[0001]

本公開涉及工程勘察勘探的信息化、智能化技術領域，特別是涉及一種勘探孔深實時探測裝置及方法。

背景技術：

[0002]

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

[0003]

工程勘察中，地表以下的地質情況肉眼無法觀測，具有較強的隱蔽性，須借助一定的技術手段進行揭露，才能獲得需要的地質信息；工程勘察最常用、直觀的手段還是鉆探；目前對于勘探深度的測量仍然依賴于現(xiàn)場的人工計算，測量手段簡陋、測量誤差大，作為現(xiàn)場一大要素的鉆探班報表是完整記錄鉆進過程，目前由人工記錄，不能實時獲?。粩?shù)據(jù)的準確性完全依賴于工人的技術經(jīng)驗和責任心，過程可控度差。

[0004]

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術中對勘探孔深的探測主要有以下兩類方案，一類主要依據(jù)鉆具與開停鉆機上余尺人工計算判斷，主動鉆桿每10cm一個刻度，理論上可以通過鋼尺量測上余；鉆探班報表由現(xiàn)場工人手工記錄填寫，此類方案具有方法簡陋、單一，準確性差，數(shù)據(jù)無法實時獲取的缺陷；另一類利用煤礦本安型孔深測量儀，該方案將帶磁座的傳感器安裝在鉆桿外端，利用專用小錘敲擊鉆桿外端，使鉆桿產(chǎn)生沿桿體傳播的應力波，應力波傳播到鉆桿末端后由于介質改變發(fā)生發(fā)射回波。然后通過安裝在鉆桿外端的傳感器接受反射回波，檢測到應力波在鉆桿桿體中的傳播時間。由于應力波在鉆桿桿體中的傳播速度是一定的，因此可以計算得到鉆桿的長度，除去鉆桿外露段長即可得到鉆孔的深度，此類方案具有以下缺陷：

[0005]

(1)需要專用磁性鉆桿、探頭等，且鉆桿與探頭在底部易損，改動大，造價高，是工勘鉆機幾倍，不具普及性；

[0006]

(2)需在鉆桿中穿設連接探頭的電纜，鉆探過程每回次都需要對電線進行梳理和調(diào)整，施工非常不便，不適合工勘的回次取芯鉆探；

[0007]

(3)孔深測量非實時；

[0008]

(4)不能記錄鉆探工作全過程，如配桿、原位測試、取樣等數(shù)據(jù)；

[0009]

(5)不能自動生成鉆探記錄表(班報表)。

技術實現(xiàn)要素：

[0010]

本公開為了解決上述問題，提出了一種勘探孔深實時探測裝置及方法，實現(xiàn)勘探鉆機的孔深實時測量，并可通過顯示屏和數(shù)據(jù)傳輸，供相關人員查看，讓工人對作業(yè)情況有著實時把握，讓管理人員對整個工程進度有所掌握。

[0011]

根據(jù)本公開實施例的第一個方面，提供了一種勘探孔深實時探測裝置，包括：

[0012]

鉆探深度實時測量模塊，包括測量裝置和錄入裝置，所述測量裝置用于實時測量鉆機機上余尺，所述錄入裝置用于自動錄入鉆具信息；

[0013]

勘探孔信息交互模塊，包括無線通信單元和定位單元，其用于所述鉆探深度實時測量模塊與主控模塊間的通訊；

[0014]

主控模塊，其用于勘探孔信息的接收及計算，實時獲得勘探孔深。

[0015]

進一步的，所述測量裝置，包括分離式超聲測距模塊和短邊測距模塊；所述分離式超聲測距模塊包括固定于主動鉆桿頂端的超聲接收單元以及固定于支架上的超聲發(fā)射單元；所述短邊測距模塊用于測量所述超聲發(fā)射單元與鉆機立軸之間的垂直距離；所述短邊測距模塊為一體式超聲測距裝置，且所述一體式超聲測距裝置與所述超聲發(fā)射單元固定為一體。

[0016]

進一步的，所述超聲接收單元安裝在主動鉆桿頂端高壓水龍下部的非旋轉部位，所述超聲接收單元上設置有用于實時確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀。

[0017]

進一步的，所述超聲發(fā)射單元固定于支架上，所述支架包括三角架、可調(diào)高度柱以及活動懸臂，所述超聲發(fā)射單元固定于所述活動懸臂上，所述支架獨立于鉆機；所述活動懸臂固定于可調(diào)高度固定桿上，通過調(diào)整所述可調(diào)高度固定桿，所述超聲接收單元可進行高度調(diào)整。

[0018]

進一步的，所述錄入裝置的錄入模式包括鍵盤錄入、語音錄入和射頻錄入。

[0019]

進一步的，所述射頻錄入模式，包括激光掃碼槍及條碼套環(huán)，所述條碼套環(huán)固定與鉆桿接箍內(nèi)側，所述激光掃碼槍固定于鉆探機架的腳架位置，其高度高于鉆探孔。

[0020]

進一步的，所述主控模塊連接有存儲單元，所述存儲單元包括sd卡和eeprom；所述存儲單元用于大容量保存原數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)，在連接到移動終端時，完成對接積數(shù)據(jù)傳輸，同時在所述探測裝置系統(tǒng)崩潰或突然斷電的情況，有效保證系統(tǒng)重啟后可繼續(xù)運行。

[0021]

進一步的，所述探測裝置還包括供電模塊，所述供電模塊為四模雙電模式，所述雙電即內(nèi)置鋰電池及外接電源，支持電源熱插拔；所述四模即供電方式包括野外太陽能供電、內(nèi)置鋰電充電替換供電、usb連正常電源供電、緊急狀態(tài)下的干電池組供電四種模式。

[0022]

根據(jù)本公開實施例的第二個方面，提供了一種勘探孔深實時探測方法，包括：

[0023]

通過所述鉆探深度實時測量模塊實時測量機上余尺數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場鉆具信息，通過所述勘探孔信息交互模塊，將勘探孔深數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲋骺啬K，所述主控模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行處理，獲得實時的勘探孔深。

[0024]

進一步的，所述主控模塊其根據(jù)勘探回次記錄并同步時間、孔深、壓力、轉速數(shù)據(jù)，并傳輸至云端服務器和現(xiàn)場移動終端設備，所述云端服務器通過對鉆探全過程記錄數(shù)據(jù)進行分析處理，自動生成鉆探記錄表。

[0025]

與現(xiàn)有技術相比，本公開的有益效果是：

[0026]

(1)本申請所述方案通過測量裝置和錄入裝置，應用超聲波測距及物聯(lián)網(wǎng)等技術實現(xiàn)了一種鉆探孔深實時測量及過程記錄的裝置和方法；

[0027]

(2)所述方案實現(xiàn)勘探鉆機的孔深實時測量，并可通過顯示屏和數(shù)據(jù)傳輸，供相關人員查看，讓工人對作業(yè)情況有著實時把握，讓管理人員對整個工程進度有所掌握；

[0028]

(3)所述方案實現(xiàn)鉆探記錄表(原始班報表)的全自動生成；

[0029]

(4)所述方案對勘察鉆探純鉆進時間進尺全過程跟蹤量化，得到純鉆進進尺時間曲線，可反應巖土層的軟硬強度及夾層情況，對地層自動劃分、地質編錄提供依據(jù)；建立勘探鉆機孔深、壓力及轉速的實時關系，并傳輸至云端服務器，為進一步數(shù)據(jù)挖掘提供可能。

附圖說明

[0030]

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

[0031]

圖1為本公開實施例一中所述的功能實現(xiàn)結構圖；

[0032]

圖2為本公開實施例一中所述的測距模塊示意圖；

[0033]

圖3為本公開實施例一中所述的鉆孔深度數(shù)據(jù)顯示界面示意圖；

[0034]

圖4為本公開實施例一中所述的測量原理圖。

具體實施方式

[0035]

下面結合附圖與實施例對本公開作進一步說明。

[0036]

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

[0037]

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

[0038]

實施例一：

[0039]

本實施例的目的是提供一種勘探孔深實時探測裝置。

[0040]

一種勘探孔深實時探測裝置，包括：

[0041]

鉆探深度實時測量模塊，包括測量裝置和錄入裝置，所述測量裝置用于實時測量鉆機機上余尺，所述錄入裝置用于自動錄入鉆具信息；

[0042]

勘探孔信息交互模塊，包括無線通信單元和定位單元，其用于所述鉆探深度實時測量模塊與主控模塊間的通訊；

[0043]

主控模塊，其用于勘探孔信息的接收及計算，實時獲得勘探孔深。

[0044]

進一步的，所述主控模塊連接有存儲單元，所述存儲單元包括sd卡和eeprom；所述存儲單元用于大容量保存原數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)，在連接到移動終端時，完成對接積數(shù)據(jù)傳輸，同時在所述探測裝置系統(tǒng)崩潰或突然斷電的情況，有效保證系統(tǒng)重啟后可繼續(xù)運行。

[0045]

進一步的，所述探測裝置還包括供電模塊，所述供電模塊為四模雙電模式，所述雙電即內(nèi)置鋰電池及外接電源，支持電源熱插拔；所述四模即供電方式包括野外太陽能供電、內(nèi)置鋰電充電替換供電、usb連正常電源供電、緊急狀態(tài)下的干電池組供電四種模式。

[0046]

如圖1所示展示了本申請所述方案的功能結構示意圖，結合圖1，此處對本實施例中的所述勘探孔深實時探測裝置的結構及功能進行詳細說明：

[0047]

所述主控模塊采用arm處理其，所述arm處理器利用自帶的運算功能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，包括對機上余尺采集數(shù)據(jù)采用濾波算法，數(shù)據(jù)有效性判斷以及計算正確測量結果；所述數(shù)據(jù)有效性判斷用于排出非取樣過程，防止其錄入取樣過程中；對采集鉆具錄入數(shù)據(jù)與機上余尺數(shù)據(jù)同步并計算；其能實現(xiàn)在判斷出非取樣過程時，啟動睡眠模式，關閉對數(shù)據(jù)的大部分處理過程，只保留對是否取樣判斷；其能夠利用自帶看門狗，在程序崩潰時，實現(xiàn)軟件復位；

[0048]

所述濾波算法主要包括消抖濾波算法和滑動平均濾波法；消抖濾波算法用來消除噪聲極點，去除跳動大的噪點數(shù)據(jù)。滑動平均濾波法用于防止連續(xù)時間內(nèi)數(shù)據(jù)的震蕩，讓數(shù)據(jù)趨于平滑；

[0049]

所述主控模塊還連接有顯示模塊，所述顯示模塊實時顯示勘探深度、采用功耗低、亮度高的段碼液晶，液晶顯示實時刷新顯示數(shù)據(jù)；勘探孔信息交互模塊

[0050]

所述主控模塊與所述鉆探深度實時測量模塊采用無線通信模塊進行數(shù)據(jù)交互，所述鉆探深度實時測量模塊所測量數(shù)據(jù)通過所述勘探孔信息交互模塊，利用2.4g無線通信的方式向控制主機發(fā)送數(shù)據(jù)；所述2.4g無線通信是世界通用ism頻段，免許可使用；

[0051]

所述主控模塊連接有gprs模塊，通過所述gprs模塊和云服務器軟件構成通信通道，gprs模塊和云服務器進行數(shù)據(jù)的通信，通過云服務器和gprs模塊間的加密的通信方式進行數(shù)據(jù)轉換；

[0052]

所述主控模塊還連接有gps模塊，在系統(tǒng)啟動時進行地理定位，將地位的經(jīng)緯度傳輸給云服務器作為設備物理地址的標識，對鉆孔所在位置做定位記錄

[0053]

通過實時時鐘作為系統(tǒng)的工作時間，鉆探深度的時間標度。鉆探純鉆進時間指鉆頭在孔底對新地層鉆探的時間，通過全過程記錄，可以得到準確的純鉆機時間和相應進尺，從而得到純鉆進進尺時間曲線，可反應巖土層的軟硬強度及夾層情況，對地層自動劃分、地質編錄提供依據(jù)。

[0054]

所述主控模塊為整個系統(tǒng)的核心部分，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理、算法實現(xiàn)、邏輯控制。實時接收測距傳感器傳送的數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)按照一定的格式個數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品掌?，當和云服務器通信異常時暫存在控制主機本地的存儲單元，當和云服務器通信正常時把數(shù)據(jù)再傳輸?shù)皆品掌鳌?br />
[0055]

所述顯示模塊(含警示燈)主要通過顯示屏顯示實時余尺距離，對數(shù)據(jù)錯誤或操作錯誤時做示警，并可在顯示屏顯示錯誤代碼。

[0056]

所述鉆具信息錄入模塊能夠讓工人輸入關于設備信息、鉆孔基本信息以及現(xiàn)場鉆具應用、現(xiàn)場測試、特殊情況等，與鉆機上余測距數(shù)據(jù)進行匹配，完成系統(tǒng)性的統(tǒng)計工作。

[0057]

所述鉆具信息錄入模塊主要包括三種錄入模式：鍵盤錄入、語音錄入、射頻錄入，其中鍵盤錄入為基本錄入方式，語音或射頻錄入為可選錄入方式，可減少鍵盤手動操作帶來的不便。

[0058]

其中，所述鍵盤錄入主要指可插拔專用鍵盤，鍵盤采用采用防水防塵結構，可輸入數(shù)字0-9，必要的字母；鍵盤可與控制主機連接；通過鍵盤和向系統(tǒng)編錄已鉆的桿號、系統(tǒng)設置的輸入；方便鉆具及現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入，是錄入的基本方式，也是錄入模塊必帶設備；語音錄入主要指主動降噪耳機及耳麥、語音識別系統(tǒng)等；射頻錄入主要指利用射頻讀寫器和射頻標簽。

[0059]

最后，通過所述主控模塊，計算正確測量結果通過鉆具錄入模塊的鉆具應用、機高及機上余尺實時測距數(shù)據(jù)的計算，實現(xiàn)孔深的實時計算：

[0060]

孔深＝鉆具總長(鉆桿+巖芯管<含鉆頭>+主動鉆桿)-機高-機上余尺；

[0061]

獲得的勘探孔深數(shù)據(jù)通過外擴存儲器進行存儲，所述外擴存儲器包括sd卡模塊和eeprom；其能夠大容量保存原數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)，在連接到移動終端時，完成對接及數(shù)據(jù)傳輸；其能夠在裝置系統(tǒng)發(fā)生崩潰時(包括突然沒電)，保留數(shù)據(jù)，等系統(tǒng)重啟后，可以接著

工作；也可以讓工作人員插拔sd卡的方式把數(shù)據(jù)直接讀取；

[0062]

所述云端服務器將采集數(shù)據(jù)導出多種專業(yè)數(shù)據(jù)交換格式，分別形成各類相應表格，并支持excel和csv格式編輯。

[0063]

進一步的，如圖4所示為本申請所述方案的測量原理圖，為了便于理解，此處結合圖4對所述測量裝置的結構及工作方式進行詳細說明：

[0064]

所述測量裝置，包括分離式超聲測距模塊和短邊測距模塊；所述分離式超聲測距模塊包括固定于主動鉆桿頂端的超聲接收單元以及固定于支架上的超聲發(fā)射單元；所述短邊測距模塊用于測量所述超聲發(fā)射單元與鉆機立軸之間的垂直距離；所述短邊測距模塊為一體式超聲測距裝置，且所述一體式超聲測距裝置與所述超聲發(fā)射單元固定為一體。

[0065]

所述超聲發(fā)射單元安裝在主動鉆桿頂端高壓水龍下部的非旋轉部位，所述超聲發(fā)射單元上設置有用于實時確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀。

[0066]

所述超聲接收單元固定于支架上，所述支架包括三角架、可調(diào)高度柱以及活動懸臂，所述超聲接收單元固定于所述活動懸臂上，所述支架獨立于鉆機；所述活動懸臂固定于可調(diào)高度固定桿上，通過調(diào)整所述可調(diào)高度固定桿，所述超聲接收單元可進行高度調(diào)整。

[0067]

所述超聲測距模塊連接有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于接收所述超聲測距模塊獲取的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊用于對獲取的數(shù)據(jù)進行分析處理；所述數(shù)據(jù)處理控制模塊將分析處理后的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入到數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲。

[0068]

所述數(shù)據(jù)處理控制根據(jù)勾股定理，根據(jù)實時測距的斜邊c和固定短邊距離x，計算獲取所述超聲接收單元到所述鉆桿頂端的垂直距離，即為機上余尺；結合鉆桿總長、所述超聲接收裝置距地面的高度，則能實時獲取鉆探孔深；

[0069]

機上余尺＝(斜邊c^2-短邊x^2)^(1/2)。

[0070]

所述超聲接收單元到所述鉆桿頂端的垂直距離即為超聲接收裝置上余尺寸，通過建立超聲接收裝置上余尺寸的采集裝置，利用“孔深＝總桿長-超聲接收裝置高度-超聲接收裝置上余尺寸”這一原理，能夠實時獲取鉆探孔深，打破了傳統(tǒng)的直接探測孔深的固有思路，實現(xiàn)實時測量，且可完整記錄鉆探過程；超聲測距裝置均與鉆機相互獨立，避免鉆機在鉆進過程中因為震動對測量裝置產(chǎn)生的影響，確保測距準確和設備穩(wěn)定；此外，此套裝置作為輔助裝置，可以結合現(xiàn)有鉆機共同使用，與數(shù)字化鉆機相比，造價很低，節(jié)約成本。

[0071]

在所述超聲接收單元的安裝位置還設置有用于測量所述超聲接收裝置至鉆機立軸之間垂直距離的收發(fā)一體式超聲測距模塊；所述超聲發(fā)射單元上設有用以實時確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀；使用收發(fā)一體式超聲測距裝置測量超聲接收裝置至鉆機立軸之間垂直距離，并直接將所測數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)處理控制模塊，便于數(shù)據(jù)處理控制模塊直接利用勾股定理，獲得超聲接收裝置上余尺寸；使用收發(fā)一體式超聲測距裝置測量距離精度較高。

[0072]

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：用于從外部移動設備調(diào)取既有數(shù)據(jù)至所述數(shù)據(jù)處理控制模塊的數(shù)據(jù)導入模塊；通過鍵盤和條形碼掃描中的一種或多種組合方式獲取相關數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)錄入模塊；通過與所述超聲測距裝置連接獲取相關測距數(shù)據(jù)的自動采集模塊。

[0073]

所述超聲發(fā)射單元安裝在鉆機立軸上方高壓水龍下部的非旋轉部位，其發(fā)射頻率可調(diào)；將超聲發(fā)射單元安裝在高壓水龍下部的非旋轉部位，可以保證超聲發(fā)射裝置的穩(wěn)定，

提高測量精度。

[0074]

所述支架的下部為三腳架，所述三腳架上方連接伸縮支架，所述伸縮支架的上端連接用于放置超聲接收裝置的活動懸臂；所述支架獨立于鉆機之外，避免因為鉆機震動對超聲接收造成影響；利用伸縮支架可以方便的調(diào)節(jié)固定支架的高度；伸縮支架上端連接活動懸臂，便于收放，攜帶方便。

[0075]

所述數(shù)據(jù)處理分析模塊對測距數(shù)據(jù)進行過濾，并判斷所述測距數(shù)據(jù)的變化幅度，當所述變化幅度大于設定值時，所述實時測量裝置轉為省電模式；所述數(shù)據(jù)處理分析模塊采用消抖濾波算法消除噪聲極點，去除跳動大的噪點數(shù)據(jù)；采用滑動平均濾波法防止連續(xù)時間內(nèi)數(shù)據(jù)的震蕩，讓測距數(shù)據(jù)趨于平滑；當測距數(shù)據(jù)變化幅度突然增大時，說明本回次鉆探完畢；測距過程也相應終端，此時實時測量裝置進入省電模式，一是節(jié)約能源，此外也利于對測距數(shù)據(jù)的分析處理。

[0076]

所述數(shù)據(jù)處理控制模塊對測距數(shù)據(jù)進行分析，利用內(nèi)設的同步時鐘，繪制鉆孔深度與鉆進時間的曲線，得到地層巖性發(fā)生突變的精確深度位置，并獲取鉆機的有效工作時長；工程鉆機在鉆進取芯時，當遇到巖石非常破碎的情況時，提取出來的巖芯不連續(xù)，非常松散破碎，而且可能夾雜著卵石，對于這種情況，無法判斷卵石的具體位置，也無法判斷地層巖性發(fā)生突變的精確深度。利用鉆孔深度與鉆進時間曲線中，根據(jù)曲線的斜率，可以得出鉆機鉆進的速度，鉆機的鉆進速度對應著地層的軟硬程度。當曲線的斜率變化不大時，說明鉆機鉆進速度大致相同，即相應部分的地層情況大致相同。當曲線出現(xiàn)突變時，其相應深度即為地層巖性發(fā)生突變的精確深度。

[0077]

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊為無線通訊模塊和有線通訊模塊，所述無線通訊模塊包括gprs數(shù)據(jù)傳輸模塊和/或藍牙模塊單元；所述有線通訊模塊包括usb接口；通過有線或無線方式將儲存數(shù)據(jù)進行傳輸，可以方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和共享。

[0078]

進一步的，為了便于對所述錄入裝置的理解，此處進行詳細說明：

[0079]

所述錄入裝置的錄入模式包括鍵盤錄入、語音錄入和射頻錄入；所述射頻錄入模式，包括射頻讀寫器及射頻標簽，所述射頻標簽固定于鉆桿接箍內(nèi)側，所述射頻讀寫器固定于鉆探機架的腳架位置，其高度高于鉆探孔；

[0080]

本實施例中的鉆桿信息的錄入采用射頻錄入模式，具體的，所述鉆桿信息錄入裝置，包括鉆桿、射頻標簽以及射頻讀寫器，所述鉆桿的接手位置的圓桿截面處設置有鉆孔，所述射頻標簽內(nèi)嵌入所述鉆孔中；所述射頻讀寫器為雙射雙收模式，其中發(fā)射天線居中，接收天線位于所述發(fā)射天線上下。

[0081]

進一步的，為適應勘探作業(yè)，選取能夠承受持續(xù)高溫和高壓、磨損腐蝕等惡劣環(huán)境，所述射頻標簽的外部結構采用金屬螺紋標簽，結合所述鉆孔，所述金屬螺紋標簽可以被快速嵌入到鉆桿，稍內(nèi)嵌確保不易磨損；同時，為適應鉆探操作的具體情況，所述射頻標簽內(nèi)部結構采用無源標簽，其不需要帶有任何形式的電源，在外部特定頻率磁場的作用下，產(chǎn)生感應電流，從而獲得能量，自動發(fā)送出帶有鉆桿信息的射頻信號，避免了有源標簽需要定期更換電源的問題；

[0082]

所述射頻讀寫器固定于鉆探機架的腳架位置，其高度高于所述鉆孔位置；所述雙攝雙收模式包括第一發(fā)射天線、第二發(fā)射天線、第一接收天線以及第二接收天線，其用于對射頻標簽在發(fā)射天線上下范圍內(nèi)出現(xiàn)的先后時間進行邏輯判斷，確定鉆探過程的加桿、減

桿動作，連接并自動錄入鉆探記錄儀系統(tǒng)；所述第一發(fā)射天線與第二發(fā)射天線居中，所述第一接收天線與第二接收天線分列于所述發(fā)射天線上下；所述第一接收天線與第一發(fā)射天線之間、所述第一發(fā)射天線與第二發(fā)射天線之間以及所述第二發(fā)射天線與第二接收天線之間均設置有隔離材料，本實施例中采用的隔離材料為鋁合金材料，其有效的防止了發(fā)射信號與接收信號間的干擾；

[0083]

所述鉆桿信息錄入的基本策略具體如下：

[0084]

射頻讀寫器固定在鉆探機架旁的腳架處，高度略高于所述鉆孔孔口，設置為雙射雙收模式，將設定數(shù)據(jù)的無線電載波信號同時經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射，當射頻標簽進入發(fā)射天線的工作區(qū)時(鉆桿安裝到位)，射頻標簽被激活后即將自身存儲的信息代碼經(jīng)天線發(fā)射出去；系統(tǒng)的接收天線接收到射頻標簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)制器傳給讀寫器；讀寫器對接到的信號進行解調(diào)、解碼，送現(xiàn)場控制器處理、存儲；發(fā)射天線居中，接收天線分列其上下，中間均設置隔離材料；通過對射頻標簽在上下范圍內(nèi)出現(xiàn)的先后時間進行邏輯判斷，能夠有效確定鉆探過程的加桿、減桿動作，連接并自動錄入鉆探記錄儀系統(tǒng)。

[0085]

進一步的，結合附圖4對所述勘探孔深實時探測裝置的工作原理及流程進行詳細說明：

[0086]

(1)數(shù)據(jù)采集(勘探孔深相關數(shù)據(jù)采集以及對鉆機壓力及轉速的數(shù)據(jù)采集)，具體的，通過所述鉆探深度實時測量模塊實時測量機上余尺數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場鉆具信息，通過所述勘探孔信息交互模塊，將勘探相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲋骺啬K，所述主控模塊利用接收到的數(shù)據(jù)進行處理，獲得實時的勘探孔深；所述孔深的具體計算公式為：

[0087]

孔深＝鉆具總長(鉆桿+巖芯管<含鉆頭>+主動鉆桿)-(機高+機上余尺)。

[0088]

(2)數(shù)據(jù)處理

[0089]

將采集到的信號傳輸至所述主控模塊，所述主控模塊對原始信號進行處理，將原始信號轉換成距離信息；把得到的距離信息進行有效性判斷，判斷是否是取樣過程中的值，設為一次結果；是，則往sd卡里存儲；否，則丟棄；將得到的一次結果的值進行濾波處理，使數(shù)據(jù)趨于平滑穩(wěn)定，設為二次結果；將二次結果的值換算成最終結果(如孔深)；將最終結果輸出至顯示屏上，并同時往移動終端設備傳輸；

[0090]

按回次記錄并同步時間、孔深、壓力、轉速數(shù)據(jù)以及其他鉆探數(shù)據(jù)，并傳輸至云端服務器以及現(xiàn)場其他藍牙采集模塊，如現(xiàn)場編錄儀等。

[0091]

通過對鉆探全過程記錄數(shù)據(jù)的分析處理，自動生成鉆探記錄表(班報表)。

[0092]

實施例二：

[0093]

本實施例的目的是提供一種勘探孔深實時探測方法。

[0094]

一種勘探孔深實時探測方法，通過所述鉆探深度實時測量模塊實時測量機上余尺數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場鉆具信息，通過所述勘探孔信息交互模塊，將勘探孔深數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲋骺啬K，所述主控模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行處理，獲得實時的勘探孔深。

[0095]

進一步的，所述主控模塊其根據(jù)勘探回次記錄并同步時間、孔深、壓力、轉速數(shù)據(jù)，并傳輸至云端服務器和現(xiàn)場移動終端設備，所述云端服務器通過對鉆探全過程記錄數(shù)據(jù)進行分析處理，自動生成鉆探記錄表。

[0096]

具體的，所述勘探孔深實時探測方法具體如下：

[0097]

(1)數(shù)據(jù)采集(勘探孔深相關數(shù)據(jù)采集以及對鉆機壓力及轉速的數(shù)據(jù)采集)，具體

的，通過所述鉆探深度實時測量模塊實時測量機上余尺數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場鉆具信息，通過所述勘探孔信息交互模塊，將勘探相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲋骺啬K，所述主控模塊利用接收到的數(shù)據(jù)進行處理，獲得實時的勘探孔深；所述孔深的具體計算公式為：

[0098]

孔深＝鉆具總長(鉆桿+巖芯管<含鉆頭>+主動鉆桿)-(機高+機上余尺)。

[0099]

(2)數(shù)據(jù)處理

[0100]

將采集到的信號傳輸至所述主控模塊，所述主控模塊對原始信號進行處理，將原始信號轉換成距離信息；把得到的距離信息進行有效性判斷，判斷是否是取樣過程中的值，設為一次結果；是，則往sd卡里存儲；否，則丟棄；將得到的一次結果的值進行濾波處理，使數(shù)據(jù)趨于平滑穩(wěn)定，設為二次結果；將二次結果的值換算成最終結果(如孔深)；將最終結果輸出至顯示屏上，并同時往移動終端設備傳輸；

[0101]

按回次記錄并同步時間、孔深、壓力、轉速數(shù)據(jù)以及其他鉆探數(shù)據(jù)，并傳輸至云端服務器以及現(xiàn)場其他藍牙采集模塊，如現(xiàn)場編錄儀等。

[0102]

通過對鉆探全過程記錄數(shù)據(jù)的分析處理，自動生成鉆探記錄表(班報表)。

[0103]

上述實施例提供的一種勘探孔深實時探測裝置及方法完全可以實現(xiàn)，具有廣闊應用前景。

[0104]

以上所述僅為本公開的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本公開，對于本領域的技術人員來說，本公開可以有各種更改和變化。凡在本公開的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本公開的保護范圍之內(nèi)。

[0105]

上述雖然結合附圖對本公開的具體實施方式進行了描述，但并非對本公開保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本公開的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本公開的保護范圍以內(nèi)。技術特征：

1.一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，包括：鉆探深度實時測量模塊，包括測量裝置和錄入裝置，所述測量裝置用于實時測量鉆機機上余尺，所述錄入裝置用于自動錄入鉆具信息；勘探孔信息交互模塊，包括無線通信單元和定位單元，其用于所述鉆探深度實時測量模塊與主控模塊間的通訊；主控模塊，其用于勘探孔信息的接收及計算，實時獲得勘探孔深。2.如權利要求1所述的一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，所述測量裝置，包括分離式超聲測距模塊和短邊測距模塊；所述分離式超聲測距模塊包括固定于主動鉆桿頂端的超聲接收單元以及固定于支架上的超聲發(fā)射單元；所述短邊測距模塊用于測量所述超聲發(fā)射單元與鉆機立軸之間的垂直距離；所述短邊測距模塊為一體式超聲測距裝置，且所述一體式超聲測距裝置與所述超聲發(fā)射單元固定為一體。3.如權利要求2所述的一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，所述超聲接收單元安裝在主動鉆桿頂端高壓水龍下部的非旋轉部位，所述超聲接收單元上設置有用于實時確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀。4.如權利要求2所述的一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，所述超聲發(fā)射單元固定于支架上，所述支架包括三角架、可調(diào)高度柱以及活動懸臂，所述超聲發(fā)射單元固定于所述活動懸臂上，所述支架獨立于鉆機；所述活動懸臂固定于可調(diào)高度固定桿上，通過調(diào)整所述可調(diào)高度固定桿，所述超聲接收單元可進行高度調(diào)整。5.如權利要求1所述的一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，所述錄入裝置的錄入模式包括鍵盤錄入、語音錄入和射頻錄入。6.如權利要求5所述的一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，所述射頻錄入模式，包括激光掃碼槍及條碼套環(huán)，所述條碼套環(huán)固定與鉆桿接箍內(nèi)側，所述激光掃碼槍固定于鉆探機架的腳架位置，其高度高于鉆探孔。7.如權利要求1所述的一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，所述主控模塊連接有存儲單元，所述存儲單元包括sd卡和eeprom；所述存儲單元用于大容量保存原數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)，在連接到移動終端時，完成對接積數(shù)據(jù)傳輸，同時在所述探測裝置系統(tǒng)崩潰或突然斷電的情況，有效保證系統(tǒng)重啟后可繼續(xù)運行。8.如權利要求1所述的一種勘探孔深實時探測裝置，其特征在于，所述探測裝置還包括供電模塊，所述供電模塊為四模雙電模式，所述雙電即內(nèi)置鋰電池及外接電源，支持電源熱插拔；所述四模即供電方式包括野外太陽能供電、內(nèi)置鋰電充電替換供電、usb連正常電源供電、緊急狀態(tài)下的干電池組供電四種模式。9.一種勘探孔深實時探測方法，其特征在于，包括：通過所述鉆探深度實時測量模塊實時測量機上余尺數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場鉆具信息，通過所述勘探孔信息交互模塊，將勘探孔深數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲋骺啬K，所述主控模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行處理，獲得實時的勘探孔深。10.如權利要求9所述的一種勘探孔深實時探測方法，其特征在于，所述主控模塊其根據(jù)勘探回次記錄并同步時間、孔深、壓力、轉速數(shù)據(jù)，并傳輸至云端服務器和現(xiàn)場移動終端設備，所述云端服務器通過對鉆探全過程記錄數(shù)據(jù)進行分析處理，自動生成鉆探記錄表。

技術總結

本公開提出了一種勘探孔深實時探測裝置，包括鉆探深度實時測量模塊，包括測量裝置和錄入裝置，其用于利用所述測量裝置實時測量機上余尺，并利用所述錄入裝置獲得鉆具信息；勘探孔信息交互模塊，包括無線通信單元和定位單元，其用于所述鉆探深度實時測量模塊與主控模塊間的通訊；主控模塊，其用于勘探孔信息的接收及計算，實時獲得勘探孔深；所述方案實現(xiàn)勘探鉆機的孔深實時測量，并可通過顯示屏和數(shù)據(jù)傳輸，供相關人員查看，讓工人對作業(yè)情況有著實時把握，讓管理人員對整個工程進度有所掌握；同時實現(xiàn)鉆探記錄表的全自動生成。同時實現(xiàn)鉆探記錄表的全自動生成。同時實現(xiàn)鉆探記錄表的全自動生成。

技術研發(fā)人員：王成軍 劉培剛 張凌濤 周超 孫玉海 張東 姚守峰 曹眉舒

受保護的技術使用者：山東省交通規(guī)劃設計院有限公司

技術研發(fā)日：2020.12.22

技術公布日：2021/3/2