[发明专利]基于惯性技术的非开挖随钻测量系统

权利要求书

1.一种基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，包括安装于钻进系统上的随钻单元(11)和与通过线缆连接钻进系统的监控单元(22)；所述随钻单元(11)包括第一三轴加速度传感器(401)、温度传感器(403)、地磁敏感器(404)和数据处理装置(405)；

所述第一三轴加速度传感器(401)用于测量系统静止时的重力加速度的三个分量，进而获得系统的钻头倾角和工具面向角，测量系统在三个方向的运动加速度，获得系统的位移数据，并将数据发送出去；

所述温度传感器(403)用于测量随钻单元(11)的温度，并将温度数据发送出去；

所述地磁敏感器(404)用于通过检测钻头指向与地磁极方向的夹角来获得方位基准，获得钻头的运行方向，并将数据发送出去；

所述数据处理装置(405)用于读取或测量数据，并形成数据帧，发送出去；

所述监控单元(22)包括人机交互装置(409)、数据存储与导出装置(410)和数据处理与解算装置(408)；

所述人机交互装置(409)用于对测量结果和解算结果进行实时显示；

所述数据存储与导出装置(410)用于将测量数据和解算数据导出并存储；

所述数据处理与解算装置(408)用于接收地球引力加速度数据、地磁敏感器测量数据、温度数据，并对数据进行校验和处理，测量随钻单元(11)的温度、并对温度进行补偿，计算出工具面向角和钻头倾角、给出航向和位置及其可信度、从而给出电磁干扰强弱的评价，发送测量结果和解算结果到存储或显示；

其特征在于，所述随钻单元(11)还包括第二三轴加速度传感器(402)以及载波通信发送装置(406)；

所述第二三轴加速度传感器(402)用于在第一三轴加速度传感器(401)测量的X轴数据绝对值大于0.8g时，测量系统静止时在三个方向的重力加速度，获得系统的钻头倾角和工具面向角，并将数据发送到所述数据处理装置(405)；

所述载波通信发送装置(406)用于接收所述数据处理装置(405)传来的数据帧，并发送出去；

所述监控单元(22)还包括载波通信接收装置(407)；

所述载波通信接收装置(407)用于接收所述载波通信发送装置(406)发送来的数据，并传输出去。 

2.根据权利要求1所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述数据处理与解算装置(408)进行计算工具面向角和钻头倾角时，判断所述第一三轴加速度传感器(401)传来的X轴数据绝对值是否大于阈值，不大于则采用第一三轴加速度传感器(401)传来的数据进行计算工具面向角和钻头倾角，大于则采用第二三轴加速度传感器(402)传来的数据计算工具面向角和钻头倾角。

3.根据权利要求2所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述阈值为0.8g。

4.根据权利要求3所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述第一三轴加速度传感器(401)和所述第二三轴加速度传感器(402)安装在具有差角的两个平面上。

5.根据权利要求4所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述第一三轴加速度传感器(401)和所述第二三轴加速度传感器(402)所在平面的差角为45°。

6.根据权利要求5所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述载波通信发送装置(406)和所述载波通信接收装置(407)以直流载波方式传送数据。

7.根据权利要求6所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述数据处理与解算装置(408)采用ARM微处理器。

8.根据权利要求7所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述载波通信发送装置(406)和所述载波通信接收装置(407)采用P485芯片。

9.根据权利要求8所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统，其特征在于，所述载波通信发送装置(406)和所述载波通信接收装置(407)采用标准电缆连接。

10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的基于惯性技术的非开挖随钻测量系统的测量方法，其特征在于，所述数据测量和控制方法包括以下步骤：

1)随钻单元采集加速度数据；

2)随钻单元采集温度数据；

3)随钻单元采集地磁数据；

4)随钻单元形成数据帧发送至监控单元；

5)控制单元接收随钻单元传来的数据并进行数据校验；

6)校验数据是否正确，否则执行步骤5)；

7)读取第一三轴加速度传感器的加速度1和第二三轴加速度传感器的加速度2的数据；

8)判断加速度1的X轴数据绝对值是否大于阈值，是则执行步骤17)； 

9)用加速度1的数据进行计算；

10)输出工具面向角和钻头倾角；

11)进行航迹推算；

12)给出温度补偿；

13)给出电磁干扰强弱的评价，给出位置和航向角信息的可信度；

14)判断是否导出数据，是则执行步骤19)；

15)判断是否退出，否则执行步骤5)；

16)结束；

17)用加速度2数据计算；

18)坐标转换，执行步骤10)；

19)通过串口导出数据，执行步骤15)。