本實用新型涉及鉆孔壓水試驗設備，特別是涉及一種智能化鉆孔壓水試驗設備。

背景技術：

壓水試驗是將壓力水(一般在1MPa以內(nèi))壓入鉆孔內(nèi)，根據(jù)巖體吸水量(一般100L/min以內(nèi))計算了解巖體裂隙發(fā)育情況和透水性的一種原位試驗。壓水試驗用專門的止水設備把一定長度的鉆孔試驗段隔離出來，然后用固定的水壓向這一段鉆孔壓水，水通過孔壁周圍的裂隙向巖體內(nèi)滲透，最終滲透的水量會趨于一個穩(wěn)定值。根據(jù)水壓、試段長度和穩(wěn)定滲入的水量，可以判定巖體透水性的強弱。

現(xiàn)有的壓水試驗流程，一般使用手動球閥進行壓力的調(diào)節(jié)，使用機械水表和壓力表進行水流量和壓力的采集，持續(xù)時間通過水表進行記錄。上述試驗過程通過操作人員完成，操作人員在現(xiàn)場需要進行壓力的調(diào)節(jié)，同時需要實時讀取時刻表、水表和壓力表上的數(shù)值并進行現(xiàn)場記錄，現(xiàn)場完成試驗過程后，還需要進行后期的試驗數(shù)據(jù)整理、分析、計算，并繪制圖表。

近年來，為了解決現(xiàn)場操作復雜的問題，市場上也出現(xiàn)了一些輔助鉆孔壓水試驗的設備，通過流量傳感器和壓力傳感器進行數(shù)據(jù)的采集，但是并沒有整體的解決方案，仍然有很多技術問題并沒有得到真正解決，操作難度仍然很高，需要人工參與數(shù)據(jù)處理的情況仍然很多。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種智能化鉆孔壓水試驗設備。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是，智能化鉆孔壓水試驗設備，包括水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

進一步，包括供水系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)相互連接。

進一步，所述水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括手動調(diào)壓閥、供水壓力表、電比例調(diào)壓閥；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括蓄電池、供水壓力傳感器、智能流量傳感器、水位傳感器、控制器和電纜卷揚，所述蓄電池連接控制器、供水系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述控制器、供水壓力傳感器和智能流量傳感器相互連接，所述電纜卷揚連接控制器和水位傳感器，所述水位傳感器連接栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水壓力傳感器和智能流量傳感器均連接供水系統(tǒng)；

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括上位機和電源適配器，所述上位機、電源適配器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相互連接；

所述蓄電池連接控制器和電源適配器，所述電比例調(diào)壓閥連接供水壓力傳感器、智能流量傳感器和控制器。

進一步，所述電比例調(diào)壓閥采用電比例二通閥、電比例溢流閥或電比例減壓閥。

進一步，所述智能流量傳感器上設有顯示界面，所述智能流量傳感器采用質(zhì)量流量傳感器，直接測量通過傳感器的水質(zhì)量或體積；或智能流量傳感器采用兩個或兩個以上的相同量程范圍的流量傳感器并聯(lián)組合使用，并且在每個流量傳感器管路上增加管路通斷閥，通過實際流量范圍判斷開啟的管路通斷閥數(shù)量，管路通斷閥可以為手動或電磁自動式；或智能流量傳感器采用兩個或兩個以上的不同量程范圍的流量傳感器并聯(lián)組合使用，并且在每個流量傳感器管路 上增加管路通斷閥，通過實際流量范圍判斷開啟的管路通斷閥數(shù)量，管路通斷閥可以為手動或電磁自動式。

進一步，所述供水系統(tǒng)包括發(fā)動機、聯(lián)軸器、供水水泵、供水儲水箱、供水吸水過濾器、安全閥、穩(wěn)壓罐、供水出水過濾器、和壓水管卷揚，所述發(fā)動機的一端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的蓄電池，發(fā)動機的另一端連接聯(lián)軸器，所述供水水泵、安全閥、穩(wěn)壓罐和供水出水過濾器相互連接，所述供水水泵還連接聯(lián)軸器和供水吸水過濾器，所述供水吸水過濾器設在供水儲水箱中，所述供水出水過濾器、手動調(diào)壓閥、供水壓力表、電比例調(diào)壓閥、壓水管卷揚和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相互連接；儲水箱、安全閥、手動調(diào)壓閥和電比例調(diào)壓閥相互連接，所述壓水管卷揚連接栓塞供壓系統(tǒng)。

進一步，所述栓塞供壓系統(tǒng)包括栓塞阻隔器壓力管卷揚、巖石鉆孔、栓塞、栓塞阻隔器、供壓儲水箱、供壓吸水過濾器、供壓水泵、溢流閥、單向閥、供壓儲水罐、供壓壓力表、球閥，所述栓塞插入巖石鉆孔內(nèi)，所述栓塞與巖石鉆孔之間設有栓塞阻隔器，所述栓塞阻隔器連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述栓塞連接栓塞阻隔器壓力管卷揚和供水系統(tǒng)，所述栓塞阻隔器壓力管卷揚連接單向閥和供壓儲水罐，所述單向閥連接供壓水泵和溢流閥，所述栓塞壓水泵連接供壓吸水過濾器，所述供壓吸水過濾器設在供壓儲水箱中，所述供壓壓力表連接供壓儲水罐和球閥，所述球閥、溢流閥和供壓儲水箱相互連接；所述壓水管卷揚連接栓塞。

進一步，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括水位傳感器，水位傳感器為壓力傳感式傳感器或磁性浮球式傳感器；

進一步，所述栓塞供壓系統(tǒng)通過水壓系統(tǒng)或油壓系統(tǒng)實現(xiàn)，所述供壓水泵包括手動式供壓水泵和自動式供壓水泵；

進一步，所述上位機的實現(xiàn)方式包括便攜式工控機、加固工業(yè)筆記本、手持終端儀或手機終端，所述上位機加固封裝實現(xiàn)三防要求，上位機自帶電池，所述上位機通過蓄電池實時充電；

所述上位機單獨運行，所述上位機與控制器直接通過即插即用通訊線路連接，通過USB口或COM口實現(xiàn)即插即用；

進一步，所述水泵采用輕型隔膜泵或三柱塞水泵，所述水泵出口處設穩(wěn)壓罐，所述穩(wěn)壓罐內(nèi)設有空氣室，所述空氣室內(nèi)充壓力空氣，穩(wěn)壓罐能夠穩(wěn)定保持水泵的出水壓力穩(wěn)定；

所述發(fā)動機選用輕型柴油機或汽油機，發(fā)動機的輸出軸處集成減速機輸出，整體重量減輕；發(fā)動機的輸出軸降速后通過聯(lián)軸器直接可以匹配供水水泵。

進一步，所述栓塞供壓系統(tǒng)還包括自動離合器和栓塞阻隔器壓力傳感器，所述自動離合器和栓塞阻隔器壓力傳感器通過電纜連接至控制器。

進一步，所述栓塞供壓系統(tǒng)還包括栓塞阻隔器壓力傳感器和電動水泵，所述栓塞阻隔器壓力傳感器和電動水泵的信號線與控制器相連。

進一步，所述電纜卷揚、壓水管卷揚及栓塞阻隔器壓力管卷揚由三個獨立的卷揚滾筒組成，三個卷揚滾筒獨立驅(qū)動，或三個卷揚滾筒通過驅(qū)動的連接實現(xiàn)聯(lián)動；所述電纜卷揚、壓水管卷揚及栓塞阻隔器壓力管卷揚的滾筒直徑分別與電纜、壓水管及栓塞阻隔器壓力管的直徑及彎曲半徑相適配，滿足卷揚滾筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與長度的比例關系。

進一步，所述電纜卷揚、壓水管卷揚及栓塞阻隔器壓力管卷揚組合成一個整體卷揚。

進一步，所述電纜卷揚、壓水管卷揚及栓塞阻隔器壓力管卷揚的驅(qū)動方式為手動驅(qū)動卷揚，手動驅(qū)動卷揚中設有標線，通過標線在巖石鉆孔表面的刻度 值，可以獲得栓塞在巖石鉆孔內(nèi)的位置。

進一步，所述電纜卷揚、壓水管卷揚及栓塞阻隔器壓力管卷揚的驅(qū)動方式為自動驅(qū)動卷揚，所述自動驅(qū)動卷揚在手動驅(qū)動卷揚的基礎上增加了自動離合器和卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器，自動離合器和卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器均通過電纜與控制器連接，通過卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器反饋的卷揚旋轉(zhuǎn)角度值，經(jīng)過控制器計算，獲得栓塞在巖石鉆孔內(nèi)的位置。

進一步，所述自動驅(qū)動卷揚在手動驅(qū)動卷揚的基礎上增加了卷揚電動機或卷揚發(fā)動機和卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器，所述自動驅(qū)動卷揚的自動驅(qū)動通過控制器發(fā)送信號給卷揚電動機或卷揚發(fā)動機實現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：智能化程度高，流程全自動化處理，系統(tǒng)自動判斷試驗狀態(tài)并選擇流程走向，自動采集及整理數(shù)據(jù)，自動處理數(shù)據(jù)、圖表并可直接輸出報告，提高了工作效率，降低了操作人員的勞動強度，提高了試驗結果準確性；傳感器精度高，數(shù)據(jù)精確度高；水泵輸出流量穩(wěn)定，且供水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓罐及電比例調(diào)壓閥均具有穩(wěn)壓功能；重量輕；軟件權限分類管理，試驗測試數(shù)據(jù)得到監(jiān)管；提供了一套完整的鉆孔壓水試驗流程的設備及軟件系統(tǒng)解決方案，相比其他試驗設備和方法功能全面，集成度高；操作簡單、方便。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1、4-6的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例2的結構示意圖；

圖3是本實用新型實施例3的結構示意圖；

圖4是本實用新型實施例4-6中智能流量傳感器的放大圖；

圖5是本實用新型實施例4中栓塞供壓系統(tǒng)的局部放大圖；

圖6是本實用新型實施例5和6中栓塞供壓系統(tǒng)的局部放大圖；

圖7是本實用新型實施例4中栓塞供壓系統(tǒng)的局部放大圖；

圖8是本實用新型實施例5中栓塞供壓系統(tǒng)的局部放大圖；

圖9是本實用新型一實施例中上位機的軟件系統(tǒng)結構示意圖；

圖10是圖9中上位機的軟件系統(tǒng)中菜單區(qū)的結構示意圖；

圖11是圖9中上位機的軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫管理區(qū)的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1

請參照附圖1，本實施例包括供水系統(tǒng)、水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)相互連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

本實施例中，所述供水系統(tǒng)包括發(fā)動機2、聯(lián)軸器3、供水水泵4、供水儲水箱5、供水吸水過濾器6、安全閥7、穩(wěn)壓罐8、供水出水過濾器9和壓水管卷揚19，所述發(fā)動機2的一端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，發(fā)動機2的另一端連接聯(lián)軸器3，所述供水水泵4、安全閥7、穩(wěn)壓罐8和供水出水過濾器9相互連接，所述供水水泵4還連接聯(lián)軸器3和供水吸水過濾器6，所述供水吸水過濾器6設在供水儲水箱5中，所述供水出水過濾器9、水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、壓水管卷揚19和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相互連接，所述供水儲水箱5、安全閥7和水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)相互連接，所述壓水管卷揚19連接栓塞供壓系統(tǒng)；

所述水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括手動調(diào)壓閥10、供水壓力表11、電比例調(diào)壓閥12；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括蓄電池1、供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14、水位傳感器33、控制器15和電纜卷揚18，所述蓄電池1連接控制器15、供水 系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述控制器15、供水壓力傳感器13和智能流量傳感器14相互連接，所述電纜卷揚18連接控制器15和水位傳感器33，所述水位傳感器33連接栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水壓力傳感器13和智能流量傳感器14均連接供水系統(tǒng)；

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括上位機16和電源適配器17，所述上位機16、電源適配器17和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相互連接；

所述栓塞供壓系統(tǒng)包括栓塞阻隔器壓力管卷揚20、巖石鉆孔30、栓塞31、栓塞阻隔器32、供壓儲水箱40、供壓吸水過濾器41、供壓水泵42、溢流閥43、單向閥44、供壓儲水罐45、供壓壓力表46、球閥47，所述栓塞插入巖石鉆孔30內(nèi)，所述栓塞與巖石鉆孔30之間設有栓塞阻隔器32，所述栓塞阻隔器32連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述栓塞連接栓塞阻隔器壓力管卷揚20和供水系統(tǒng)，所述栓塞阻隔器壓力管卷揚20連接單向閥44和供壓儲水罐45，所述單向閥44連接供壓水泵42和溢流閥43，所述供壓水泵42連接供壓吸水過濾器41，所述供壓吸水過濾器41設在供壓儲水箱40中，所述供壓壓力表46連接供壓儲水罐45和球閥47，所述球閥47、溢流閥43和供壓儲水箱40相互連接；

所述蓄電池1連接發(fā)動機2、控制器15和電源適配器17，所述電比例調(diào)壓閥12連接供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14和控制器15，所述壓水管卷揚19連接栓塞31，所述栓塞阻隔器32連接水位傳感器33。

本實施例中，所述電比例調(diào)壓閥12采用電比例二通閥。電比例調(diào)壓閥12是實現(xiàn)系統(tǒng)壓力自動調(diào)節(jié)的元件，其響應速度快，可實時實現(xiàn)閥口隨電比例信號輸入無極調(diào)節(jié)，獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力，穩(wěn)定調(diào)節(jié)到某個設定壓力，且能在某個設定壓力下持續(xù)保持穩(wěn)定，是實現(xiàn)自動調(diào)壓的基礎元件；手動調(diào)壓閥10在電比例調(diào)壓閥12出現(xiàn)故障異常時使用。

所述水位傳感器33為壓力傳感式傳感器；水位傳感器33及其電纜綁定在栓塞31及其與壓水管卷揚19之間的管路上。

所述智能流量傳感器14上設有顯示界面，所述智能流量傳感器14采用質(zhì)量流量傳感器，直接測量通過傳感器的水質(zhì)量或體積；智能流量傳感器14，其輸出信號連接到控制器15，由于鉆孔壓水試驗要求很寬的流量量程范圍，一般流量傳感器的量程比并不滿足。

所述栓塞供壓系統(tǒng)通過水壓系統(tǒng)實現(xiàn)，所述供壓水泵42包括手動式供壓水泵和自動式供壓水泵；手動式供壓水泵通過人力驅(qū)動獲得水壓，操作人員通過觀察供壓壓力表46判斷栓塞阻隔器32壓力是否足夠，如壓力過低，則手動驅(qū)動水泵42進行加壓，保證栓塞阻隔器32正常封水；溢流閥43用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要的壓力，同時保證系統(tǒng)壓力不會過高；單向閥44用于栓塞阻隔器32的保壓，防止系統(tǒng)反向泄露導致的壓力迅速下降；供壓儲水罐45用于系統(tǒng)泄露后的壓力水自動補償；球閥47用于供壓解除時的泄壓。

所述上位機16的實現(xiàn)方式包括便攜式工控機、加固工業(yè)筆記本、手持終端儀或手機終端，所述上位機16加固封裝實現(xiàn)三防要求，上位機16自帶電池，所述上位機16通過蓄電池1實時充電；

所述上位機16單獨運行，所述上位機16與控制器15直接通過即插即用通訊線路連接，通過USB口實現(xiàn)即插即用；

所述供水水泵2采用輕型隔膜泵，所述供水水泵2出口處設穩(wěn)壓罐8，所述穩(wěn)壓罐8內(nèi)設有空氣室，所述空氣室內(nèi)充壓力空氣，穩(wěn)壓罐8能夠穩(wěn)定保持供水水泵2的出水壓力穩(wěn)定；

所述發(fā)動機2選用輕型柴油機或汽油機，發(fā)動機2的輸出軸處集成減速機輸出，整體重量減輕；發(fā)動機2的輸出軸降速后通過聯(lián)軸器3直接可以匹配供 水水泵4，中間環(huán)節(jié)少，結構簡單，占用空間小。

本實施例中，如附圖7所示，所述電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器32壓力管卷揚20由三個獨立的卷揚滾筒組成，三個卷揚滾筒通過驅(qū)動的連接實現(xiàn)聯(lián)動；所述電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器32壓力管卷揚20的滾筒直徑分別與電纜、壓水管及栓塞阻隔器32壓力管的直徑及彎曲半徑相適配，滿足卷揚滾筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與長度的比例關系。使用時，通過聯(lián)動方式往巖石鉆孔30中輸送電纜、壓水管及栓塞阻隔器壓力管，由于電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器壓力管卷揚20的滾筒直徑分別適應電纜、壓水管及栓塞阻隔器壓力管的直徑及彎曲半徑，基本滿足卷揚滾筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與長度的比例關系，即使累積誤差后出現(xiàn)不一致時，也可通過獨立驅(qū)動進行補償。

本實施例中，所述電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器32壓力管卷揚20的驅(qū)動方式為手動驅(qū)動卷揚，手動驅(qū)動卷揚中設有標線19.3，通過標線19.3在巖石鉆孔30表面的刻度值，可以獲得栓塞在巖石鉆孔30內(nèi)的位置。為了檢測栓塞31在巖石鉆孔30內(nèi)的下降深度，以反饋栓塞31位置是否合適，手動驅(qū)動方式中增加了標線19.3，通過標線19.3在巖石鉆孔30表面的刻度值，可以獲得栓塞31在巖石鉆孔30內(nèi)的位置。

參照附圖9-11，本實施例中，控制器15中開發(fā)了一套數(shù)據(jù)采集、鉆孔壓水試驗自動化流程處理軟件系統(tǒng)；在上位機16中開發(fā)了一套鉆孔壓水試驗自動化流程處理，數(shù)據(jù)分析及計算處理，圖表及報告管理、輸出、打印軟件系統(tǒng)。現(xiàn)場可在控制器15的顯示屏上進行試驗流程操作，采集數(shù)據(jù)，并輸出數(shù)據(jù)。上位機16軟件可不在現(xiàn)場操作，試驗完成后，同樣可以讀取控制器15的輸出數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析及計算處理，圖表及報告管理、輸出、打印。并且，上位機16軟件也可直接在現(xiàn)場運行，直接進行整個試驗流程操作及后續(xù)的整個處理過程， 更為方便快捷，現(xiàn)場即能讀取試驗數(shù)據(jù)、曲線及報告。

本實施例中，上位機軟件系統(tǒng)主界面包括菜單區(qū)100、數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101、圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)102、操作區(qū)103、進度提示區(qū)104及文字狀態(tài)提示區(qū)105。

菜單區(qū)100包括文件管理功能100.1、編輯功能100.2、參數(shù)設定功能100.3、硬件標定功能100.4、權限管理功能100.5及幫助功能100.6。

文件管理功能100.1主要對數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)庫管理操作，數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101以鉆孔工程為數(shù)據(jù)庫單元進行管理，系統(tǒng)按某工程101.1來建立鉆孔壓水試驗數(shù)據(jù)庫，某工程101.1下面分多個孔數(shù)據(jù)庫單元，其中某孔101.2節(jié)點下面又分多個試段數(shù)據(jù)庫單元，其中一個為某試段101.3。

文件管理功能100.1包括新建工程、孔、試段；打開工程；保存工程；工程另存為；輸出(工程成果報告、試段報告)；退出程序等功能。

在數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101，點擊相應的某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3，可通過文件管理功能100.1或參數(shù)設定功能100.3，分別對某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3進行數(shù)據(jù)庫管理及參數(shù)設定。

編輯功能100.2對某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3中的數(shù)據(jù)、參數(shù)進行查找、編輯、修改。

參數(shù)設定功能100.3用于某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3基本信息的設定，以方便計算數(shù)據(jù)及整理報告。

硬件標定功能100.4是用戶在權限管理功能100.5下獲得權限后的操作功能，用戶可在此處進行傳感器標定、管路壓力損失數(shù)據(jù)庫標定。

權限管理功能100.5用于對用戶進行權限分類管理，防止操作人員修改試驗數(shù)據(jù)。

幫助功能100.6包括程序操作幫助、計算公式等數(shù)據(jù)庫查詢幫助；程序版本 信息。

圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)102用于實時顯示試驗過程中的壓力和流量值，繪制P-Q曲線，并計算呂榮值q。

操作區(qū)103用于試驗流程的選擇，啟動、暫停和終止。

進度提示區(qū)104及文字狀態(tài)提示區(qū)105用于提示試驗進度及試驗過程中的軟硬件狀態(tài)。

軟件系統(tǒng)按硬件配置給出自動和手動兩種試驗流程選擇功能，至少包括自動試驗流程方案。當用戶選擇手動試驗流程時，軟件系統(tǒng)提示引導用戶完成試驗流程，當用戶選擇自動試驗流程時，軟件系統(tǒng)可根據(jù)試驗規(guī)程要求進行全自動化處理。并且當設備自動化硬件出現(xiàn)故障時，提示用戶手動應急完成整個試驗流程。

在巖石鉆孔30內(nèi)放置栓塞31過程中，軟件通過采集卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22的反饋數(shù)據(jù)，計算栓塞31在巖石鉆孔30的位置，并自動調(diào)整栓塞31在合適位置處。

軟件系統(tǒng)在試驗流程中，通過供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14、栓塞阻隔器壓力傳感器48實時采集供水壓力數(shù)據(jù)、供水流量數(shù)據(jù)及栓塞阻隔器壓力數(shù)據(jù)并進行運行狀態(tài)判斷，自動完成供水調(diào)壓(穩(wěn)壓)、栓塞阻隔器調(diào)壓(穩(wěn)壓)過程。通過采集水位傳感器33的反饋數(shù)據(jù)并進行水位上升速度判讀，實時了解栓塞阻隔器對巖石鉆孔30的密封是否可靠。

整個操作過程如下：

操作人員驅(qū)動電纜卷揚18、壓水管卷揚19、栓塞阻隔器壓力管卷揚20，將栓塞31下放到巖石鉆孔30內(nèi)，通過觀察標線19.3刻度，獲取栓塞31在巖石鉆孔30內(nèi)的合適位置。

啟動供壓水泵42，供壓儲水箱40中的水通過供壓吸水過濾器41，供壓水泵42被壓入到栓塞供水系統(tǒng)中。溢流閥43保證系統(tǒng)壓力不會過高。壓力水通過單向閥44及連接水管單向壓入至栓塞阻隔器32中。栓塞阻隔器32膨脹后與巖石鉆孔30內(nèi)壁緊密貼合并密封。栓塞供壓系統(tǒng)中的供壓儲水罐45能夠補充系統(tǒng)的泄露，保證壓力穩(wěn)定。通過壓力表46實時觀察栓塞供壓系統(tǒng)壓力，壓力過低時，可反復啟動供壓水泵42進行增壓。球閥47在試驗完畢后再使用，用于從巖石鉆孔30內(nèi)取出栓塞31之前進行栓塞供壓系統(tǒng)的泄壓。

現(xiàn)場將上位機16與控制器15通過即插即用接口USB口或COM口相連，通過電源適配器17與蓄電池1的供電電路相連。啟動上位機16電源，打開上位機16上的鉆孔壓水試驗程序。啟動控制器15電源開關，使其內(nèi)部程序自啟動，并掃描硬件運行及連接狀態(tài)，并在其屏幕上顯示狀態(tài)信息。同時上位機16實時讀取控制器15的狀態(tài)信息并進行顯示。

控制器15可直接啟動鉆孔壓水試驗的測試流程，但是操作不如上位機16上運行的鉆孔壓水試驗程序簡單、方便、快捷，一般只在特殊情況下操作。由于前面已啟動了上位機16上的鉆孔壓水試驗程序，這里繼續(xù)在上位機程序上進行操作。

將供水系統(tǒng)的吸、回水管路供水儲水箱5連接好，啟動發(fā)動機2，發(fā)動機2通過聯(lián)軸器3帶動供水水泵4運轉(zhuǎn)。供水水泵4通過供水吸水過濾器6從供水儲水箱5中吸水，并壓入供水管路，壓力水繞過壓水管卷揚19上纏繞的水管路，通過栓塞31進入巖石鉆孔30中。安全閥7用于限制整個供水系統(tǒng)的最高壓力，保護系統(tǒng)不超壓。穩(wěn)壓罐8用于穩(wěn)定供水水泵4的出水壓力，減小流量脈動，提高試驗過程的穩(wěn)定性。供水出水過濾器9將供水水泵4出水過濾一次，使得進入測試環(huán)節(jié)的水更為清潔，以保護系統(tǒng)中的水元件。手動調(diào)壓閥10用于手動 測試模式下的手動調(diào)壓，壓力表11用于手動測試模式下的壓力讀取。電比例調(diào)壓閥12用于自動測試模式下的自動調(diào)壓，壓力傳感器13用于自動測試模式下的壓力自動采集，智能流量傳感器14用于自動測試模式下的流量自動采集，同時也能通過人工直接進行窗口讀取。

回到上位機16軟件界面，啟動測試程序。程序按照規(guī)范流程及要求，進行預壓，判斷巖石鉆孔30的基本滲透情況，并自動選擇壓力模式，按照壓力模式測試5組壓力。測試過程中，控制器15根據(jù)試驗進程，實時輸出信號給電比例調(diào)壓閥12，自動調(diào)整系統(tǒng)供水壓力，同時實時采集壓力傳感器13和智能流量傳感器14的壓力、流量數(shù)據(jù)并存儲在對應數(shù)據(jù)庫下。采集的壓力和流量數(shù)據(jù)在軟件界面的圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)實時呈現(xiàn)，并在數(shù)據(jù)采集量滿足要求時輸出P-Q曲線，并計算判斷出呂榮值q。程序?qū)y試過程中的異常情況能夠進行自動判斷并選擇合適的處理路線。試驗過程中的進度會在進度提示區(qū)104中顯示，測試狀態(tài)會在文字狀態(tài)提示區(qū)105上實時提示，提升了客戶操作體驗。

測試完畢，上位機16的軟件系統(tǒng)可以根據(jù)要求輸出測試報告并打印出來。并且，上位機16軟件系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€工程的測試結果和報告進行數(shù)據(jù)庫管理。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人員的勞動強度，提高了試驗結果準確性；數(shù)據(jù)精確度高；水泵輸出流量穩(wěn)定，且供水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓罐及電比例調(diào)壓閥均具有穩(wěn)壓功能；重量輕；軟件權限分類管理，試驗測試數(shù)據(jù)得到監(jiān)管；提供了一套完整的鉆孔壓水試驗流程的解決方案，集成度高；操作簡單、方便。

實施例2

參照附圖2、圖9-圖11，本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于，所述電比例調(diào)壓閥12采用電比例溢流閥，余則與實施例1基本相同。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人員的勞動強度，提高了試驗結果準確性；數(shù)據(jù)精確度高；水泵輸出流量穩(wěn)定，且供水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓罐及電比例調(diào)壓閥均具有穩(wěn)壓功能；重量輕；軟件權限分類管理，試驗測試數(shù)據(jù)得到監(jiān)管；提供了一套完整的鉆孔壓水試驗流程的解決方案，集成度高；操作簡單、方便。

實施例3

參照附圖3、圖9-圖11，本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于，所述電比例調(diào)壓閥12采用電比例減壓閥，余則與實施例1基本相同。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人員的勞動強度，提高了試驗結果準確性；數(shù)據(jù)精確度高；水泵輸出流量穩(wěn)定，且供水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓罐及電比例調(diào)壓閥均具有穩(wěn)壓功能；重量輕；軟件權限分類管理，試驗測試數(shù)據(jù)得到監(jiān)管；提供了一套完整的鉆孔壓水試驗流程的解決方案，集成度高；操作簡單、方便。

實施例4

請參照附圖1、4-5、7、9-11，本實施例包括供水系統(tǒng)、水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)相互連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

本實施例中，所述供水系統(tǒng)包括發(fā)動機2、聯(lián)軸器3、供水水泵4、供水儲水箱5、供水吸水過濾器6、安全閥7、穩(wěn)壓罐8、供水出水過濾器9和壓水管卷揚19，所述發(fā)動機2的一端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，發(fā)動機2的另一端連接聯(lián)軸器3，所述供水水泵4、安全閥7、穩(wěn)壓罐8和供水出水過濾器9相互連接，所述供水水泵4還連接聯(lián)軸器3和供水吸水過濾器6，所述供水吸水過濾器6設在供水儲水箱5中，所述供水出水過濾器9、水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、壓水管卷揚19和數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)相互連接，所述供水儲水箱5、安全閥7和水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)相互連接，所述壓水管卷揚19連接栓塞供壓系統(tǒng)；

所述水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括手動調(diào)壓閥10、供水壓力表11、電比例調(diào)壓閥12；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括蓄電池1、供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14、水位傳感器33、控制器15和電纜卷揚18，所述蓄電池1連接控制器15、供水系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述控制器15、供水壓力傳感器13和智能流量傳感器14相互連接，所述電纜卷揚18連接控制器15和水位傳感器33，所述水位傳感器33連接栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水壓力傳感器13和智能流量傳感器14均連接供水系統(tǒng)；

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括上位機16和電源適配器17，所述上位機16、電源適配器17和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相互連接；

所述栓塞供壓系統(tǒng)包括栓塞阻隔器壓力管卷揚20、巖石鉆孔30、栓塞31、栓塞阻隔器32、供壓儲水箱40、供壓吸水過濾器41、供壓水泵42、溢流閥43、單向閥44、供壓儲水罐45、供壓壓力表46、球閥47，所述栓塞插入巖石鉆孔30內(nèi)，所述栓塞與巖石鉆孔30之間設有栓塞阻隔器32，所述栓塞阻隔器32連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述栓塞連接栓塞阻隔器壓力管卷揚20和供水系統(tǒng)，所述栓塞阻隔器壓力管卷揚20連接單向閥44和供壓儲水罐45，所述單向閥44連接供壓水泵42和溢流閥43，所述供壓水泵42連接供壓吸水過濾器41，所述供壓吸水過濾器41設在供壓儲水箱40中，所述供壓壓力表46連接供壓儲水罐45和球閥47，所述球閥47、溢流閥43和供壓儲水箱40相互連接；

所述蓄電池1連接發(fā)動機2、控制器15和電源適配器17，所述電比例調(diào)壓閥12連接供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14和控制器15，所述壓水管卷揚19連接栓塞31，所述栓塞阻隔器32連接水位傳感器33。

本實施例中，所述電比例調(diào)壓閥12采用電比例二通閥。電比例調(diào)壓閥12是實現(xiàn)系統(tǒng)壓力自動調(diào)節(jié)的元件，其響應速度快，可實時實現(xiàn)閥口隨電比例信號輸入無極調(diào)節(jié)，獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力，穩(wěn)定調(diào)節(jié)到某個設定壓力，且能在某個設定壓力下持續(xù)保持穩(wěn)定，是實現(xiàn)自動調(diào)壓的基礎元件；手動調(diào)壓閥10在電比例調(diào)壓閥12出現(xiàn)故障異常時使用。

所述水位傳感器33為磁性浮球式傳感器；水位傳感器33及其電纜綁定在栓塞31及其與壓水管卷揚19之間的管路上。

所述智能流量傳感器14上設有顯示界面，所述智能流量傳感器14采用兩個或兩個以上的相同量程范圍的流量傳感器并聯(lián)組合使用，并且在每個流量傳感器管路上增加管路通斷閥14.1，通過實際流量范圍判斷開啟的管路通斷閥14.1數(shù)量，管路通斷閥14.1可以為手動或電磁自動式；

所述栓塞供壓系統(tǒng)通過水壓系統(tǒng)實現(xiàn)，所述供壓水泵42包括手動式供壓水泵和自動式供壓水泵；手動式供壓水泵通過人力驅(qū)動獲得水壓，操作人員通過觀察供壓壓力表46判斷栓塞阻隔器32壓力是否足夠，如壓力過低，則手動驅(qū)動水泵42進行加壓，保證栓塞阻隔器32正常封水；溢流閥43用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要的壓力，同時保證系統(tǒng)壓力不會過高；單向閥44用于栓塞阻隔器32的保壓，防止系統(tǒng)反向泄露導致的壓力迅速下降；供壓儲水罐45用于系統(tǒng)泄露后的壓力水自動補償；球閥47用于供壓解除時的泄壓。

所述上位機16的實現(xiàn)方式包括便攜式工控機、加固工業(yè)筆記本、手持終端儀或手機終端，所述上位機16加固封裝實現(xiàn)三防要求，上位機16自帶電池，所述上位機16通過蓄電池1實時充電；

所述上位機16單獨運行，所述上位機16與控制器15直接通過即插即用通訊線路連接，通過USB口實現(xiàn)即插即用；

所述供水水泵2采用三柱塞水泵，所述供水水泵2出口處設穩(wěn)壓罐8，所述穩(wěn)壓罐8內(nèi)設有空氣室，所述空氣室內(nèi)充壓力空氣，穩(wěn)壓罐8能夠穩(wěn)定保持供水水泵2的出水壓力穩(wěn)定；

所述發(fā)動機2選用輕型柴油機，發(fā)動機2的輸出軸處集成減速機輸出，整體重量減輕；發(fā)動機2的輸出軸降速后通過聯(lián)軸器3直接可以匹配供水水泵4，中間環(huán)節(jié)少，結構簡單，占用空間小。

本實施例中，所述栓塞供壓系統(tǒng)還包括自動離合器49和栓塞阻隔器壓力傳感器48，所述自動離合器49和栓塞阻隔器壓力傳感器48通過電纜連接至控制器15。且自動離合器49和栓塞阻隔器壓力傳感器48通過電纜連接至控制器15，供壓水泵42的動力可以從發(fā)動機2的動力輸出中分配獲得。當控制器15讀取到壓力傳感器48的反饋壓力過低時，控制器15驅(qū)動自動離合器49吸合，因而發(fā)動機2的動力通過自動離合器49傳遞至供壓水泵42，使供壓水泵42向系統(tǒng)供壓，直至系統(tǒng)壓力達到要求。系統(tǒng)壓力滿足要求后，控制器15讀取到栓塞阻隔器壓力傳感器48的反饋壓力到達要求時，控制器15驅(qū)動自動離合器49分離，因而發(fā)動機2至供壓水泵42之間的動力被切斷，使系統(tǒng)保持在正常壓力范圍。

本實施例中，所述電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器32壓力管卷揚20組合成一個整體卷揚19.1；電纜、壓水管及栓塞阻隔器壓力管組合成一個整體管線19.2，這樣，只需要驅(qū)動一個整體卷揚即能完成三種管線的輸送。

本實施例中，所述電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器32壓力管卷揚20的驅(qū)動方式為自動驅(qū)動卷揚，所述自動驅(qū)動卷揚在手動驅(qū)動卷揚的基礎上增加了自動離合器21和卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22，自動離合器21和卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22均通過電纜與控制器15連接，通過卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22反饋的卷揚旋轉(zhuǎn)角度值，經(jīng)過控制器15計算，獲得栓塞31在巖石鉆孔30內(nèi)的位置。 控制器15判斷位置是否合適，如不合適，則通過發(fā)送信號給自動離合器21進行吸合，發(fā)動機2的動力通過自動離合器21傳遞給卷揚，帶動卷揚旋轉(zhuǎn)，直到反饋的位置合適為止，然后自動離合器21進行分離。

本實施例中，控制器15中開發(fā)了一套數(shù)據(jù)采集、鉆孔壓水試驗自動化流程處理軟件系統(tǒng)；在上位機16中開發(fā)了一套鉆孔壓水試驗自動化流程處理，數(shù)據(jù)分析及計算處理，圖表及報告管理、輸出、打印軟件系統(tǒng)?，F(xiàn)場可在控制器15的顯示屏上進行試驗流程操作，采集數(shù)據(jù)，并輸出數(shù)據(jù)。上位機16軟件可不在現(xiàn)場操作，試驗完成后，同樣可以讀取控制器15的輸出數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析及計算處理，圖表及報告管理、輸出、打印。并且，上位機16軟件也可直接在現(xiàn)場運行，直接進行整個試驗流程操作及后續(xù)的整個處理過程，更為方便快捷，現(xiàn)場即能讀取試驗數(shù)據(jù)、曲線及報告。

本實施例中，上位機軟件系統(tǒng)主界面包括菜單區(qū)100、數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101、圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)102、操作區(qū)103、進度提示區(qū)104及文字狀態(tài)提示區(qū)105。

菜單區(qū)100包括文件管理功能100.1、編輯功能100.2、參數(shù)設定功能100.3、硬件標定功能100.4、權限管理功能100.5及幫助功能100.6。

文件管理功能100.1主要對數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)庫管理操作，數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101以鉆孔工程為數(shù)據(jù)庫單元進行管理，系統(tǒng)按某工程101.1來建立鉆孔壓水試驗數(shù)據(jù)庫，某工程101.1下面分多個孔數(shù)據(jù)庫單元，其中某孔101.2節(jié)點下面又分多個試段數(shù)據(jù)庫單元，其中一個為某試段101.3。

文件管理功能100.1包括新建工程、孔、試段；打開工程；保存工程；工程另存為；輸出(工程成果報告、試段報告)；退出程序等功能。

在數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101，點擊相應的某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3，可通過文件管理功能100.1或參數(shù)設定功能100.3，分別對某工程101.1、某孔 101.2或某試段101.3進行數(shù)據(jù)庫管理及參數(shù)設定。

編輯功能100.2對某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3中的數(shù)據(jù)、參數(shù)進行查找、編輯、修改。

參數(shù)設定功能100.3用于某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3基本信息的設定，以方便計算數(shù)據(jù)及整理報告。

硬件標定功能100.4是用戶在權限管理功能100.5下獲得權限后的操作功能，用戶可在此處進行傳感器標定、管路壓力損失數(shù)據(jù)庫標定。

權限管理功能100.5用于對用戶進行權限分類管理，防止操作人員修改試驗數(shù)據(jù)。

幫助功能100.6包括程序操作幫助、計算公式等數(shù)據(jù)庫查詢幫助；程序版本信息。

圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)102用于實時顯示試驗過程中的壓力和流量值，繪制P-Q曲線，并計算呂榮值q。

操作區(qū)103用于試驗流程的選擇，啟動、暫停和終止。

進度提示區(qū)104及文字狀態(tài)提示區(qū)105用于提示試驗進度及試驗過程中的軟硬件狀態(tài)。

軟件系統(tǒng)按硬件配置給出自動和手動兩種試驗流程選擇功能，至少包括自動試驗流程方案。當用戶選擇手動試驗流程時，軟件系統(tǒng)提示引導用戶完成試驗流程，當用戶選擇自動試驗流程時，軟件系統(tǒng)可根據(jù)試驗規(guī)程要求進行全自動化處理。并且當設備自動化硬件出現(xiàn)故障時，提示用戶手動應急完成整個試驗流程。

在巖石鉆孔30內(nèi)放置栓塞31過程中，軟件通過采集卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22的反饋數(shù)據(jù)，計算栓塞31在巖石鉆孔30的位置，并自動調(diào)整栓塞31在合適位 置處。

軟件系統(tǒng)在試驗流程中，通過供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14、栓塞阻隔器壓力傳感器48實時采集供水壓力數(shù)據(jù)、供水流量數(shù)據(jù)及栓塞阻隔器壓力數(shù)據(jù)并進行運行狀態(tài)判斷，自動完成供水調(diào)壓(穩(wěn)壓)、栓塞阻隔器調(diào)壓(穩(wěn)壓)過程。通過采集水位傳感器33的反饋數(shù)據(jù)并進行水位上升速度判讀，實時了解栓塞阻隔器對巖石鉆孔30的密封是否可靠。

整個操作過程如下：

操作人員驅(qū)動電纜卷揚18、壓水管卷揚19、栓塞阻隔器壓力管卷揚20，將栓塞31下放到巖石鉆孔30內(nèi)，通過觀察標線19.3刻度，獲取栓塞31在巖石鉆孔30內(nèi)的合適位置。

啟動供壓水泵42，供壓儲水箱40中的水通過供壓吸水過濾器41，供壓水泵42被壓入到栓塞供水系統(tǒng)中。溢流閥43保證系統(tǒng)壓力不會過高。壓力水通過單向閥44及連接水管單向壓入至栓塞阻隔器32中。栓塞阻隔器32膨脹后與巖石鉆孔30內(nèi)壁緊密貼合并密封。栓塞供壓系統(tǒng)中的供壓儲水罐45能夠補充系統(tǒng)的泄露，保證壓力穩(wěn)定。通過壓力表46實時觀察栓塞供壓系統(tǒng)壓力，壓力過低時，可反復啟動供壓水泵42進行增壓。球閥47在試驗完畢后再使用，用于從巖石鉆孔30內(nèi)取出栓塞31之前進行栓塞供壓系統(tǒng)的泄壓。

現(xiàn)場將上位機16與控制器15通過即插即用接口USB口或COM口相連，通過電源適配器17與蓄電池1的供電電路相連。啟動上位機16電源，打開上位機16上的鉆孔壓水試驗程序。啟動控制器15電源開關，使其內(nèi)部程序自啟動，并掃描硬件運行及連接狀態(tài)，并在其屏幕上顯示狀態(tài)信息。同時上位機16實時讀取控制器15的狀態(tài)信息并進行顯示。

控制器15可直接啟動鉆孔壓水試驗的測試流程，但是操作不如上位機16上 運行的鉆孔壓水試驗程序簡單、方便、快捷，一般只在特殊情況下操作。由于前面已啟動了上位機16上的鉆孔壓水試驗程序，這里繼續(xù)在上位機程序上進行操作。

將供水系統(tǒng)的吸、回水管路供水儲水箱5連接好，啟動發(fā)動機2，發(fā)動機2通過聯(lián)軸器3帶動供水水泵4運轉(zhuǎn)。供水水泵4通過供水吸水過濾器6從供水儲水箱5中吸水，并壓入供水管路，壓力水繞過壓水管卷揚19上纏繞的水管路，通過栓塞31進入巖石鉆孔30中。安全閥7用于限制整個供水系統(tǒng)的最高壓力，保護系統(tǒng)不超壓。穩(wěn)壓罐8用于穩(wěn)定供水水泵4的出水壓力，減小流量脈動，提高試驗過程的穩(wěn)定性。供水出水過濾器9將供水水泵4出水過濾一次，使得進入測試環(huán)節(jié)的水更為清潔，以保護系統(tǒng)中的水元件。手動調(diào)壓閥10用于手動測試模式下的手動調(diào)壓，壓力表11用于手動測試模式下的壓力讀取。電比例調(diào)壓閥12用于自動測試模式下的自動調(diào)壓，壓力傳感器13用于自動測試模式下的壓力自動采集，智能流量傳感器14用于自動測試模式下的流量自動采集，同時也能通過人工直接進行窗口讀取。

回到上位機16軟件界面，啟動測試程序。程序按照規(guī)范流程及要求，進行預壓，判斷巖石鉆孔30的基本滲透情況，并自動選擇壓力模式，按照壓力模式測試5組壓力。測試過程中，控制器15根據(jù)試驗進程，實時輸出信號給電比例調(diào)壓閥12，自動調(diào)整系統(tǒng)供水壓力，同時實時采集壓力傳感器13和智能流量傳感器14的壓力、流量數(shù)據(jù)并存儲在對應數(shù)據(jù)庫下。采集的壓力和流量數(shù)據(jù)在軟件界面的圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)實時呈現(xiàn)，并在數(shù)據(jù)采集量滿足要求時輸出P-Q曲線，并計算判斷出呂榮值q。程序?qū)y試過程中的異常情況能夠進行自動判斷并選擇合適的處理路線。試驗過程中的進度會在進度提示區(qū)104中顯示，測試狀態(tài)會在文字狀態(tài)提示區(qū)105上實時提示，提升了客戶操作體驗。

測試完畢，上位機16的軟件系統(tǒng)可以根據(jù)要求輸出測試報告并打印出來。并且，上位機16軟件系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€工程的測試結果和報告進行數(shù)據(jù)庫管理。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人員的勞動強度，提高了試驗結果準確性；數(shù)據(jù)精確度高；水泵輸出流量穩(wěn)定，且供水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓罐及電比例調(diào)壓閥均具有穩(wěn)壓功能；重量輕；軟件權限分類管理，試驗測試數(shù)據(jù)得到監(jiān)管；提供了一套完整的鉆孔壓水試驗流程的解決方案，集成度高；操作簡單、方便。

實施例5

請參照附圖1、4、6、8、9-11，本實施例包括供水系統(tǒng)、水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和栓塞供壓系統(tǒng)相互連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

本實施例中，所述供水系統(tǒng)包括發(fā)動機2、聯(lián)軸器3、供水水泵4、供水儲水箱5、供水吸水過濾器6、安全閥7、穩(wěn)壓罐8、供水出水過濾器9和壓水管卷揚19，所述發(fā)動機2的一端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，發(fā)動機2的另一端連接聯(lián)軸器3，所述供水水泵4、安全閥7、穩(wěn)壓罐8和供水出水過濾器9相互連接，所述供水水泵4還連接聯(lián)軸器3和供水吸水過濾器6，所述供水吸水過濾器6設在供水儲水箱5中，所述供水出水過濾器9、水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、壓水管卷揚19和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相互連接，所述供水儲水箱5、安全閥7和水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)相互連接，所述壓水管卷揚19連接栓塞供壓系統(tǒng)；

所述水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括手動調(diào)壓閥10、供水壓力表11、電比例調(diào)壓閥12；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括蓄電池1、供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14、水位傳感器33、控制器15和電纜卷揚18，所述蓄電池1連接控制器15、供水系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述控制器15、供水壓力傳感器13和智能流量傳感器 14相互連接，所述電纜卷揚18連接控制器15和水位傳感器33，所述水位傳感器33連接栓塞供壓系統(tǒng)，所述供水壓力傳感器13和智能流量傳感器14均連接供水系統(tǒng)；

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括上位機16和電源適配器17，所述上位機16、電源適配器17和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相互連接；

所述栓塞供壓系統(tǒng)包括栓塞阻隔器壓力管卷揚20、巖石鉆孔30、栓塞31、栓塞阻隔器32、供壓儲水箱40、供壓吸水過濾器41、供壓水泵42、溢流閥43、單向閥44、供壓儲水罐45、供壓壓力表46、球閥47，所述栓塞插入巖石鉆孔30內(nèi)，所述栓塞與巖石鉆孔30之間設有栓塞阻隔器32，所述栓塞阻隔器32連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述栓塞連接栓塞阻隔器壓力管卷揚20和供水系統(tǒng)，所述栓塞阻隔器壓力管卷揚20連接單向閥44和供壓儲水罐45，所述單向閥44連接供壓水泵42和溢流閥43，所述供壓水泵42連接供壓吸水過濾器41，所述供壓吸水過濾器41設在供壓儲水箱40中，所述供壓壓力表46連接供壓儲水罐46和球閥47，所述球閥47、溢流閥43和供壓儲水箱40相互連接；

所述蓄電池1連接發(fā)動機2、控制器15和電源適配器17，所述電比例調(diào)壓閥12連接供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14和控制器15，所述壓水管卷揚19連接栓塞31，所述栓塞阻隔器32連接水位傳感器33。

本實施例中，所述電比例調(diào)壓閥12采用電比例二通閥。電比例調(diào)壓閥12是實現(xiàn)系統(tǒng)壓力自動調(diào)節(jié)的元件，其響應速度快，可實時實現(xiàn)閥口隨電比例信號輸入無極調(diào)節(jié)，獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力，穩(wěn)定調(diào)節(jié)到某個設定壓力，且能在某個設定壓力下持續(xù)保持穩(wěn)定，是實現(xiàn)自動調(diào)壓的基礎元件；手動調(diào)壓閥10在電比例調(diào)壓閥12出現(xiàn)故障異常時使用。

所述水位傳感器33為磁性浮球式傳感器；水位傳感器33及其電纜綁定在 栓塞31及其與壓水管卷揚19之間的管路上。

所述智能流量傳感器14上設有顯示界面，所述智能流量傳感器14采用兩個或兩個以上的不同量程范圍的流量傳感器并聯(lián)組合使用，并且在每個流量傳感器管路上增加管路通斷閥14.1，通過實際流量范圍判斷開啟的管路通斷閥14.1數(shù)量，管路通斷閥14.1可以為手動或電磁自動式；

所述栓塞供壓系統(tǒng)通過水壓系統(tǒng)實現(xiàn)，所述供壓水泵42包括手動式供壓水泵和自動式供壓水泵；手動式供壓水泵通過人力驅(qū)動獲得水壓，操作人員通過觀察供壓壓力表46判斷栓塞阻隔器32壓力是否足夠，如壓力過低，則手動驅(qū)動水泵42進行加壓，保證栓塞阻隔器32正常封水；溢流閥43用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要的壓力，同時保證系統(tǒng)壓力不會過高；單向閥44用于栓塞阻隔器32的保壓，防止系統(tǒng)反向泄露導致的壓力迅速下降；供壓儲水罐45用于系統(tǒng)泄露后的壓力水自動補償；球閥47用于供壓解除時的泄壓。

所述上位機16的實現(xiàn)方式包括便攜式工控機、加固工業(yè)筆記本、手持終端儀或手機終端，所述上位機16加固封裝實現(xiàn)三防要求，上位機16自帶電池，所述上位機16通過蓄電池1實時充電；

所述上位機16單獨運行，所述上位機16與控制器15直接通過即插即用通訊線路連接，通過USB口實現(xiàn)即插即用；

所述供水水泵2采用三柱塞水泵，所述供水水泵2出口處設穩(wěn)壓罐8，所述穩(wěn)壓罐8內(nèi)設有空氣室，所述空氣室內(nèi)充壓力空氣，穩(wěn)壓罐8能夠穩(wěn)定保持供水水泵2的出水壓力穩(wěn)定；

所述發(fā)動機2選用輕型柴油機，發(fā)動機2的輸出軸處集成減速機輸出，整體重量減輕；發(fā)動機2的輸出軸降速后通過聯(lián)軸器3直接可以匹配供水水泵4，中間環(huán)節(jié)少，結構簡單，占用空間小。

本實施例中，所述栓塞供壓系統(tǒng)還包括栓塞阻隔器壓力傳感器48和電動水泵50，所述栓塞阻隔器壓力傳感器48和電動水泵50的信號線與控制器15相連。當控制器15讀取到栓塞阻隔器壓力傳感器48的反饋壓力過低時，控制器15驅(qū)動電動水泵50，使電動水泵50向系統(tǒng)供壓，直至系統(tǒng)壓力達到要求。系統(tǒng)壓力滿足要求后，控制器15讀取到栓塞阻隔器壓力傳感器48的反饋壓力到達要求時，控制器15停止驅(qū)動電動水泵50，電動水泵50不再向系統(tǒng)供壓，使系統(tǒng)保持在正常壓力范圍。

本實施例中，所述電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器32壓力管卷揚20組合成一個整體卷揚19.1；電纜、壓水管及栓塞阻隔器壓力管組合成一個整體管線19.2，這樣，只需要驅(qū)動一個整體卷揚即能完成三種管線的輸送。

本實施例中，所述電纜卷揚18、壓水管卷揚19及栓塞阻隔器32壓力管卷揚20的驅(qū)動方式為自動驅(qū)動卷揚，所述自動驅(qū)動卷揚在手動驅(qū)動卷揚的基礎上增加了卷揚電動機23和卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22，所述自動驅(qū)動卷揚的自動驅(qū)動通過控制器15發(fā)送信號給卷揚電動機23實現(xiàn)。

本實施例中，控制器15中開發(fā)了一套數(shù)據(jù)采集、鉆孔壓水試驗自動化流程處理軟件系統(tǒng)；在上位機16中開發(fā)了一套鉆孔壓水試驗自動化流程處理，數(shù)據(jù)分析及計算處理，圖表及報告管理、輸出、打印軟件系統(tǒng)?，F(xiàn)場可在控制器15的顯示屏上進行試驗流程操作，采集數(shù)據(jù)，并輸出數(shù)據(jù)。上位機16軟件可不在現(xiàn)場操作，試驗完成后，同樣可以讀取控制器15的輸出數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析及計算處理，圖表及報告管理、輸出、打印。并且，上位機16軟件也可直接在現(xiàn)場運行，直接進行整個試驗流程操作及后續(xù)的整個處理過程，更為方便快捷，現(xiàn)場即能讀取試驗數(shù)據(jù)、曲線及報告。

本實施例中，上位機軟件系統(tǒng)主界面包括菜單區(qū)100、數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101、 圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)102、操作區(qū)103、進度提示區(qū)104及文字狀態(tài)提示區(qū)105。

菜單區(qū)100包括文件管理功能100.1、編輯功能100.2、參數(shù)設定功能100.3、硬件標定功能100.4、權限管理功能100.5及幫助功能100.6。

文件管理功能100.1主要對數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)庫管理操作，數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101以鉆孔工程為數(shù)據(jù)庫單元進行管理，系統(tǒng)按某工程101.1來建立鉆孔壓水試驗數(shù)據(jù)庫，某工程101.1下面分多個孔數(shù)據(jù)庫單元，其中某孔101.2節(jié)點下面又分多個試段數(shù)據(jù)庫單元，其中一個為某試段101.3。

文件管理功能100.1包括新建工程、孔、試段；打開工程；保存工程；工程另存為；輸出(工程成果報告、試段報告)；退出程序等功能。

在數(shù)據(jù)庫管理區(qū)101，點擊相應的某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3，可通過文件管理功能100.1或參數(shù)設定功能100.3，分別對某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3進行數(shù)據(jù)庫管理及參數(shù)設定。

編輯功能100.2對某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3中的數(shù)據(jù)、參數(shù)進行查找、編輯、修改。

參數(shù)設定功能100.3用于某工程101.1、某孔101.2或某試段101.3基本信息的設定，以方便計算數(shù)據(jù)及整理報告。

硬件標定功能100.4是用戶在權限管理功能100.5下獲得權限后的操作功能，用戶可在此處進行傳感器標定、管路壓力損失數(shù)據(jù)庫標定。

權限管理功能100.5用于對用戶進行權限分類管理，防止操作人員修改試驗數(shù)據(jù)。

幫助功能100.6包括程序操作幫助、計算公式等數(shù)據(jù)庫查詢幫助；程序版本信息。

圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)102用于實時顯示試驗過程中的壓力和流量值，繪制P-Q曲 線，并計算呂榮值q。

操作區(qū)103用于試驗流程的選擇，啟動、暫停和終止。

進度提示區(qū)104及文字狀態(tài)提示區(qū)105用于提示試驗進度及試驗過程中的軟硬件狀態(tài)。

軟件系統(tǒng)按硬件配置給出自動和手動兩種試驗流程選擇功能，至少包括自動試驗流程方案。當用戶選擇手動試驗流程時，軟件系統(tǒng)提示引導用戶完成試驗流程，當用戶選擇自動試驗流程時，軟件系統(tǒng)可根據(jù)試驗規(guī)程要求進行全自動化處理。并且當設備自動化硬件出現(xiàn)故障時，提示用戶手動應急完成整個試驗流程。

在巖石鉆孔30內(nèi)放置栓塞31過程中，軟件通過采集卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22的反饋數(shù)據(jù)，計算栓塞31在巖石鉆孔30的位置，并自動調(diào)整栓塞31在合適位置處。

軟件系統(tǒng)在試驗流程中，通過供水壓力傳感器13、智能流量傳感器14、栓塞阻隔器壓力傳感器48實時采集供水壓力數(shù)據(jù)、供水流量數(shù)據(jù)及栓塞阻隔器壓力數(shù)據(jù)并進行運行狀態(tài)判斷，自動完成供水調(diào)壓(穩(wěn)壓)、栓塞阻隔器調(diào)壓(穩(wěn)壓)過程。通過采集水位傳感器33的反饋數(shù)據(jù)并進行水位上升速度判讀，實時了解栓塞阻隔器對巖石鉆孔30的密封是否可靠。

整個操作過程如下：

操作人員驅(qū)動電纜卷揚18、壓水管卷揚19、栓塞阻隔器壓力管卷揚20，將栓塞31下放到巖石鉆孔30內(nèi)，通過觀察標線19.3刻度，獲取栓塞31在巖石鉆孔30內(nèi)的合適位置。

啟動供壓水泵42，供壓儲水箱40中的水通過供壓吸水過濾器41，供壓水泵42被壓入到栓塞供水系統(tǒng)中。溢流閥43保證系統(tǒng)壓力不會過高。壓力水通過單 向閥44及連接水管單向壓入至栓塞阻隔器32中。栓塞阻隔器32膨脹后與巖石鉆孔30內(nèi)壁緊密貼合并密封。栓塞供壓系統(tǒng)中的供壓儲水罐45能夠補充系統(tǒng)的泄露，保證壓力穩(wěn)定。通過壓力表46實時觀察栓塞供壓系統(tǒng)壓力，壓力過低時，可反復啟動供壓水泵42進行增壓。球閥47在試驗完畢后再使用，用于從巖石鉆孔30內(nèi)取出栓塞31之前進行栓塞供壓系統(tǒng)的泄壓。

現(xiàn)場將上位機16與控制器15通過即插即用接口USB口或COM口相連，通過電源適配器17與蓄電池1的供電電路相連。啟動上位機16電源，打開上位機16上的鉆孔壓水試驗程序。啟動控制器15電源開關，使其內(nèi)部程序自啟動，并掃描硬件運行及連接狀態(tài)，并在其屏幕上顯示狀態(tài)信息。同時上位機16實時讀取控制器15的狀態(tài)信息并進行顯示。

控制器15可直接啟動鉆孔壓水試驗的測試流程，但是操作不如上位機16上運行的鉆孔壓水試驗程序簡單、方便、快捷，一般只在特殊情況下操作。由于前面已啟動了上位機16上的鉆孔壓水試驗程序，這里繼續(xù)在上位機程序上進行操作。

將供水系統(tǒng)的吸、回水管路供水儲水箱5連接好，啟動發(fā)動機2，發(fā)動機2通過聯(lián)軸器3帶動供水水泵4運轉(zhuǎn)。供水水泵4通過供水吸水過濾器6從供水儲水箱5中吸水，并壓入供水管路，壓力水繞過壓水管卷揚19上纏繞的水管路，通過栓塞31進入巖石鉆孔30中。安全閥7用于限制整個供水系統(tǒng)的最高壓力，保護系統(tǒng)不超壓。穩(wěn)壓罐8用于穩(wěn)定供水水泵4的出水壓力，減小流量脈動，提高試驗過程的穩(wěn)定性。供水出水過濾器9將供水水泵4出水過濾一次，使得進入測試環(huán)節(jié)的水更為清潔，以保護系統(tǒng)中的水元件。手動調(diào)壓閥10用于手動測試模式下的手動調(diào)壓，壓力表11用于手動測試模式下的壓力讀取。電比例調(diào)壓閥12用于自動測試模式下的自動調(diào)壓，壓力傳感器13用于自動測試模式下 的壓力自動采集，智能流量傳感器14用于自動測試模式下的流量自動采集，同時也能通過人工直接進行窗口讀取。

回到上位機16軟件界面，啟動測試程序。程序按照規(guī)范流程及要求，進行預壓，判斷巖石鉆孔30的基本滲透情況，并自動選擇壓力模式，按照壓力模式測試5組壓力。測試過程中，控制器15根據(jù)試驗進程，實時輸出信號給電比例調(diào)壓閥12，自動調(diào)整系統(tǒng)供水壓力，同時實時采集壓力傳感器13和智能流量傳感器14的壓力、流量數(shù)據(jù)并存儲在對應數(shù)據(jù)庫下。采集的壓力和流量數(shù)據(jù)在軟件界面的圖表數(shù)據(jù)顯示區(qū)實時呈現(xiàn)，并在數(shù)據(jù)采集量滿足要求時輸出P-Q曲線，并計算判斷出呂榮值q。程序?qū)y試過程中的異常情況能夠進行自動判斷并選擇合適的處理路線。試驗過程中的進度會在進度提示區(qū)104中顯示，測試狀態(tài)會在文字狀態(tài)提示區(qū)105上實時提示，提升了客戶操作體驗。

測試完畢，上位機16的軟件系統(tǒng)可以根據(jù)要求輸出測試報告并打印出來。并且，上位機16軟件系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€工程的測試結果和報告進行數(shù)據(jù)庫管理。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人員的勞動強度，提高了試驗結果準確性；數(shù)據(jù)精確度高；水泵輸出流量穩(wěn)定，且供水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓罐及電比例調(diào)壓閥均具有穩(wěn)壓功能；重量輕；軟件權限分類管理，試驗測試數(shù)據(jù)得到監(jiān)管；提供了一套完整的鉆孔壓水試驗流程的解決方案，集成度高；操作簡單、方便。

實施例6

請參照附圖1、4、6、9-11本實施例與實施例5的區(qū)別僅在于，所述自動驅(qū)動卷揚在手動驅(qū)動卷揚的基礎上增加了卷揚發(fā)動機23和卷揚旋轉(zhuǎn)角度傳感器22，余則與實施例5基本相同。

智能化程度高，提高了工作效率，降低了操作人員的勞動強度，提高了試驗 結果準確性；數(shù)據(jù)精確度高；水泵輸出流量穩(wěn)定，且供水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓罐及電比例調(diào)壓閥均具有穩(wěn)壓功能；重量輕；軟件權限分類管理，試驗測試數(shù)據(jù)得到監(jiān)管；提供了完整的鉆孔壓水試驗解決方案，集成度高；操作簡單、方便。