基于便携操控箱的深海钻机测控系统研制

发布时间：2020-09-29 23:30

　　深海岩芯取样钻机可在几千米深的海底定点钻取表层岩芯,是进行深海底矿产资源勘探、深海底地质调查等不可缺少的重要取样装备。随着海洋事业的发展,科考任务对钻机的功能和操作都提出了更高的要求,研制一套更高效且易于使用的钻机测控系统具有重要意义。深海钻机是由一条脐带缆联系水上操控平台和水下采集执行单元的取样钻探设备。传统的深海装备测控系统水上部分通常是由一台工业控制计算机、光电转换器、网络交换机、视频解码器和显示器等众多设备组成,各个设备之间的电源线,串口线,视频线,网口线等等数量繁多,导致设备拆装不易并且容易出错。另外,传统的甲板操控方式是使用鼠标和少量键盘按键来控制界面功能,而今,面对日益复杂的界面,对于不懂内部工作原理的操作人员需要很多时间去熟悉使用上位机软件的使用,并且这种操作方式也不够方便。为了解决这些存在的问题,本文设计并实现了一套便携型甲板操控箱,首先将鼠标键盘输入方式改为符合人体工程学的推杆、手柄、按键等的操作方式,并制成操作面板,其次将各甲板单元集成到操控箱内部,最后定制了抗震抗压的操控箱,形成了具有易安装性,高可靠性的甲板操控设备。同时,为了全面提升钻机的工作能力,设计了自适应钻进等自动化方案和更加完善的电气监测方案。本文结构分为钻机测控系统发展研究,系统总体方案设计、系统硬件实现、系统软件实现和系统调试与应用五大部分。首先,研究了相关技术的应用,以及将要面对的应用环境与现实需要,确定了系统各个模块的设计方案;然后具体的介绍了方案中各个硬件电路的实现;然后再介绍了系统软件实现细节,其中包含两大部分:包括基于STM32微处理器的嵌入式软件,用于完成下位机信号采集和执行功能;基于Visual Studio 2015开发的上位机软件完成人机交互界面设计,系统控制和数据记录等功能。最后介绍了系统的调试及海上实际应用。本文研制的深海岩芯取样钻机测控系统,在经过实验室调试和车间联调后,与钻机本体一同随船参加我国大洋49航次,在西北印度洋完成相关钻探任务,成功获取岩芯样品。航次成功应用结果表明,钻机测控系统达到设计要求,通过实践检验。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P634.31
【部分图文】：

操控,工业,抗压能力,面板

杭州电子科技大学硕士学位论文甲板操控方式是使用鼠标和少量键盘按键对上位机控件界面和功能，实际操控设备的人员需要很多时间去熟况出现。逡逑海浪涌的力量非常大，科考船一直处于摇晃状态，偶一次固定都需要仔细绑好，这样一来，在需要更换，基于便携式操控箱的甲板操控平台有以下三个优点：逡逑，模块化设计使内部电路调试好后就可以封装起来，极时间精力浪费；逡逑体工程学研制的手柄，推杆，按键操控面板，使操作人般持续十多个小时钻探作业任务，这种方式减少了人

钻机,德国

逦Ａｂｓｔｒａｃｔ－Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ＆邋Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，美国邋３０００ｍ逦１００ｍ逡逑ＰＲＯＤＷ钻机的操作配置如图１所示。钻机通过铠装同轴电缆系在水面舰艇上。浮筒用逡逑于防止脐带缆在海底缠绕，并保持缆绳足够的张力，以防止震动。位于钻机、脐带缆和海底逡逑的应答器将用于跟踪钻机的位置，并允许船舶保持站位。钻机的部件安装在钢架中，底座上逡逑有调平油缸，用于在斜坡和不平坦的地形上作业。钻机应能在高达１５度的斜坡上调平，并在逡逑高达３０度的斜坡上保持直立。根据装备方式，钻机的重量在１４００至２１００公斤之间。横跨底逡逑座的宽度为３ｍ，高度范围为３ｍ至４ｍ。逡逑Ｖ逦？———！？？￡邋Ｋｉｆｃ．逡逑厂．逦ｌ邋—逡逑Ｌ邋－逦逦逦＼邋！邋｜｜｜逡逑？邋一．，二？＿邋？一＊２＾邋贫、—伽冰仇嫩逡逑－、＊逦＿－邋知邋＇邋＂？——逦邋＼逡逑一邋－邋？＞．逦、ｖ＾ｚ逡逑图１．３澳大利亚ＰＲＯＤ深海钻机逡逑ＭＥＢＯ［６］尽可能使用陆地钻机（钻井技术）和商业遥控潜水器（能源概念、遥测技术）逡逑上证明的标准技术。ＭＥＢＯ开发的具体工程目标是运输方便，最大钻机重量为１０吨，钻井逡逑长度至少为５０ｍ

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【参考文献】