[發(fā)明專利]一種基于無線傳播的井下開采鉆孔數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113064105A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉偉建;王慶華;董森森;杜亞志;王文碩;常浩源
• 申請（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院;石家莊天地煤礦機(jī)械有限公司
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01C21/18
• 代理公司: 北京八月瓜知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 陶敏

本發(fā)明提供了一種基于無線傳播的井下開采鉆孔數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的井下開采鉆孔數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟：S1：對鉆進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并將鉆進(jìn)狀態(tài)結(jié)果傳輸至控制器；S2：控制器在鉆進(jìn)狀態(tài)結(jié)果為鉆進(jìn)停止?fàn)顟B(tài)時控制鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件通電，鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件監(jiān)測并將鉆孔數(shù)據(jù)傳輸至控制器；S3：控制器在接收鉆孔數(shù)據(jù)后控制鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件斷電并將鉆孔數(shù)據(jù)調(diào)制編碼后發(fā)送至發(fā)射模塊進(jìn)行無線通信。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)適用于煤炭井下開采復(fù)雜的工作環(huán)境開采，具有使用方便、可低功耗運行、可連續(xù)測量、監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、工作效率高等優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)接收與處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于無線傳播的井下開采鉆孔數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，我國的產(chǎn)煤量居世界首位，同時煤炭也是我國主要的一次性消費能源。隨著井下煤炭開采深度越來越大，開采所面臨的地質(zhì)條件也越來越復(fù)雜，使煤炭安全生產(chǎn)面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。深部煤炭開采的災(zāi)害主要包括瓦斯、煤塵、水、火和頂板災(zāi)害等，其巨大的破壞性時刻威脅著人民的生命和財產(chǎn)安全。

目前，煤炭深部開采安全監(jiān)測與災(zāi)害防治主要依靠隨鉆數(shù)據(jù)測量技術(shù)。隨鉆測量系統(tǒng)可分為有線式隨鉆測量和無線式隨鉆測量，國內(nèi)煤礦井下使用的隨鉆測量系統(tǒng)以中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司研制的YHD系列四個型號有線隨鉆測量裝置為主。

無線式隨鉆測量系統(tǒng)具有生產(chǎn)與使用更加便捷的優(yōu)勢。目前，已有的井下無線隨鉆測量系統(tǒng)包括基于鉆井液脈沖無線傳輸方式、基于聲波無線傳輸方式和基于鉆桿和地層的電磁波無線傳輸方式。但現(xiàn)有的無線隨鉆測量系統(tǒng)都或多或少地面臨著能耗問題，而連續(xù)工作時間過短不僅會影響工作效率，對于施工人員安全也有一定隱患。

因此，針對上述問題，對于井下煤炭開采復(fù)雜的工作環(huán)境，提出一種使用方便，監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的低功耗無線鉆孔數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于無線傳播的井下開采鉆孔數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)，其適用于煤炭井下開采復(fù)雜的工作環(huán)境開采，具有使用方便、可低功耗運行、可連續(xù)測量、監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、工作效率高等優(yōu)勢。

本發(fā)明提供一種基于無線傳播的井下開采鉆孔數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟：

S1：對鉆進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并將鉆進(jìn)狀態(tài)結(jié)果傳輸至控制器；

S2：控制器在鉆進(jìn)狀態(tài)結(jié)果為鉆進(jìn)停止?fàn)顟B(tài)時控制鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件通電，鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件監(jiān)測并將鉆孔數(shù)據(jù)傳輸至控制器；

S3：控制器在接收鉆孔數(shù)據(jù)后控制鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件斷電并將鉆孔數(shù)據(jù)調(diào)制編碼后發(fā)送至發(fā)射模塊進(jìn)行無線通信。

步驟S1中，鉆進(jìn)狀態(tài)可以采用鉆桿加速度進(jìn)行表征；此時，可以采用加速度傳感器來對鉆進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并將鉆進(jìn)狀態(tài)結(jié)果傳輸至控制器。對鉆進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的目的是獲取鉆進(jìn)停止?fàn)顟B(tài)的時間節(jié)點，從而便于控制器在鉆進(jìn)停止?fàn)顟B(tài)的時間節(jié)點啟動鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件進(jìn)行監(jiān)測。

步驟S2中，可以采用供電電池對鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件進(jìn)行供電，此時控制器通過控制供電電池以對鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件進(jìn)行通電或斷電。控制器與鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件通信連接，從而能夠智能地控制鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件的啟動或停止，有利于達(dá)到節(jié)省電量的目的；此外，控制器與鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件可隔離放置，以便防止信號相互干擾。

對鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件不作嚴(yán)格限制，可根據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)置；例如，鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件可以包括磁場傳感器和陀螺儀傳感器中的至少一種，此時其所監(jiān)測的鉆孔數(shù)據(jù)包括鉆孔方位角和鉆桿傾角中的至少一種。

步驟S3中，控制器在接收鉆孔數(shù)據(jù)后控制鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件斷電，從而使得鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測元件在非鉆進(jìn)停止?fàn)顟B(tài)的其它時間節(jié)點(即鉆進(jìn)運行狀態(tài))處于關(guān)閉狀態(tài)，該方式能夠節(jié)約能耗，進(jìn)而實現(xiàn)低功耗及長距離的連接測量。此外，控制器還可以將鉆進(jìn)狀態(tài)結(jié)果、鉆孔數(shù)據(jù)以及工作狀態(tài)信息傳輸至存儲模塊進(jìn)行存儲，以便后續(xù)分析。