智能钻孔轨迹测量装置及方法技术领域
本发明属于煤田地质勘探仪器领域，具体涉及一种智能钻孔轨迹测量装置及方法。
背景技术
在公知技术中，钻孔轨迹测斜技术早已广泛应用于石油钻孔及煤矿井下瓦斯抽放、地质勘探和探放水等钻孔施工中，但是在国内煤田地质领域，还未见智能钻孔轨迹测量装置的相关报道。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种智能钻孔轨迹测量装置及方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种智能钻孔轨迹测量装置，该装置由手持终端和智能测量探头组成，二者之间通过无线蓝牙连接；所述智能测量探头包括供电单元、智能管理单元、轨道测量单元、通信接口单元，所述供电单元分别与智能管理单元、轨道测量单元连接，所述智能管理单元包括第一三轴重力加速计、第一钻进状态采集单元、转动传感器、80C51单片机，所述第一三轴重力加速计、第一钻进状态采集单元、转动传感器的输入端相互连接，所述第一三轴重力加速计和转动传感器的输出端相互连接，所述第一钻进状态采集单元的输出端与80C51单片机的一端连接，所述80C51单片机的另一端连接在轨道测量单元与供电单元之间；所述轨道测量单元包括第二三轴重力加速计、第二钻进状态采集单元、三轴磁感应传感器、STM8单片机，所述第二三轴重力加速计、第二钻进状态采集单元、三轴磁感应传感器的输入端相互连接，所述第二三轴重力加速计和三轴磁感应传感器的输出端相互连接，所述第二钻进状态采集单元的输出端与STM8单片机的一端连接，所述STM8单片机的另一端与通信接口单元连接。
上述方案中，所述80C51单片机的另一端分别与第二三轴重力加速计、第二钻进状态采集单元、三轴磁感应传感器连接。
上述方案中，所述供电单元包括电池保护电路、电池组、本安电源,所述电池保护电路与电池组连接，并且两者均与本安电源连接。
上述方案中，所述通信接口单元包括通信接口，所述通信接口上设置有USB接口、RS485转蓝牙模块，通过RS485转蓝牙模块与手持终端连接。
上述方案中，所述第一钻进状态采集单元和第二钻进状态采集单元均包括MCU和六轴MEMS陀螺仪，所述MCU和六轴MEMS陀螺仪之间通过RS485互相通信；所述第一钻进状态采集单元的MCU将采集数据输出到80C51单片机，所述第二钻进状态采集单元的MCU将采集数据输出到STM8单片机。
本发明实施例还提供一种智能钻孔轨迹测量方法，该方法为：手持终端向智能测量探头发送定时同步工作指令，接收到同步指令后，所述智能测量探头每隔500毫秒自动检测内部钻进状态采集单元采集的数据与设定的状态阈值进行比较，根据比较结果自动判断进行加电和断电工作。
上述方案中，所述智能测量探头通过与设定的状态阈值进行比较，根据比较结果自动判断进行加电和断电工作，具体为：当智能测量探头采集的数据大于设定的状态阈值时，智能测量探头自动断电；当智能测量探头采集的数据小于设定的状态阈值时，智能测量探头开始测量并自动存储数据，采集完成后延时15秒后自动断电。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用了三轴重力加速计传感器和转动传感器组合的工作模式，保证了装置能准确识别钻进状态（水平移动、转动、振动）；采用了高集成抗EMC干扰半导体电路设计技术，设计了宽度仅18mm的全套采集控制电路；采用了低磁导率、抗弯抗扭强度大的铍青铜作为外管，保证了测量钻孔姿态参数的准确性。
本发明能够自动识别钻机的钻进状态（水平移动、转动、振动）并控制智能测量探头测量钻孔的姿态参数并自动按设定的时间间隔存储到存储器或者直接通过蓝牙传输姿态参数。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种智能钻孔轨迹测量装置的连接示意图；
图2为本发明中的第一钻进状态采集单元和第二钻进状态采集单元的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明实施例提供一种智能钻孔轨迹测量装置，如图1所示，该装置由手持终端和智能测量探头组成，二者之间通过无线蓝牙连接；所述智能测量探头包括供电单元1、智能管理单元2、轨道测量单元3、通信接口单元4，所述供电单元1分别与智能管理单元2、轨道测量单元3连接，所述智能管理单元2包括第一三轴重力加速计201、第一钻进状态采集单元202、转动传感器203、80C51单片机204，所述第一三轴重力加速计201、第一钻进状态采集单元202、转动传感器203的输入端相互连接，所述第一三轴重力加速计201和转动传感器203的输出端相互连接，所述第一钻进状态采集单元202的输出端与80C51单片机204的一端连接，所述80C51单片机204的另一端连接在轨道测量单元3与供电单元1之间；所述轨道测量单元3包括第二三轴重力加速计301、第二钻进状态采集单元302、三轴磁感应传感器303、STM8单片机304，所述第二三轴重力加速计301、第二钻进状态采集单元302、三轴磁感应传感器303的输入端相互连接，所述第二三轴重力加速计301和三轴磁感应传感器303的输出端相互连接，所述第二钻进状态采集单元302的输出端与STM8单片机304的一端连接，所述STM8单片机304的另一端与通信接口单元4连接。
所述80C51单片机204的另一端分别与第二三轴重力加速计301、第二钻进状态采集单元302、三轴磁感应传感器303连接。
所述供电单元1包括电池保护电路101、电池组102、本安电源103，所述电池保护电路101与电池组102连接，并且两者均与本安电源103连接。
所述通信接口单元4包括通信接口401，所述通信接口401上设置有USB接口402、RS485转蓝牙模块403，通过RS485转蓝牙模块403与。
所述手持终端和智能测量探头之间通过无线蓝牙技术进行传输数据，手持终端发送相应的命令给智能测量探头，所述智能测量探头根据接收的命令启动相应的工作模式并把相应的结果返回给手持终端，由手持终端最终以数字和图形的方式显示出来；所述供电单元1对智能管理单元2、轨迹测量单元3和通信接口4供电，所述智能管理单元2控制轨迹测量单元3的工作状态，所述轨迹测量单元3控制通信接口单元4是否输出。
在井下测量工作开始前，手持终端向智能测量探头发送定时同步工作指令，所述智能管理单元2接收到该指令后启动轨迹测量单元3，并以500毫秒的时间间隔通过第一钻进状态采集单元202读取第一三轴重力加速计201的输出数据和转动传感器203的角速度数据，通过与设定的状态阈值进行比较，自动判断对轨迹测量单元3进行加电和断电工作；
所述轨迹测量单元3中第二三轴重力加速计301具有重力加速度敏感性，对探头倾斜和转动感应产生电信号；所述三轴磁感应传感器303具有对地磁场的敏感性，对探头在不同位置相对地磁北极的夹角产生电信号；两路六组电信号经过第二钻孔姿态数据采集单元302弱信号放大、模数转换，然后通过STM8单片机304计算处理成姿态参数进行储存，根据设定的工作模式进行实时传输或者定时存储。
如图2所示，所述第一钻进状态采集单元202和第二钻进状态采集单元302均包括MCU和六轴MEMS陀螺仪，所述MCU和六轴MEMS陀螺仪之间通过RS485互相通信；所述第一钻进状态采集单元202的MCU将采集数据输出到80C51单片机204，所述第二钻进状态采集单元302的MCU将采集数据输出到STM8单片机304。
本发明实施例还提供一种智能钻孔轨迹测量方法，该方法为：手持终端向智能测量探头发送定时同步工作指令，接收到同步指令后，所述智能测量探头每隔500毫秒自动检测内部钻进状态采集单元采集的数据与设定的状态阈值进行比较，根据比较结果自动判断进行加电和断电工作。
当智能测量探头采集的数据大于设定的状态阈值时，智能测量探头自动断电；当智能测量探头采集的数据小于设定的状态阈值时，智能测量探头开始测量并自动存储数据，采集完成后延时15秒后自动断电。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。