钻机监控系统、方法及钻机设备

技术领域

本申请涉及钻机技术领域，具体涉及钻机监控系统、方法及钻机设备。

背景技术

在相关技术中，井下钻机是指煤矿井下用到的各种设备，其正常运行关系到煤矿安全生产运营，如果有钻机设备出现问题，有可能导致整个煤矿生产线崩溃，更严重的话，会带来生命财产安全。目前的钻机设备在运行过程中通过监控系统进行监控时，无法对设备运行的参数进行标定，且无法动态显示动力头位置，也无法存储历史工况信息。

另外，目前的定向钻机普遍安装7inch以下显示屏或者不安装显示屏。在无显示屏设备上用户无法获取设备工况信息，而如果在小尺寸屏幕上只能展示有限的工况信息，在大型定向钻机上更是捉襟见肘。

申请内容

有鉴于此，本申请的第一方面提供了一种钻机监控系统，解决了无法对钻机设备运行的参数进行标定的技术问题。

本申请的第一方面提供的一种钻机监控系统，用于对钻机进行监控，钻机监控系统包括：处理装置，配置为获取所述钻机的运行状态数据，并对所述运行状态数据进行处理以获取运行状态分类，且根据所述运行状态分类获得与所述运行状态分类相互对应的运行状态信息；显示装置，与所述处理装置通讯连接，配置为显示运行状态信息并对所述运行状态信息中的参数标定界面进行标定。

本申请的第一方面提供的钻机监控系统，通过设备运行参数标定功能，设计了键盘输入的方式，取代了按键加减的方式，提高了输入便捷性。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，还包括：传感器组件，配置为检测所述钻机并获取所述钻机的所述运行状态数据；电子控制装置，与所述处理装置和所述传感器组件分别通讯连接，所述电子控制装置配置为获取所述传感器组件检测到的所述运行状态数据。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述传感器组件包括：发动机传感器组件，配置为获取所述发动机的运行状态数据；动力头传感器组件，配置为获取所述钻机的动力头的运行状态数据；其中，所述电子控制装置与所述发动机传感器组件和所述动力头传感器组件分别通讯连接。

本申请的第二方面的目的在于提供一种钻机设备，解决了背景技术中无法对钻机设备运行的参数进行标定的技术问题。

本申请的第二方面提供的一种钻机设备，包括：钻机本体；动力头系统，与所述钻机本体连接；发动机，与所述钻机本体连接；任一第一方面所述的钻机监控系统，配置为监控所述动力头系统的动力头运行状态和所述发动机的运行状态。

本申请的第二方面提供的钻机设备，通过钻机监控系统监控动力头系统的动力头运行状态和发动机的运行状态，并对设备运行参数进行标定，提高了钻机设备运行的可靠性和安全性。

本申请的第三方面的目的在于提供一种钻机监控方法，解决了背景技术中无法对钻机设备运行的参数进行标定的技术问题。

本申请的第三方面提供的一种钻机监控方法，采用第一方面的钻机监控系统，所述钻机监控方法包括：获取所述钻机的运行状态数据；解析所述运行状态数据，对所述运行状态进行分类，获取运行状态分类；根据所述运行状态分类获得并显示与所述运行状态分类相互对应的运行状态信息；对获得的所述运行状态信息中的参数标定界面进行参数标定。

本申请的第三方面提供的钻机监控系统，通过设备运行参数标定功能，设计了键盘输入的方式，取代了按键加减的方式，提高了输入便捷性。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，根据所述运行状态分类显示与所述运行状态分类相互对应的运行状态信息，具体包括：根据所述运行状态分类显示工况信息；根据所述运行状态分类显示故障信息并存储；根据所述运行状态分类显示参数标定界面；根据所述运行状态分类显示运行时间并执行锁机或解锁。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述运行状态分类显示工况信息，具体包括：仪表显示转速信息；动态显示动力头位置信息。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述仪表显示转速信息，具体包括：获取转速值；根据所述转速值获得指针旋转的角度；调用计算函数在相应的角度绘制表针形成所述转速信息并显示。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述动态显示动力头位置信息，具体包括：获取动力头位置数据和动力杆总长度；根据所述动力头位置数据和所述动力杆总长度获得动力头当前位置；根据所述动力头当前位置，按等比例绘制出动力头图像并动态显示。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述运行状态分类显示故障信息并存储，具体包括：获取故障数据；根据所述故障数据显示并存储故障信息；查看存储的所述故障信息。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述运行状态分类显示运行时间并执行锁机，具体包括：计算累计运行时间；根据固定使用时间和所述累计运行时间获得剩余使用时间；当判定所述剩余使用时间为零，则执行锁机；所述执行解锁包括：根据解锁规则生成随机码；根据所述随机码获取密码；通过所述密码验证后解锁。

附图说明

图1所示为本申请一些实现方式提供的钻机监控系统的组成示意图。

图2所示为另一些实现方式提供的钻机监控系统的组成示意图。

图3所示为图2所示的实现方式提供的钻机监控系统的传感器组件的组成示意图。

图4所示为图3所示的实现方式提供的钻机监控系统的动力头传感器组件的组成示意图。

图5所示为图2所示的实现方式提供的钻机监控系统的电子控制装置的组成示意图。

图6所示为图1所示的实现方式提供的钻机监控系统的处理装置的组成示意图。

图7所示为另一些实现方式提供的钻机监控系统的组成示意图。

图8所示为本申请一些实现方式提供的钻机设备的组成示意图。

图9所示为本申请一些实现方式提供的钻机监控方法的流程图。

图10所示为图9所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据运行状态分类显示与运行状态分类相互对应的运行状态信息的流程图。

图11所示为图10所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据运行状态分类显示工况信息的流程图。

图12所示为图11所示的实现方式提供的钻机监控方法中的仪表显示转速信息的流程图。

图13所示为图11所示的实现方式提供的钻机监控方法中的动态显示动力头位置信息的流程图。

图14所示为图10所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据所述运行状态分类显示故障信息并存储的流程图。

图15所示为图10所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据所述运行状态分类显示运行时间并执行锁机或解锁的流程图。

图16所示为本申请一些实现方式提供的电子设备的组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1所示为本申请一些实现方式提供的钻机监控系统的示意图。如图1所示，该钻机监控系统100，用于对钻机进行监控，钻机又称钻机设备，钻机包括：钻机本体、动力头系统和发动机，动力头系统与钻机本体连接，发动机与钻机本体连接。

钻机监控系统包括：处理装置110和显示装置120。显示装置120与处理装置110通讯连接。

具体地，显示装置120为触摸屏，触摸屏能够实现人机交互。处理装置110配置为获取钻机的运行状态数据，并对运行状态数据进行处理以获取运行状态分类，且根据运行状态分类获得与运行状态分类相互对应的运行状态信息。运行状态数据包括：发动机转速数据、发动机水温数据、发动机油温数据、动力头转速数据、动力头位置数据、动力头压力数据、发动机故障数据、动力头故障数据、发动机运行状态数据、动力头运行状态数据和设备运行时间数据。

更为具体地，处理装置110通过控制器局域网络(Controller Area Network，简称CAN)获取运行状态数据，然后对运行状态数据进行解析处理，获得运行状态分类，例如，运行状态分类包括：工况信息类、设备故障信息类、设备参数信息类和设备运行时间类。

更为具体地，处理装置110再根据运行状态分类，通过计算获得与运行状态分类相互对应的运行状态信息。例如，针对工况信息类获得与工况信息类中的转速数据对应的转速信息，其中的转速信息包括发动机转速和动力头转速。且处理装置110通过进一步计算获得仪表方式的转速信息。工况信息类中还包括动力头位置信息，处理装置110针对工况信息类获得与工况信息类中的动力头位置数据获得动力头位置信息，且处理装置110通过进一步计算获得动力头位置的动态图像。处理装置110针对设备故障信息类获得与设备故障信息类对应的设备故障信息。处理装置110通过进一步程序设定，对故障信息进行存储，并能够调阅已经存储的故障信息。处理装置110针对设备参数信息类获得与设备参数信息对应的设备参数，并制成设备参数界面。另外，处理装置110还对设备的运行时间进行统计，以通过计算获得设备运行时间。

显示装置120配置为显示运行状态信息并对运行状态信息中的参数标定界面进行标定。显示装置120可通过无线通信模块与处理装置110实现通讯连接，用于分类显示工况信息、设备故障信息、设备参数信息和设备运行时间。其中，显示装置120通过仪表的方式显示发动机转速和动力头转速，显示装置120还动态显示动力头位置。另外，显示装置120还显示其它工况信息、故障信息、参数界面。

更为具体地，操作人员可通过显示装置120直观地看到动力头转速、发动机转速和动力头位置，并能够在显示装置120上对参数界面中的各个设备参数进行标定，提供了钻机监控系统100对钻机进行监控的可靠性。

图2所示为另一些实现方式提供的钻机监控系统的组成示意图。如图2所示，在一种可能的实现方式中，该钻机监控系统100还包括：传感器组件130和电子控制装置140。电子控制装置140与处理装置110和传感器组件130分别通讯连接，使得处理装置110能够获取来自电子控制装置140的运行状态数据。

具体地，传感器组件130配置为检测钻机并获取钻机的运行状态数据。传感器组件130包括多个检测传感器，用于对钻机运行时所对应产生的运行状态数据进行检测并获取，检测传感器将检测到的运行状态数据发送至电子控制装置140。因此，电子控制装置140配置为获取传感器组件130检测到的运行状态数据。电子控制装置140中包括电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)。

图3所示为图2所示的实现方式提供的钻机监控系统中的传感器组件的组成示意图。如图3所示，在一种可能的实现方式中，传感器组件130包括：发动机传感器组件131和动力头传感器组件133。发动机传感器组件131用于检测并传输发动机的运行状态数据，动力头传感器组件133用于检测并传输动力头的运行状态数据。因此，发动机传感器组件131配置为获取发动机的运行状态数据。动力头传感器组件133配置为获取动力头的运行状态数据。其中，电子控制装置140与发动机传感器组件131和动力头传感器组件133分别通讯连接。

更为具体地，发动机传感器组件包括：发动机转速传感器，发动机转速传感器配置为获取发动机的转速。此外，发动机传感器组件还包括发动机水温传感器、发动机油压传感器。发动机水温传感器用于检测发动机的水温，发动机油压传感器用于检测发动机的油压。发动机传感器组件检测到的发动机运行状态数据发送至电子控制装置140，为能够对发动机运行状态进行监控提供了必要的数据支持。

图4所示为图3所示的实现方式提供的钻机监控系统的动力头传感器组件的组成示意图。如图4所示，动力头传感器组件133包括：动力头转速传感器1331和动力头位置传感器1333。其中，动力头转速传感器1331用于检测动力头的转速，并获取动力头转速数据。因此，动力头转速传感器1331配置为获取钻机的动力头转速数据。动力头位置传感器1333用于检测动力头的位置，并获取动力头位置数据，因此，动力头位置传感器1333配置为获取动力头位置数据。

图5所示为图2所示的实现方式提供的钻机监控系统的电子控制装置的组成示意图。如图5所示，电子控制装置140包括：发动机电子控制单元141和控制器143。发动机电子控制单元141与处理装置110通讯连接。发动机电子控制单元141用于获取发动机传感器组件131检测到的发动机运行状态数据。因此，发动机电子控制单元141配置为获取发动机的运行状态数据。发动机电子控制单元141简称为发动机ECU。发动机ECU可通过CAN与处理装置110通讯连接，传递数据准确可靠。控制器143用于检测钻机的动力头的运行状态信息，且控制器143能够用于控制钻机设备的运行。因此，控制器143配置为获取钻机的运行状态数据，控制器143与处理装置110通讯连接，使得控制装置143获取的包括动力头运行状态数据在内的钻机的运行状态数据，可通过CAN发送至处理装置110，数据传输稳定、可靠。

图6所示为图1所示的实现方式提供的钻机监控系统的处理装置的组成示意图。如图6所示，处理装置110包括：存储器111和处理器113，存储器111用于存储可执行的程序指令。处理器113用于执行存储器中的程序指令。其中，处理器113与显示装置120通讯连接，以能够将处理器器113对运行状态数据进行处理后获得的运行状态信息发送至显示装置120进行显示。

图7所示为另一些实现方式提供的钻机监控系统的组成示意图。如图7所示，钻机监控系统100还包括：监控中心150。监控中心150与处理装置110无线通讯连接。其中，监控中心150可通过4G与处理装置110实现通讯连接，提高了数据传输的效率和可靠性。监控中心150可对多个钻机进行监控。处理装置110对运行状态数据进行处理后获取的运行状态信息可发送至监控中心150进行存储，且处理装置110也可从监控中心150获取对当前的钻机进行监控所需要的有用信息，以进一步提高对钻机进行监控的可靠性和安全性。

图8所示为本申请一些实现方式提供的钻机设备的组成示意图。如图8所示，本申请一些实现方式提供钻机设备10，钻机设备10包括：钻机本体200、动力头系统400、发动机300和任一实现方式提供的钻机监控系统100。动力头系统400与钻机本体200连接，发动机300与钻机本体200连接。钻机监控系统100配置为监控动力头系统的动力头运行状态和发动机的发动机运行状态。动力头系统400包括动力头和动力杆，钻机监控系统100通过动力头传感器组件133获取动力头的运行状态数据，钻机监控系统100通过发动机传感器组件131获取发动机的运行状态数据，且通过钻机监控系统100能够对设备运行参数进行标定，提高了钻机设备10运行的可靠性和安全性。

图9所示为本申请一些实现方式提供的钻机监控方法的流程图。如图9所示，钻机监控方法采用任一实施方式中的钻机监控系统100，钻机监控方法包括：

步骤101：获取钻机的运行状态数据，其中的运行状态数据可通过传感器等检测元件进行检测而获得。然后可执行步骤103。

步骤103：解析运行状态数据，获取运行状态分类，以能够从多种运行状态数据中获取到对钻机进行安全和有效监控的关键的信息，并根据运行状态分类快速获得运行状态信息，能够提高获取运行状态信息的速度和可靠性。

步骤105：根据运行状态分类获取并显示与运行状态分类相互对应的运行状态信息，在获取运行状态信息后对运行状态信息进行显示，以能够直观地查看运行状态信息，进一步提高了对钻机的运行中状态的进行监控的可靠性和安全性。

步骤107：对获得的运行状态信息中的参数标定界面进行参数标定。参数标定界面主要实现了设备运行参数标定功能，设计了键盘输入的方式，取代了相关现有技术中的按键加减的方式，提高了输入便捷性。设备参数标定页面需授权方可进入，提高了对钻机进行监控的可靠性和安全性。

图10所示为图9所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据运行状态分类显示与运行状态分类相互对应的运行状态信息的流程图。如图10所示，在一种可能的实现方式中，根据运行状态分类显示与运行状态分类相互对应的运行状态信息，具体包括：

步骤201：根据运行状态分类显示工况信息，工况信息包括但并不限于动力头转速信息、动力头压力信息、发动机转速信息、发动机水温信息、发动机油温信息和动力头位置信息，工况信息是钻机设备运行的主要运行状态信息，通过获取工况信息，能够保证对钻机设备进行监控的有效性。

步骤203：根据运行状态分类显示故障信息并存储，通过显示故障信息，能够直观地第一时间得知钻机设备在运行中发生的故障，可快速修复故障或停机，能够保证钻机设备使用的安全性。

步骤205：根据运行状态分类显示参数标定界面，通过显示参数标定界面，在参数标定界面输入参数数据并反馈给控制器对钻机设备进行控制，响应速度快。

步骤207：根据运行状态分类显示运行时间并执行锁机或解锁。通过锁机和解锁步骤，可以有效保障债权者和使用者的权益，降低纠纷。

图11所示为图10所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据运行状态分类显示工况信息的流程图。如图11所示，在一种可能的实现方式中，根据运行状态分类显示工况信息，具体包括：

步骤301：仪表显示转速信息，通过仪表显示转速信息，更直观。

步骤303：动态显示动力头位置信息，动态显示动力头位置信息，更直观。

图12所示为图11所示的实现方式提供的钻机监控方法中的仪表显示转速信息的流程图。如图12所示，在一种可能的实现方式中，仪表显示转速信息，具体包括：

步骤401：获取转速值，通过CAN读取转速值，提高了数据获取的速度。转速值包括发动机转速值和动力头转速值。通过获取发动机转速值和动力头转速值，可以分别获取并显示动力头转速信息和发动机转速信息，以保证对转速的监控更全面。

步骤403：根据转速值获得指针旋转的角度，可通过软件程序计算得到指针旋转的角度，计算准确、可靠。

步骤405：调用计算函数在相应的角度绘制表针形成转速信息并显示，调用的计算函数为Qt的Painter函数，通过Painter函数在响应的角度绘制表针，更精确。在在相应的角度绘制表针形成了转速信息，对转速信息的显示更直观、可靠，能够提高监控的有效性。

图13所示为图11所示的实现方式提供的钻机监控方法中的动态显示动力头位置信息的流程图。如图13所示，在一种可能的实现方式中，动态显示动力头位置信息，具体包括：

步骤501：获取动力头位置数据和动力杆总长度，动力头系统包括动力头和动力杆，动力杆总长度数据和动力头位置数据可以通过位置传感器153进行获取，获取的数据更准确。

步骤503：根据动力头位置数据和动力杆总长度获得动力头当前位置。动力头当前位置可通过软件进行计算，计算准确，速度快。

步骤505：根据动力头当前位置，按等比例绘制出动力头图像并动态显示。以显示装置120的屏幕宽度作为动力杆长度，以等比例在对应位置绘制出动力头的图像，从而达到动画展示动力头位置的目的，使得动力头位置信息能够更直观、形象地显示出来。

图14所示为图10所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据运行状态分类显示故障信息并存储的流程图。如图14所示，在一种可能的实现方式中，根据运行状态分类显示故障信息并存储，具体包括：

步骤601：获取故障数据，是通过处理装置110实时读取检测系统的故障报警信息，每当发生故障报警时，会自动通过页面弹窗通知用户。

步骤603：根据故障数据显示并存储故障信息，其中，处理装置110通过写数据库的方式存储报警发生的时间和故障码、故障名称。

步骤605：查看存储的故障信息。在报警页面可以看到当前故障的详细信息，在历史故障页面会读取存储的历史故障信息，并分页展示给阅读者。通过将实时故障及时向使用者发出提醒，能够防止机器带病工作，提高了机器的使用寿命。历史故障数据能为售后服务或者机器生产方研发和升级机器提供一个很好的参考数据，可以明确机器在使用中容易出错的部件，为升级研发新一代产品做出参考。

图15所示为图10所示的实现方式提供的钻机监控方法中的根据运行状态分类显示运行时间并执行锁机或解锁的流程图。如图15所示，在一种可能的实现方式中，根据运行状态分类显示运行时间并执行锁机或解锁，具体包括：

步骤701：计算累计运行时间，可通过处理装置110中设定的程序计算钻机设备的累计运行时间，自动完成，计算准确可靠。

步骤702：根据固定使用时间和累计运行时间获得剩余使用时间，其中的固定使用时间为预设时间，提前设定在处理装置110中的程序中。根据累计运行时间和固定使用时间计算出剩余使用时间，计算简单。

步骤703：当判定剩余使用时间为零，则执行锁机。当系统判定用户的剩余使用时间为零后，执行锁机，方法简单可靠。

步骤704：根据解锁规则生成随机码，锁机后根据固定的规则，固定的规则为解锁规则，处理装置110根据解锁规则可生成三个随机码，也可以根据别的规则生成多个，均可实施。

步骤705：根据随机码获取密码，用户将随机码提供给厂商或代理商，厂商或代理商通过电话或其他通讯工具将密码发给客户，其中，密码与随机码适配，根据随机码按解锁规则生成密码，保密性好。

步骤706：通过密码验证后解锁。用户在显示装置120输入密码，处理装置110判断是否通过验证，当验证密码通过验证，则实现解锁。

另外，通过在处理装置110内集成4G功能，在个别场景代理商或者厂商可以通过监控中心150直接向处理装置110下发锁机指令和解锁指令，来达到锁机和解锁目的，可以进一步有效保障债权者和使用者的权益，降低纠纷。

图16所示为本申请一些实现方式提供的电子设备的示意图。如图16所示，本申请一些实现方式提供一种电子设备200，电子设备200包括：存储210；用于存储可执行的程序指令。处理器220，用于执行上述实施例1至实施例4中任一实施例的的架线施工方法。

处理器220可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备200中的其他组件以执行期望的功能。

存储器210可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器220可以运行程序指令，以实现上文的本申请的部分实施例的架线施工方法以及/或者其他期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。

当然，为了简化，图15中仅示出了该电子设备200中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备200还可以包括任何其他适当的组件。

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的架线施工方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的架线施工方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个线路的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。