样，操作人员通过该移动轨迹可以实时了解到锚杆钻机的作业进展。

并且，上述存储装置30还可以用于存储锚杆钻机所在作业地带的地图，这样，当上述处理器20从上述定位模块107获取到锚杆钻机的位置信息后，可以从上述存储装置30获取上述地图，并将该位置信息标记在该地图上，并通过上述触控显示装置40显示标记后地图，这样，便于操作人员清楚、直观地了解到锚杆钻机所在位置。

另外，上述作业状态参数还可以包括锚杆钻机的动力头的输出扭矩以及推进装置的推进力，并且，可以通过图7中所示的扭矩传感器108来采集该动力头的输出扭矩，通过图7中所示的推进力传感器109来采集锚杆钻机的推进装置的推进力，即，上述数据采集模块10还可以包括扭矩传感器108和推进力传感器109，其中，上述扭矩传感器108可以设置在上述锚杆钻机的动力头上，上述推进力传感器109可以设置在上述锚杆钻机的推进装置上，并且二者均可以与上述处理器20连接，这样，处理器20通过该扭矩传感器108即可获取到锚杆钻机的动力头的输出扭矩，并可以通过推进力传感器109获取到推进装置的推进力，之后，可以将它们存储在上述存储装置30中，并显示在上述触控显示装置40上，以便于操作人员通过该触控显示装置40进一步了解锚杆钻机的作业状态。

并且，为了便于操作人员实时了解锚杆钻机在排渣过程中的工作水压，如图8所示，可以在上述锚杆钻机的供水系统管路上设置有水压传感器，即，如图8所示，上述数据采集采集模块10还可以包括水压传感器110，并且，该水压传感器110可以与上述处理器20连接，它可以用于采集上述锚杆钻机执行排渣操作时的工作水压。这样，上述处理器20可以通过该水压传感器110获取到锚杆钻机进行排渣操作时的工作水压，也可以将其存储在上述存储装置30中，并可以将其显示在上述触控显示装置40上。

此外，为了便于锚杆钻机作业状态参数(即作业数据)的输出，如图9所示，可以在上述存储装置30上设置有通用串行接口(Universal Serial Bus，USB接口)，这样，不仅便于数据输出，而且可以便于操作人员通过该USB接口连接外接设备进行锚杆钻机的辅助操作，方便快捷。

图10是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的数据采集系统的框图。如图10所示，上述处理器20可以包括WIFI模块和/或RJ45接口，这样，该处理器20可以通过无线或有线的方式与锚杆钻机所在作业地带内的其他设备组网，便于信息交换，进而提高设备间的协作能力，提高工作效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。