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在水平导向钻井铺管工程中,钻孔位置的空间坐标、钻孔俯仰角和钻具面角是控制钻孔轨迹的核心指标。要使钻孔准确命中某方位的靶区,必须测试钻孔俯仰角和钻具面角,根据这些数据,调整导向钻头的面向角来改变钻进轨迹,从而实现导向钻进。水平导向钻井导向仪正式为了实现这一目标而应运而生的关键仪器,它具有能准确测试这些重要参数的功能。然而在过去几年的非开挖工程实践中发现,单纯的依靠导向员手工记录非开挖施工的中导向信息,既耽误时间也费力,毕竟非开挖工程是一个对施工时效性要求比较高的项目,片刻的延误就有可能造成整个工程的失败。所以寻找快速的自动化记录施工过程的导向信息成为非开挖工程中一个亟待解决的问题。实时采集导向仪上俯仰角、钻具面角、深度等计算机信息,以获得实时、真实的工程施工数据,可以为科学管理提供资料基础,同时,可为进一步科学实践积累实践数据。
本文对从现阶段水平导向钻井施工中导向信息手工记录引起的诸多问题出发,拟设计出四套可行性方案来解决上述问题。这四套方案设计是从不同信号来源来实时采集导向仪信号,各自都有其优缺点。本文设计的这四套方案设计为以后具体采用何种途径设计开发出最终可行的导向仪信号实时采集系统提供理论实践依据。现分别介绍如下:
第一硬件解码,非开挖Eclipse导向仪的显示部分就是一块液晶显示屏,基于LCD显示控制原理,通过在单片机的RAM中建立缓冲区数组并对虚拟LCD的显示数据进行存储后,将显示数据传递给PC机,再对这些数据进行处理后构建虚拟LCD以显示字符或者图形,并开发软件同步的显示其对应的俯仰角、钻具面角、深度信息等导向信息;
第二红外信号解码,由于美国“Eclipse”导向仪面板上有一个红外数据传输端口,设计出一套基于计算机串口的通用型红外逻辑分析仪,通过红外硬件接口识别出红外信号并送入单片机处理,然后利用VC++开发出虚拟软件在电脑屏幕上实时显示采集到的红外信号波形,来对经美国“Eclipse”公司特殊调制的红外信号进行“可视化”分析与研究,从而解码“Eclipse”导向仪红外数据传输编码。
第三无线信号解码,设计一款能接收Eclipse传感器发送的12kHz导向无线信号,并进行对其发送的信号解码的无线接收机。
第四视频识别,这种方法是通过对水平定向钻进中导向仪的工作流程的调研分析,探索一套数字图像处理和识别技术的算法来实现导向仪图像自动识别系统的应用,即在导向仪图像自动识别系统中,利用图像采集设备获取导向仪图像中得有用信息,并经过数字图像处理得到需识别的读数区域,然后根据字符和图形特征自动识别出最佳字符串,同时存储导向仪的图像信息,以实时导向仪信息和实际图像来指导水平定向钻进施工。