鉆頭導向裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及鉆頭導向領域，具體而言，設及一種鉆頭導向裝置。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有的鉆頭導向儀器采用磁偶極子測距和定位模型的方式進行導向，運種方式的 弊端在于，電磁信號容易受到外界電磁場的干擾，導致測量的誤差較大，不滿足定位的精 確度。隨著城鎮(zhèn)化建設和地下管網(wǎng)向下縱深和不斷密集，非開挖水平鉆進施工面臨的施 工精度需求越來越高，普通的鉆頭導向傳感器傾角精度大約為±0. 1度，深度精度大約為 ±0.Im,適用的施工深度小于20米，其已經(jīng)不能滿足目前施工深度大于20米的環(huán)境要求。 因此，需要能夠測量更深，精度更高的導向裝置來完成鉆頭導向鉆進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供鉆頭導向裝置，W改善上述的問題。
[0004] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種鉆頭導向裝置，所述鉆頭導向裝置安裝于鉆 頭上，所述鉆頭導向裝置包括傳感器模組、微控制單元和信息發(fā)送單元，所述微控制單元與 所述傳感器模組、信息發(fā)送單元相互之間直接或者間接地電性連接，所述鉆頭導向裝置通 過所述信息發(fā)送單元與一接收端通信連接，其中，
[0005] 所述傳感器模組包括加速度傳感器、巧螺儀傳感器和地磁傳感器中的至少一個， W用于感測鉆頭的運動數(shù)據(jù)；
[0006] 所述微控制單元包括：
[0007] 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述傳感器模組感測得到的所述運動數(shù)據(jù)；
[0008] 數(shù)據(jù)計算模塊，用于根據(jù)所述運動數(shù)據(jù)計算得到所述鉆頭的位置信息；及
[0009] 信息發(fā)送模塊，用于將所述鉆頭的位置信息通過所述信息發(fā)送單元發(fā)送至一接收 JLjJU 乂而。
[0010] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所 述傳感器模組包括所述加速度傳感器和所述巧螺儀傳感器，所述加速度傳感器用于測量所 述鉆頭在=維坐標系中沿=個軸向的加速度，所述巧螺儀傳感器用于測量所述鉆頭在=維 坐標系中沿=個軸向的角速度，所述鉆頭的運動數(shù)據(jù)包括所述鉆頭在=維坐標系中沿=個 軸向的加速度W及沿=個軸向的角速度。
[0011] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所 述傳感器模組包括所述加速度傳感器和所述地磁傳感器，所述加速度傳感器用于測量所述 鉆頭在=維坐標系中沿=個軸向的加速度，所述地磁傳感器用于測量所述鉆頭在水平投影 方向與北極的絕對夾角，所述鉆頭的運動數(shù)據(jù)包括所述鉆頭在=維坐標系中沿=個軸向的 加速度W及所述鉆頭在水平投影方向與北極的絕對夾角。
[0012] 結(jié)合第一方面W及第一方面的五種可能的實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一 方面的第屯種可能的實施方式，其中，所述傳感器模組還包括溫度傳感器，用于感測所述鉆 頭的溫度。
[0013] 結(jié)合第一方面W及第一方面的五種可能的實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一 方面的第八種可能的實施方式，其中，所述鉆頭導向裝置還包括存儲單元，用于存儲微控制 單元計算得到的所述鉆頭的位置信息。
[0014] 結(jié)合第一方面W及第一方面的五種可能的實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一 方面的第九種可能的實施方式，其中，所述微控制單元還包括參數(shù)修改模塊，用于對鉆頭導 向裝置的參數(shù)進行調(diào)整，所述參數(shù)包括鉆頭的初始位置、歷史數(shù)據(jù)、鉆進頻率和快速休眠模 式。
[0015] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合 所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，應當理解，W下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對 范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù)運 些附圖獲得其他相關的附圖。
[0017] 圖1示出了本發(fā)明第一實施例所提供的一種鉆頭導向裝置的功能模塊架構(gòu)的方 框示意圖。
[0018] 圖2示出了本發(fā)明第二實施例所提供的一種鉆頭導向裝置的功能模塊架構(gòu)的方 框示意圖。
[0019] 圖3示出了本發(fā)明第二實施例所提供的一種鉆頭導向裝置的巧螺儀傳感器的示 意圖。
[0020] 圖4示出了本發(fā)明第二實施例所提供的一種鉆頭導向裝置的加速度傳感器的示 意圖。
[0021] 圖5示出了本發(fā)明第S實施例所提供的一種鉆頭導向裝置的功能模塊架構(gòu)的方 框示意圖。
[0022] 圖6示出了本發(fā)明第=實施例所提供的一種鉆頭導向裝置的地磁傳感器的示意 圖。
[0023] 圖7示出了本發(fā)明第四實施例所提供的一種鉆頭導向裝置的功能模塊架構(gòu)的方 框示意圖。
[0024] 圖8示出了本發(fā)明第四實施例所提供的鉆頭的轉(zhuǎn)角示意圖。
[0025] 圖9示出了本發(fā)明第四實施例所提供的用于所述鉆頭初始位置清零的狀態(tài)機的 不意圖。
[0026] 主要元件符號說明：傳感器模組110、加速度傳感器111、巧螺儀傳感器112、地磁 傳感器113、溫度傳感器114、微控制單元120、數(shù)據(jù)獲取模塊121、數(shù)據(jù)計算模塊122、信息發(fā) 送模塊123、參數(shù)修改模塊124、信息發(fā)送單元130、存儲單元140、電源DC、接收端200。
【具體實施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在 此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可WW各種不同的配置來布置和設計。因 此，W下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的 范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域技術人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028] 現(xiàn)有的鉆頭導向裝置利用旋轉(zhuǎn)磁場和磁偶極子模型計算進行導向定位，由于電磁 信號很容易受到外界電磁場的干擾，導致測量的誤差較大，影響定位的精度，而不能滿足工 程需求?；诖?，經(jīng)過長期研究，申請人提出了本發(fā)明實施例提供的鉆頭導向裝置，通過傳 感器模組對鉆頭的運動數(shù)據(jù)進行測量，并通過微控制單元對數(shù)據(jù)進行計算W獲得鉆頭的當 前位置信息。本發(fā)明實施例提供的鉆頭導向裝置不依賴旋轉(zhuǎn)磁場條件和磁偶極子算法模 型，避免了電磁信號容易被干擾的情況，提高了定位的精確度。
[0029] 第一實施例
[0030] 請參照圖1，本發(fā)明實施例提供了一種可安裝在鉆頭上的鉆頭導向裝置，所述鉆頭 導向裝置包括傳感器模組110、微控制單元120和信息發(fā)送單元130。所述微控制單元120 與所述傳感器模組110、信息發(fā)送單元130相互之間直接或間接地電性連接，W進行數(shù)據(jù)的 傳輸和交互。所述微控制單元120包括數(shù)據(jù)獲取模塊121、數(shù)據(jù)計
[0031] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第=種可能的實施方式，其中，所 述傳感器模組包括所述巧螺儀傳感器和地磁傳感器，所述巧螺儀傳感器用于測量所述鉆頭 在=維坐標系中沿=個軸向的角速度，所述地磁傳感器用于測量所述鉆頭在水平投影方向 與北極的絕對夾角，所述鉆頭的運動數(shù)據(jù)包括所述鉆頭在=維坐標系中沿=個軸向的角速 度W及所述鉆頭在水平投影方向與北極的絕對夾角。
[0032] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所 述傳感器模組包括所述加速度傳感器、所述巧螺儀傳感器和所述地磁傳感器，所述鉆頭的 運動數(shù)據(jù)包括所述鉆頭在=維坐標系中沿=個軸向的加速度和角速度W