瓦斯抽采钻孔开孔参数测量系统设计与实现

发布时间：2017-05-24 10:16

  本文关键词：瓦斯抽采钻孔开孔参数测量系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国每年煤矿井下瓦斯治理钻孔工程量巨大，目前几乎所有的煤矿都采用的是传统的人工丈量方法标定开孔方位角和倾斜角，操作程序相当繁琐，稳钻时间长，精度低。新的测量技术还处于初步发展阶段，技术不完善。针对以上问题，本文提出基于超声波原理的钻孔开孔参数测量新方法，跟踪测量钻杆姿态，快速测量钻孔开孔方位角、倾斜角。 本文首先研究了目前国内外倾斜角、方位角测量技术发展现状，并对其在井下使用进行了可行性分析研究。给出钻孔开孔参数测量系统的总体设计方案，详细的叙述了倾斜角校准算法，开孔钻杆方位角测量算法，然后根据超声波特性，，研究超声波测距传输时间的确定方法，提出求接收超声波采样波形拐点的新方法计算超声波传输时间，从而得出较精确的传输距离。 其次根据设计的总体方案，对钻孔开孔参数测量系统的主机和超声波测距部分的硬件电路进行研究设计，并使其满足隔爆兼本安型性能需求。 最后通过对样机性能进行验证测试及结果分析，得出结论：开孔钻杆倾斜角的测量误差小于1°，开孔钻杆方位角的测量误差小于3°均达到预期技术指标。方位角的测量精度还有提高空间，可在后期进行研究。
【关键词】：瓦斯治理 开孔方位角 开孔倾斜角 超声波测距
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 论文选题目的和意义8-9
• 1.1.1 关于钻孔开孔参数8
• 1.1.2 选题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 倾斜角测量技术研究现状9-11
• 1.2.2 地面方位角测量技术发展现状11-12
• 1.2.3 煤矿井下方位角测量技术发展现状12-14
• 1.3 本课题研究的内容和章节安排14-15
• 第2章 钻孔开孔参数测量系统关键技术研究15-36
• 2.1 系统测量总体思路15-17
• 2.2 倾斜角测量技术研究17-24
• 2.2.1 加速度计选取17-18
• 2.2.2 基于加速度的倾斜角测量原理18-20
• 2.2.3 倾斜角误差校准20-24
• 2.3 方位角测量技术研究24-35
• 2.3.1 测距原理分析及选取24-26
• 2.3.2 超声波传输时间测量26-32
• 2.3.3 方位角测量算法研究32-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 钻孔开孔参数测量系统软硬件设计36-62
• 3.1 主机硬件设计36-51
• 3.1.1 ARM 控制器37-38
• 3.1.2 倾斜角测量模块38-40
• 3.1.3 充电模块40-42
• 3.1.4 开关机模块42-44
• 3.1.5 本安电池组44
• 3.1.6 DC/DC 电路44-46
• 3.1.7 复位电路46-47
• 3.1.8 无线模块47-48
• 3.1.9 存储器模块48
• 3.1.10 时钟芯片48-49
• 3.1.11 状态指示电路49-51
• 3.2 超声波测距硬件电路设计51-55
• 3.2.1 单片机51-52
• 3.2.2 驱动模块52-54
• 3.2.3 信号调理模块54-55
• 3.3 软件设计55-61
• 3.3.1 主机软件层次结构55-56
• 3.3.2 主机工作流程56-57
• 3.3.3 测量节点工作流程57-58
• 3.3.4 系统 GUI 设计58-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第4章 样机测试及实验结果分析62-70
• 4.162-69
• 4.1.1 倾斜角精度测量实验62-65
• 4.1.2 超声波测距试验数据分析65-67
• 4.1.3 方位角测量实验67-69
• 4.2 本章小结69-70
• 第5章 总结与展望70-72
• 5.1 总结70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间所发表论文76

【参考文献】

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本文编号：390478