[發(fā)明專利]一種深海鉆機(jī)地質(zhì)取樣電子監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410428843.1
• 申請(qǐng)日: 2014-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104166362A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文方;何淑飛;嚴(yán)海玉;孫啟梁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州墨銳機(jī)電科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 劉芬豪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋信息技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種深海鉆機(jī)地質(zhì)取樣電子監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

20世紀(jì)60年代以來(lái)，全球人口步入爆炸式增長(zhǎng)，地球陸地資源不斷遞減，陸地上主要礦產(chǎn)資源可采年限大多在30年～80年內(nèi)，伴隨著人類對(duì)礦物資源、能源需求量的不斷增加，人類開(kāi)始大規(guī)模地開(kāi)發(fā)和探索海洋。海洋占據(jù)著地球總面積的七成左右，海洋中除鹽、鎂、金、鈾、溴化物外，海灘中的砂礦、淺海底部的石油、磷鈣石和海綠石，深海底部的錳結(jié)核和重金屬軟泥及其基巖中的礦脈都十分豐富，開(kāi)發(fā)前景巨大。因此，進(jìn)軍海洋、開(kāi)發(fā)海洋已成為世界海洋技術(shù)領(lǐng)域的一大主題。我國(guó)擁有狹長(zhǎng)的海岸線，豐富的海洋資源，海洋對(duì)于國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益事關(guān)重要。為適應(yīng)當(dāng)代海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新形勢(shì)，進(jìn)一步減輕環(huán)境和資源的壓力，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力，我國(guó)提出了建設(shè)創(chuàng)新型海洋經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)。近年來(lái)相繼發(fā)展起來(lái)的海洋高科技開(kāi)發(fā)技術(shù)有海水淡化技術(shù)、深海探測(cè)與深潛技術(shù)、大洋鉆探技術(shù)、海洋遙感技術(shù)、海洋導(dǎo)航技術(shù)等。

鉆機(jī)是工程勘察的重要設(shè)備，在深海地質(zhì)探測(cè)中的作用尤其重要。深海巖芯取樣鉆機(jī)工作時(shí)鉆頭會(huì)重復(fù)地回到同一個(gè)鉆孔中，進(jìn)入循環(huán)鉆探取樣作業(yè)周期。同時(shí)深海探測(cè)由于對(duì)裝備穩(wěn)定性及海底地質(zhì)環(huán)境參數(shù)的多樣性，穩(wěn)定準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)鉆進(jìn)參數(shù)，實(shí)時(shí)有效的調(diào)節(jié)參數(shù)，控制鉆機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)才能保證深海探測(cè)作業(yè)順利高效的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種深海鉆機(jī)地質(zhì)取樣電子監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置用于參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控海底探測(cè)視頻及進(jìn)行控制指令發(fā)送的甲板控制系統(tǒng)和用于采集多路數(shù)據(jù)的鉆機(jī)水下控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)深海地質(zhì)鉆機(jī)取樣的穩(wěn)定準(zhǔn)確進(jìn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種深海鉆機(jī)地質(zhì)取樣電子監(jiān)控系統(tǒng)，包括甲板控制系統(tǒng)和鉆機(jī)水下控制倉(cāng)，甲板控制系統(tǒng)主要包括圖像監(jiān)控計(jì)算機(jī)、甲板操作臺(tái)、甲板通信機(jī)、視頻服務(wù)器和集線器，水下控制倉(cāng)主要包括光纖通信機(jī)和控制板，光纖通信機(jī)和甲板通信機(jī)通過(guò)鎧裝光纜進(jìn)行甲板控制系統(tǒng)和水下控制倉(cāng)數(shù)據(jù)的傳輸，控制板的輸入端連接溫度傳感器，到位傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，電壓互感器，電流互感器，位移傳感器，壓力傳感器，深海水聽(tīng)器，新型姿態(tài)檢測(cè)的輸出端，控制板的輸出端連接攝像頭，照明燈，液壓閥組和移動(dòng)螺旋槳的控制輸入端，所述圖像監(jiān)控計(jì)算機(jī)用于接收并顯示水下高度計(jì)數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)及多波速水深，實(shí)現(xiàn)視頻的解碼并顯示，所述甲板操作臺(tái)用于顯示水下鉆機(jī)的當(dāng)前動(dòng)作與工作狀態(tài)、顯示液壓閥狀態(tài)與傳感器數(shù)據(jù)，發(fā)送手動(dòng)、自動(dòng)以及半自動(dòng)操作命令請(qǐng)求，所述視頻服務(wù)器用于編碼攝像信號(hào)，所述集線器用于將多路視頻信號(hào)發(fā)送至圖像監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

優(yōu)選地，其中控制板進(jìn)一步包括主控板系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集板以及至少一塊擴(kuò)展板卡系統(tǒng)，不同的檢測(cè)量輸入由不同的輸入轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行采集與相應(yīng)處理后采用中斷方式通知主控板系統(tǒng)，主控板系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集板中讀取輸入信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行一定的運(yùn)算判決后得到需要輸出的控制信號(hào)，再利用負(fù)責(zé)輸出的通用I/O口輸出這些控制信號(hào)，并利用輸出驅(qū)動(dòng)和繼電器電路對(duì)高壓、強(qiáng)電設(shè)備進(jìn)行控制，主控板系統(tǒng)根據(jù)總線通信方式進(jìn)行運(yùn)算處理和高層判決，然后輸出控制指令給擴(kuò)展板系統(tǒng)，由擴(kuò)展板系統(tǒng)完成深鉆水下液壓閥組的復(fù)雜控制。

優(yōu)選地，所述水下控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括液壓泵站電機(jī)噪聲采集模塊。

優(yōu)選地，所述水下控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括卸扣器電機(jī)噪聲采集模塊。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集板包括經(jīng)過(guò)光耦隔離由單片機(jī)I/O口采集的8路數(shù)字信號(hào)采集，10路AD采集，2路隔離電壓信號(hào)輸出，1路隔離電流采集，1路隔離電壓采集，1路485通信接口，1路RS-232接口，1路CAN通信接口和4路單觸點(diǎn)繼電器。

優(yōu)選地，所述主控板系統(tǒng)進(jìn)一步包括1路深度計(jì)，1路液壓系統(tǒng)壓力，1路沖洗液壓力，4路關(guān)鍵點(diǎn)液壓壓力，1路動(dòng)力頭位移，2路姿態(tài)傳感器2路工作噪聲的12路模擬信號(hào)輸入端。

優(yōu)選地，所述主控板進(jìn)一步包括1路離底高度計(jì)，4路動(dòng)力頭關(guān)鍵位置霍爾傳感器，1路控制倉(cāng)溫升，1路控制倉(cāng)芯片溫升，1路液壓系統(tǒng)油溫，1路電機(jī)溫升，1路新型姿態(tài)檢測(cè)接口的10路數(shù)字信號(hào)輸入端。

優(yōu)選地，所述主控板系統(tǒng)采用STM32芯片。