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申请/专利权人：淮北林光钻探机电工程有限公司

摘要：本发明公开了煤矿井下近水平定向钻进智能化轨迹控制方法及系统，涉及煤矿井下钻探技术领域，包括：数据采集模块、数据处理模块、曲线分析模块、轨迹设计模块、执行模块和控制中心，通过数据采集模块获取实时煤层探测相关数据，并利用数据处理模块进行安全性计算得出煤层安全系数，设定煤层安全系数阈值，根据煤层安全系数与煤层安全系数的比较结果对钻头的钻进过程是否存在危险进行判断，然后使用曲线分析模块曲线处理，得到煤层指标曲线，将煤层指标曲线与判定指标直线进行位置关系判断，根据位置关系判定煤层内危险隐患是否影响钻头钻进，从而发送信号指令给执行模块控制钻头是否钻进，且需要改变运行轨迹时根据轨迹设计模块进行改进。

主权项：1.煤矿井下近水平定向钻进智能化轨迹控制系统，其特征在于，包括：数据采集模块：用于采集实时煤层探测相关数据，将采集到的实时煤层探测相关数据发送至数据处理模块进行处理；数据处理模块：用于对实时煤层探测相关数据进行指标提取，得到煤层相关指标系数，其中，所述煤层相关指标系数包括：煤层硬度指标系数、煤层散度指标系数和煤层稳定度指标系数；对煤层相关指标系数进行标记，利用标记后的煤层相关指标系数进行安全性计算，得到煤层安全系数，设定煤层安全系数阈值，将煤层安全系数与煤层安全系数阈值进行比较，根据比较结果对钻头的钻进过程是否存在危险进行判断，若无危险则继续钻进，若存在危险则发送分析信号至曲线分析模块；所述数据处理模块的标记过程：将煤层硬度指标系数标记为Yi，将煤层散度指标系数标记为Si，将煤层稳定度指标系数标记为Wi，其中，i为提取的煤层相关指标系数个数标号，且i＝1、2、3、...、n，其中，n为提取的煤层相关指标系数个数总数；所述数据处理模块进行安全性计算的过程：利用公式计算得出煤层安全系数Hi，其中，Y0为为煤层标准硬度指标系数，S0为煤层标准散度指标系数，W0为煤层标准稳定指标系数，T1为硬度受力影响系数、T2为散度受力影响系数，T3为稳定受力影响系数；所述数据处理模块对钻头的钻进过程是否存在危险进行判断的过程：设定煤层安全系数阈值H0，将煤层安全系数Hi与设定的煤层安全系数阈值H0进行比较：若H0≤Hi，则说明此时钻头的钻进过程不存在危险隐患，发送继续钻进信号至执行模块；若H0＞Hi，则说明此时钻头的钻进过程存在危险隐患，发送分析信号至曲线分析模块；曲线分析模块：用于获取数据处理模块内的多组煤层相关指标系数，将每个煤层相关指标系数进行指标量化转换，得到煤层判定指标，将每个煤层判定指标进行曲线处理，得到煤层指标曲线；获取控制中心内存储的判定指标直线，根据煤层指标曲线与判定指标直线的位置关系进行判断煤层内危险隐患是否影响钻头钻进，如不影响钻头钻进，则发送继续钻进信号至执行模块，若影响钻头钻进，则发送改变轨迹信号至轨迹设计模块，若危险程度至钻头已无法钻进，则发送停止钻进信号至执行模块；所述曲线分析模块将每个煤层判定指标进行曲线处理，得到煤层指标曲线的过程：将每个煤层相关指标系数进行指标量化转换，得到煤层判定指标；将每个煤层判定指标转换为点，作为控制点，并且利用插值算法计算得出两个相邻控制点间的中间点，作为插值点，将每个插值点进行相连，得到一条平滑的曲线，作为煤层指标曲线；所述曲线分析模块将每个煤层相关指标系数进行指标量化转换的计算过程如下： 式中，Pi为煤层判定指标，a、b、c均为预设判定系数，且a+b+c＝1，a0、b0、c0均为预设判定系数阈值，K为预设比例系数；所述曲线分析模块的分析过程如下：若煤层指标曲线与判定指标直线相切，则判定煤层内危险隐患不影响钻头钻进过程，曲线分析模块发送继续钻进信号至执行模块；若煤层指标曲线与判定指标直线相交，则判定煤层内危险隐患影响钻头钻进过程，曲线分析模块发送改变轨迹信号至轨迹设计模块；若煤层指标曲线与判定指标直线相离，则判定煤层内危险程度钻头已无法进行钻进，曲线分析模块发送停止钻进信号至执行模块；轨迹设计模块：用于优先设立钻头钻进轨迹，并将钻头钻进轨迹发送至执行模块，执行模块根据钻头钻进轨迹，控制钻头对煤层进行钻进；在收到改变轨迹信号后，设定第一改变角度，以及方位扩充角度向量，根据第一改变角度，轨迹设计模块将第一改变角度发送至执行模块，执行模块根据第一改变角度调整钻头运行轨迹，此时数据采集模块再次进行实时采集，并通过以上数据处理模块以及曲线分析模块的处理分析判定运行轨迹是否安全，如安全，则以新钻头运行轨迹进行运行，如危险，则在第一改变角度的基础上增加方位扩充角度向量，得到第二改变角度，执行模块根据第二改变角度调整钻头运行轨迹，以此类推，至运行轨迹安全为止；执行模块：用于在接收到继续钻进信号后，继续进行钻进，在接收到停止钻进信号后，停止进行钻进，在接收到轨迹设计模块发送的改变角度后，根据改变角度调整钻头运行轨迹进行钻进；控制中心：用于获取并存储判定指标直线；所述控制中心内判定指标直线的获取过程包括以下步骤：利用控制中心内的数据采集单元获取煤层探测数据，其中，所述煤层探测数据包括煤层硬度、煤层散度和煤层稳定度；将煤层硬度、煤层散度和煤层稳定度与直线判定映射模型相结合，得到判定指标直线，其中，所述直线判定映射模型基于人工智能模型训练。

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