一种面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法与流程

本发明属于地下管道非开挖，尤其涉及一种面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法。

背景技术：

1、地下管线是城市基础设施的重要组成部分，它包括给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业管道等几大类，就象人体内的“神经”和“血管”，日夜担负着传递信息和输送能量的工作，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市高效率高质量运转的保证，被誉为城市的“生命线”；随着全球经济的持续发展、人口的迅速增长以及城市化进程的不断加快，地下管线的需求正变得越来越大，而由于人们环保意识的增强和对生活质量的关注，在地下管线工程建设中传统的开挖埋设方法正带来日益严重的问题，在这种情况下，非开挖技术(tt—trenchlesstechnology)悄然兴起并得到飞速发展。

2、

技术实现思路

1、为实现本发明的目的在于提供一种面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法。本发明所采用的技术方案如下：

2、一种面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，包括地面装置及地下装置，地面装置包括dsp芯片、da转换模块、第一微处理器、功率放大器、磁场发射线圈、第一继电器及第一电磁铁；

3、地下装置包括第二微处理器、ad转换模块、磁传感器、第二继电器及第二电磁铁；

4、dsp芯片用于产生固定频率和幅值的正弦波数字信号，经da转换模块后通过功率放大器传输至磁场发射线圈，产生交变的人工磁场信息，磁传感器用于接收上述人工磁场信息，并经过ad转换模块后传输至第二微处理器，第二微处理器解析出交变磁场信号的幅值，将该幅值转成二进制数信息，并通过控制第二继电器的闭合和断开实现第二电磁铁中电流的通断，进而控制通信磁场的通断；

5、第一微处理器通过控制第一继电器的闭合和断开实现第一电磁铁中电流的通断，进而控制通信磁场的通断，第一、第二继电器的通断频率设定相一致；

6、第一继电器接收到上述二进制数信息后，经由gpio读取并解析出磁场幅值，第一微处理器根据解析出的磁场幅值实现钻头的定位。

7、作为本发明的优选技术方案，进一步的：

8、前述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，第一微处理器选用瑞芯微的嵌入式arm芯片rk3568，第二微处理器选用兆易创新的gd32f130。

9、前述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，da转换模块选用mcp4725，ad转换模块选用mcp3421。

10、前述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，第一、第二继电器选用dl600。

11、前述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，第二微处理器能够控制实现地下装置与地面装置之间的超低频通信。

12、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的有益技术效果：

13、1.本发明解决了针对水平钻机导向系统的硬件实现问题，选择芯片rk3568配合emmc类型的存储芯片qa10200g4实现数据和系统的存储功能，辅以继电器和电磁铁进行超低频通信，使用da模块与磁场发射线圈相连，发射人工磁场；选择gd32f130作为地下装置的mcu，配合大容量的flash存储器和sram进行数据存储，辅以高分辨率的ad转换模块读取人工磁场信息，使用继电器和电磁铁等硬件设施通过频率控制进行超低频通信；

14、2.本发明解决了针对水平钻机导向系统的软件实现问题，利用磁场发射线圈，通过施加交变电流产生交变的人工磁场；之后地下装置通过磁传感器和ad转换模块接收人工磁场信息；接着地面装置和地下装置使用继电器和电磁铁通过频率控制实现超低频通信；在地面装置接收到发来的磁场信息后，解算出钻头的位置信息；最后通过对钻头位置的实时跟踪和控制实现对水平钻机的定向导向。

技术特征：

1.一种面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，其特征在于，包括地面装置及地下装置，所述地面装置包括dsp芯片、da转换模块、第一微处理器、功率放大器、磁场发射线圈、第一继电器及第一电磁铁；

2.根据权利要求1所述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，其特征在于，第一微处理器选用瑞芯微的嵌入式arm芯片rk3568，第二微处理器选用兆易创新的gd32f130。

3.根据权利要求1所述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，其特征在于，所述da转换模块选用mcp4725，所述ad转换模块选用mcp3421。

4.根据权利要求1所述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，其特征在于，所述第一、第二继电器选用dl600。

5.根据权利要求2所述的面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，其特征在于，所述第二微处理器能够控制实现地下装置与地面装置之间的超低频通信。

技术总结本发明公开了一种面向国产化平台的水平钻机导向系统及方法，包括地面装置及地下装置，地面装置包括DSP芯片、DA转换模块、第一微处理器、功率放大器、磁场发射线圈、第一继电器及第一电磁铁；地下装置包括第二微处理器、AD转换模块、磁传感器、第二继电器及第二电磁铁；本发明利用磁场发射线圈，通过施加交变电流产生交变的人工磁场；之后地下装置通过磁传感器和AD转换模块接收人工磁场信息；接着地面装置和地下装置使用继电器和电磁铁通过频率控制实现超低频通信；在地面装置接收到发来的磁场信息后，解算出钻头的位置信息；最后通过对钻头位置的实时跟踪和控制实现对水平钻机的定向导向。技术研发人员：王超文,黄永明,周文琅,王卫平受保护的技术使用者：江苏谷登重型机械科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27