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基于Delphi的水平定向钻进监控软件研究与实现(

2015-04-07 01:17 摘要 本文主要介绍了基于Delphi的水平定向钻进监控系统软件设计方案和主要功能模块的实现方法。该软件能根据地貌信息和施工要求合理设计水平定向钻进钻孔轨迹，并在实现整个施工过程中钻孔状态实时监测的同时，对钻进给予一定的预测和调控，大大提高了施工的精度和可靠性。软件基于Windows操作系统，采用面向对象、数据库功能强大的Delphi语言作为RAD平台，具有良好的可维护性、可操作性、友好的界面。关键词 水平定向钻进，钻进轨迹设计，状态监测，调控0 引言　　近十年来，随着钻进方法和设备的完善，交通、环保、法律意识的增强，成本的降低和政府的支持，水平定向钻进技术得到了广泛的应用。如图1所示，为水平定向钻进过程。钻头中安装的地下传感发射探头测得钻头的各状态参数后发射电磁波信号，地面手持式定位跟踪仪接收到地下传感发射探头测得的钻头当前信息后，以通讯协议规定数据格式通过无线收发器将数据发送到钻机主控制器。主控制器显示探测到的数据的同时，将数据通过串口发送到PC机。PC机通过轨迹监控软件计算得到下一步的钻头工具面向角和钻进模式，返回给主控制器，再由主控制器改变钻头工具面向角继续钻进。　　美国Vermeer公司、Ditch Witch公司已相继开发出与其公司生产的导向设备和钻孔监控软件。针对国内钻孔轨迹监控软件完全依赖于进口的现状，我们对水平定向钻进钻孔轨迹设计和调控中的一些关键技术进行了系统的研究，基于广泛应用于工业测控领域的Delphi可视化开发平台，开发了一套集数据库管理、轨迹设计和实际轨迹可视化、轨迹预测和控制于一体的水平定向钻进监控系统。1 系统总体设计　　图2为钻进轨迹规划流程图。系统启动后，可根据需求新建工程项目。在新建项目过程中，需要输入项目信息、地理参数信息、器械参数信息和钻进空间参数信息。项目新建完成时这些信息将保存到数据库中，并同时建立起地理空间参考系。根据系统建立的参考系，用户输入对应的地表数据、原有地下管线数据和障碍物位置数据，系统会自动将这些数据保存到数据库中，便于图形显示和用户随时更改。同时，主窗口中将绘图显示这些信息。所有参数输入完成后，可进行钻孔轨迹设计。用户可根据施工要求，对钻孔轨迹进行多次设计和修改，直到满意为止。设计完成后所有轨迹数据也将保存到数据库中，以便实际施工中调用。　　图3为实际施工过程中软件监控工作流程图。软件开始工作后，等待接收数据，当接收到满足通信协议数据格式的数据后，进行实际轨迹数据处理，得到当前钻孔在系统参考坐标系中的坐标，在主窗口中进行图形显示。然后从数据库中读取相应位置处的钻孔轨迹设计数据，计算实际轨迹与设计轨迹之间的误差距离，如果大于规定值，则从当前实际钻孔位置开始，进行调控设计，使当前实际轨迹逐渐回到设计轨迹上，并将调控设计得到的工具面向角信息和轨迹三维坐标值覆盖数据库中对应的原数据。最后读取数据库中当前钻杆的工具面向角信息发送到主控制台，由主控制台根据接收的工具面向角的值改变钻具的工作模式，继续钻进。2软件实现方案2.1数据库的选取　　目前数据库管理系统有多种，包括Microsoft公司的Access、SQL Server，IBM公司的DB2，Informix公司的Informix，Oricle公司的Oricle数据库以及SyBase公司的产品等。Access数据库最便宜，适合小型应用，并且支持一定的事务处理能力，根据本软件的要求，我们采用本地数据库Access作为数据库后台管理系统。2.2通信接口　　在此系统中我们需要把导向设备测得的数据传输到计算机内进行处理，传统的计算机ISA总线速度低、不能热插拔，在计算机中已经逐渐减少；PCI总线具有高速的特点，但开发比较困难，成本也较高； USB接口具有通用、高速、热插拔、即插即用等优点，目前已经在各种计算机上得到普及，成为计算机的标准设备，非常适合在现场数据采集中应用。所以，我们采用USB总线实现PC机与导向设备间的通信。