钻机视频对讲及钻杆计数实时监控系统的研发与应用

煤矿用智能液压钻机远程监控系统的研究摘要：在当代工业领域，自动化技术的不断发展和应用已经成为提高生产效率、降低成本和保障员工安全的重要手段，采用智能液压钻机远程监控系统可以帮助煤矿企业实现自动化生产，提高工作效率和生产安全性。

基于此，本文简单讨论煤矿用智能液压钻机远程监控系统的优势，深入探讨系统要点，以供参考。

关键词：远程监控；智能液压；数据接收前言：智能液压钻机远程监控系统利用先进的传感器技术和数据通信技术，实现对钻机的实时监测和远程控制。

通过安装在钻机上的传感器，可以实时获取钻机的温度、压力、振动等各种参数信息，并将其传输到远程监控中心。

监控中心则对这些数据进行分析和处理，及时发现和解决潜在的问题，保障钻机的正常运行。

1.煤矿用智能液压钻机远程监控系统的优势煤矿用智能液压钻机远程监控系统具有以下几个主要的优势：第一，提高工作安全性。

远程监控系统可以实时监测煤矿液压钻机的工作状态和环境参数，如温度、振动等，及时预警和处理各类异常情况，有效降低事故风险，保障工人的安全。

第二，提高生产效率。

通过远程监控系统，指挥中心可以实时掌握煤矿液压钻机的运行状态和工作效率，及时调整作业计划和资源分配，提高工作效率和产能。

第三，节约成本。

远程监控系统可以实现对多台液压钻机的集中管理和控制，减少了对现场人员的需求，降低了劳动力成本和人力资源投入。

第四，提升设备维护效果。

远程监控系统可以实时监测液压钻机的设备运行状况和维护需求，及时预警和进行预防性维护，延长设备寿命，减少停机时间和维修成本。

第五，数据分析和决策支持。

远程监控系统可以采集煤矿液压钻机的相关数据，进行分析和统计，为管理者提供决策支持，优化生产流程和设备使用，提高经济效益和资源利用率。

总的来说，煤矿用智能液压钻机远程监控系统可以实现对设备的实时监控和控制，提高工作安全性和生产效率，降低成本，优化维护管理，并为决策提供数据支持，具有重要的应用价值。

2.煤矿用智能液压钻机远程监控系统的要点2.1数据接收与处理煤矿用智能液压钻机远程监控系统的数据接收与处理是确保矿井安全和生产效率的关键环节。

煤矿井下打钻视频监控系统的设计与实现摘要:为了保证工作面钻孔到位，需要对整个钻孔过程进行记录。

本文设计了一种钻井视频监控系统，用视频画面记录钻井过程。

关键词：煤矿井；视频监控系统；设计视频监控系统是集计算机应用技术、通信技术、视频传输技术等多项高新技术融合而成的综合性系统。

井下打钻视频监控系统的设置应根据地下钻井现场的实际需求,实行有线VDSL传输。

通过对地下钻探全过程的监测,从根源上防止施工人员虚报、违规作业、甚至假孔等危险事件的发生，为安全生产、调度指挥、合理解决提供了有利的保障。

前端通信是通过阻燃矿用电缆传输信息，再通过工业以太网传输到地面的一种技术。

系统本身具有的可移动性、安全便捷、重量偏小、防水防火、远距离可持续传播等特性，决定了系统适用于恶劣环境的煤矿钻井现场。

一、结构系统钻井视觉监控系统采取独立的井下计数分站和视频监测系统,通过以太网信号或光纤信号传送地面上的控制室。

地面上的控制室计算机软件一直显示井下的钻井现场状况,并能在钻井工作开始后通过硬盘录像机进行视频录制，保证了钻井全过程可通过目视查询或单根钻杆的视频单独查询，使钻井过程可视性高，便于后期查询和记录。

监测系统是矿井钻井的重要组成部分，它包括数据采集、传输通道、视频存储和显示控制。

在前端，我们主要使用矿山安全技术、矿山通信设备、矿山信号计数设备、钻井现场环境监测设备来收集视频数据。

网络视频信号的传输通过由矿用阻燃屏蔽双绞线实现传送。

部分后端设备图像信号的实现是经过远程访问、网上发布和编码后,体现在模拟显示装置上显示。

二、软件设计（一）钻机管理钻机管理:当前，许多钻机都被安装在一个矿井中，并采用钻机管理模式进行操作。

这些钻机的技术参数包括：名称、变电站的IP地址、端口号、视频IP地址、视频用户名和视频密码。

钻机可以移动到各种不同的位置，从而实现钻井作业地点管理:一样的钻机可以在不同的位置进行使用，钻机可以移动。

当有新的钻井场地到达时，需要一个新的钻井场地。

1概述1.1旋挖钻机的主要构成部分1.1.1底盘结构底盘组件由加强上车体和可扩展行走部组成。

上车体是钻机的机架，为整机的安装基础。

上车体的中心装有液压系统的“中心回转接头”，将装于上车的液压系统工作油液传递到履带行走机构和履带伸缩机构。

底盘主要包括车架及行走装置。

行走装置则主要包括履带张紧装置、履带总成、驱动轮、承重轮、拖链轮及行走减速机等组成部分。

早期的旋挖钻机由于是起重机外挂装置，因此采用的是起重机底盘或挖掘机底盘，现在也有一些厂家采用挖掘机底盘进行改装。

其他一些厂家的旋挖钻机底盘一般为液压驱动、轨距可调、刚性焊接式车架、履带自行式的结构。

目前国内旋挖钻机的底盘结构大小不一样，履带板宽度范围一般在800～1200mm之间，有些采用挖掘机底盘进行改装，有些采用国外厂家生产的专用旋挖钻机底盘。

在底盘结构形式上也多种多样，有摆动伸缩式，有直接伸缩式，也有一些小型钻机采用非伸缩式底盘。

国内的三一SYR220型旋挖钻机选用德国卡特彼勒330C底盘、内藏式液压可伸缩履带结构，该款履带提供较低的接地比压，提高施工时整机的稳定性和舒适性，且便于施工和运输。

图1.11.底座2.转台总成3.回转支承4.行走机构5.副卷扬总成6.回转钻头7.动力头8.桅杆总成9.钻杆 10.提引起 11.滑轮杆1.1.2发动机系统旋挖钻机的发动机系统一般包括发动机、散热器、空滤器、消音器、燃油箱等。

国外的旋挖钻机一般采用梅赛德斯或卡特彼勒发动机。

国内的旋挖钻机发动机有的选用国内的增压中冷式水冷发动机，也有的选用国内二汽东风康明斯发动机以适应不同客户的需求。

其水散热器、空滤器等附件选用国内配套件，燃油箱自制。

1.1.3变幅机构及钻桅的结构目前国内旋挖钻机的变幅机构一般采用两级变幅油缸，平行四边形连杆机构，上端以及变幅油缸两端具有万向节头便于调整。

钻桅下端有液压垂直支腿，上端有两套轮滑机构，上下两端均可折叠，钻桅左右可调角度为±5，前倾可调整角度为5，后倾可调整角度为15。

钻机视频系统使用说明书四川宏华石油设备有限公司2012年09月1目 录1．安全措施 (3)2．视频系统概述 (4)3．视频系统描述及组成 (5)3．1 视频信号采集部分 (5)3．1．1 摄像机 (5)3．1．2 YTS-A11型防爆摄像机护罩 (7)3．1．3 YTY-A13DI防爆电动云台 (8)3．2 视频控制器 (8)3．2．1 视频控制器 (8)3．2．2遥控器 (9)3．3 显示设备 (10)3．3．1 司钻房显示器 (10)4摄像头安装位置及外部接线 (12)4．1 摄像头安装位置的选择 (12)4．2 外部线路及接插件 (13)4．2．1 电缆的走向 (13)4．2．2 线路检查 (13)5．视频系统上电运行和功能测试 (14)5．1 准备工作和注意事项 (14)5．2 上电运行和功能测试 (14)5．2．2 视频控制器参数设置 (15)5．2．3 视频操作测试 (22)6．常见故障、原因及排除方法 (24)7．日常维护 (25)8．拆卸、运输和存储 (26)8．1 拆卸运输 (26)8．2存储 (26)8．3存储后的质量检查 (26)前言视频系统在井场实时监视中占有重要的地位，视频系统以及视频终端显示设备就好比是司钻的眼睛，司钻在司钻房操作时通过视频系统实时地观察井场重要区域和场所，以决定准确的具体操作或向下传达命令。

视频系统主要包括视频信号采集部分、视频控制器、显示器以及辅助器件。

视频信号采集部分由摄像机、摄像机护罩、云台及辅助器件组成。

各摄像机将采集到的视频信号（标准A V信号）通过同轴信号电缆传送到视频控制器，通过控制器的处理后将图像信息输出，在显示器上显示当前各摄像机实时的图像。

司钻可以通过司钻椅上的视频控制手柄，选择视频通道或全通道同屏显示。

单通道画面下，可以进行图像放大缩小，带云台的摄像机还可以通过上下左右调整，扩大监视场景。

另外，视频系统具有录像功能，可以通过设置时段或选择视频通道进行视频录制，录制文件存储在视频控制器硬盘里面，随时可以调取出来进行回放，对设备故障查找和操作记录提供重要信息。

94 /矿业装备 MINING EQUIPMENT煤矿瓦斯钻场打钻管理系统的应用□ 秦建伟　山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司通过视频监控煤矿各采煤、掘进工作面、钻场工作面的现场情况能够有效预防煤矿突出事故，保障煤矿井下作业人员的人身安全。

传统视频监视系统在煤矿井下已经得到广泛的应用，但是瓦斯抽放钻场的管理仍不够完善。

在煤矿生产过程中，瓦斯抽放钻机用于抽放瓦斯，以降低煤炭开采过程中发生瓦斯事故灾害的可能性。

传统的钻杆计数方法主要有两种：由钻机操作人员人工记载打钻钻杆数和打钻深度；采用接近开关，安装在钻机上，当钻杆机器移动到某一位置，接近开关发出一次信号，再通过其他装置累加计数。

第一种方法主要靠人工进行记录，可能出现漏记、多记、错记等情况；第二种方法使用接近开关，井下环境恶劣，潮湿、灰尘多，接近开关容易损坏，使得钻杆计数失效，原理过于简单，误差比较大；接近开关可以手动控制，记录数据不可靠。

针对瓦斯抽放钻场现场管理难度大、工作效率低、打钻深度记录不准确等问题，利用视频监控设备、钻杆计数装置和语音广播设备，结合现场管理和远程监控，构筑了矿井瓦斯抽放钻场打钻工作体系，使矿井的瓦斯管理能力也得以全面提升。

1　矿井概况山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，为煤与瓦斯突出矿井，开采3号煤层，设计生产能力2.4 Mt/a，采用一次采全高长壁综合机械化开采。

地理位置位于山西省南部、樊庄普查区的东南部。

2　瓦斯钻场打钻管理系统组成为提升瓦斯抽放的管理能力，使用了南京北路自动化系统有限责任公司的瓦斯钻场打钻管理系统（计数版），主要包括软件、防爆摄像机、钻杆计数器、硬盘录像机和显示器等组成。

2.1　瓦斯钻场打钻管理系统（计数版）软件软件的主要功能是展示数据和摄像机管理与控制。

具有摄像机管理功能、用户管理功能、录像查询功能、数据报表功能、密码修改功能、钻杆计数功能。

2.2　防爆摄像机使用南京北路自动化系统有限责任公司生产的KBA12S 型矿用本安型摄像仪。

电动钻机电视监控系统技术现状及优化方案史金红1，李庆福1,2，李云鹏1,2，李博1，李娜1，杨丰博1，王红樱1，尚卓1，冯帆1（1.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721000；2.国家油气钻井装备工程技术研究中心，陕西宝鸡721000）0引言目前电动钻机系统设备较多，随着油田用户对电动钻机信息化及自动化水平需求的提高，很多电动钻机都配置全套管柱处理设备以便完成钻杆（油管）、钻铤或套管等管柱的输送、连接和(或)排放作业。

为保证司钻能够实时监控钻井设备的运行情况及管柱处理设备之间钻杆等的顺利交接，必须配套多个监控摄像头，司钻在司钻房内通过电视监控系统显示器查看监控画面，对关键设备进行实时监控并辅助司钻完成设备精确操作，保证钻机安全可靠运行。

电动钻机每个关键设备至少配置1个高清网络摄像头进行监控，1台电动钻机大概配置15个高清网络摄像头，有线电视监控系统采用有线连接方式，每个摄像头均与司钻房内控制器采用一根视频信号电缆进行连接，导致司钻房线槽内电缆众多、布线困难，同时视频信号电缆容易受到动力电缆的电磁干扰，影响图像质量。

另外，有些监控摄像头距离控制器较远，视频信号电缆长度超过100m后会引起视频通信减弱或中断，影响图像质量，甚至无法接收到摄像头的监控画面。

为了彻底解决现场布线困难、电磁干扰、信号衰减及监控点距离限制的问题，提出采用无线电视监控系统的解决方案。

1电动钻机电视监控系统技术现状目前电动钻机一般配置15点有线电视监控系统，系统主要由控制器、操作键盘、显示器、摄像头、视频信号电缆等组成，系统各设备间通过有线电缆进行连接。

控制器、操作键盘、显示器均安装在司钻房内，摄像头安装在相应监控点处，监控点主要包括绞车滚筒、振动筛、固控区、泥浆泵区、排管架区、二层台、高位吊卡、铁钻工、钻台面立根盒、钻台机械手、井口、猫道、二层台机械手、天车顶部滑轮。

存在的问题：1）目前电视监控系统监控点数量特别多，并且每个摄像头与司钻房内控制器均有一根视频电缆进行连接，视频信号电缆数量特别多，布线困难，同时视频信号电缆容易受到动力电缆的电磁干扰，影响图像质量。

钻井实时监控技术研究摘要:本文基于笔者多年从事综合录井技术应用的相关工作经验,以钻井实时监控技术为研究对象,探讨了地层压力实时监控、钻头工况的实时监控和钻井事故的实时监控方法,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:钻井实时监控钻头地层压力钻井综合录井仪是集地质录井和钻井工程参数的实时监测于一体的自动化监控系统,自20世纪80年代在我国应用以来,在油气勘探方面发挥了十分重要的作用。

但是,由于管理体制、传统观念和技术的制约,早期的综合录井仪只局限于对油气显示的监测,主要服务于地质工程,起到气测录井的作用,没有充分发挥其巨大的潜能。

近几年来,随着我国管理体制的改革,特别是综合录井设备和技术的不断发展,综合录井已突破了传统地质录井的观念,正逐步拓宽服务范围。

实践中,人们也逐渐认识到了综合录井对钻井工程的重要作用。

在复杂层段和新探区,凭经验打井往往事故不断,造成资金和时间的巨大浪费。

而综合录井提供了丰富的地层信息和钻井工程信息,不仅可对钻井工况及有关参数进行实时监控,而且可及时预报可能出现的复杂情况和钻井事故,从而为钻井工程技术人员的现场决策提供了可靠的实时资料。

综合录井技术在钻井工程中显示出巨大的经济效益,是科学钻井的重要标志。

1 地层压力的实时监控地层压力的实时监控不仅有助于确定油气层,而且可以预防高压地层流体进入井眼而导致的井喷事故。

目前,综合录井中常用的地层压力实时监测方法有dc指数法和Sigma法等,在某些地区这些方法应用效果较好,但由于地层情况千变万化,并不是在所有地区都能取得满意的效果。

综合录井系统提供了与地层压力和渗透性有关的若干参数,包括钻时、dc指数、Sigma值、泥浆温度、泥浆电导率、泥浆池体积、泥浆密度和气测参数等。

利用上述参数对地层压力进行综合监测可取得满意的效果。

标准化钻时有利于消除人为操作因素的影响,准确反映地层岩性和压力的变化情况；泥浆池体积和泥浆密度的变化反映了地层流体进入井眼内或泥浆漏失的情况；气测参数的变化可确定油气层的存在,虽然有一定的滞后性,但一般在进入油气层之前,气测参数就能够反映出来；泥浆温度,电导率,气测参数中的烃组分、CO2和H2等参数可以确定地层流体的性质。

50近年来，石油钻井机械设备取得了巨大的发展，操作环境得到了较好的改善，但其也给钻井施工现场带来管理信息不畅通、跟踪监控存在死角等问题，使得钻井安全事故时有发生。

当前，部分石油钻井员工的安全意识仍然淡薄，侥幸心理仍占有较大的比例，同时现场违章指挥、违章操作等问题也不在少数。

虽然，钻井公司加大了对钻井现场的监控、检查，但由于钻井施工现场的特殊性，往往遍布全国各地，且躲在偏远地区，检查督导工作不可能做到时时刻刻，显然，这些因素导致了钻井施工现场监督管理存在很多漏洞。

具体而言，主要包括不通畅的管理信息，现场设备和生产安全无法实时监控；违章指挥、违章操作情况发生时不能实时制止；发生事故后由于不能准确掌握现场情况，导致错失了人员抢救及工程复杂处理的最佳时机。

因此，非常有必要开展石油钻井现场视频监控研究及应用，而计算机技术的发展也给现场视频监控提供了基础。

一、石油钻井远程视频监控系统概述钻井远程视频监控以远程作业支持中心为平台，以钻井施工作业现场为目标，通过实施远程监控以达到应日常监督管理、急抢险指挥的目的，提供给HSE管理部门实时、准确且全面的钻井现场信息。

具体的功能如下：首先，监督、监控现场监管人员、操作人员的履职情况、日常检查巡查情况及操作规范与否等；其次，监控钻井现场是否存在违规情况，不断纠正违章行为、整改物态风险隐患；第三，实时监控钻井作业参数，准确实时的确定生产动态，落实生产技术措施是否执行，关键技术参数存在异常时是否得到有效的预警，从而保证钻井复杂事故的早发现和早控制；最后，针对应急抢险、重大施工作业等，提供远程技术支持，下达作业指令并及早施工。

一般情况下，实现以上功能主要采用《工程数据集中监控平台》和《井场信息远程传输及网络发布系统》。

第一个平台是通过对重点作业井的标准钻井参数进行预先设定，设置报警门限，存在异常时实施声光报警提醒达到预警的作用。

常设置的报警参数包括钻进技术参数、油气显示、硫化氢报警及液面变化等，前两者一般只进行预警，而不声光报警。