CN112459765B - 旋挖钻具载荷数据的采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及载荷谱技术领域，具体涉及旋挖钻具载荷数据的采集系统及方法，所述旋挖钻具包括基体和与所述基体连接的截齿，所述数据采集系统包括：数据采集装置，设置在所述基体的顶部，所述数据采集装置具有数据存储单元以及数据采集单元，所述数据采集单元与所述数据存储单元连接；第一应力采集装置，设置在所述截齿上，其中，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接。通过在截齿上设置第一应力采集装置，可以对地面以下的载荷数据进行测量；由于走线通道是设置在基体的内侧壁的，在旋挖钻具的工作过程中也不会影响到走线的设置，从而可以保证数据传输的可靠性。

Description

旋挖钻具载荷数据的采集系统及方法

技术领域

本发明涉及载荷谱技术领域，具体涉及旋挖钻具载荷数据的采集系统及方法。

背景技术

旋挖钻具作为桩工机械在岩土工程、土木建筑等基础施工中得到广泛的应用，它具有入岩能力强、施工范围广、成孔效率高、对环境噪音污染小等优点。旋挖钻具在施工中经常出现钻杆、桅杆、动力头等焊接构件的焊缝开裂，卷扬油缸油压泄漏，钢丝绳断裂等故障，因此需要对这些机械结构进行疲劳设计和寿命评估。而相关的设计工作需要准确的输入载荷，其中，钻杆、桅杆、卷扬油缸的载荷都随钻具载荷的变化而变化，因此建立钻具载荷与动力头载荷、钻杆载荷、桅杆载荷、卷扬系统载荷、动力系统的消耗功率之间的关系，为结构和设备的可靠性设计、零部件结构的定寿、延寿和动力学仿真、有限元分析等计算机辅助设计等提供依据，也可作为结构疲劳试验、强化试验、加速寿命试验和可靠性试验的基础。

钻具载荷数据的采集与处理是载荷谱建立的基础性工作，是必须要解决的技术难题。其中，建立载荷谱首要的工作是实际工况数据的获取。旋挖钻具工作过程中，地面以上的运行过程数据可以由传感器方便获得。对于钻具载荷，由于其特殊的工作状态，其工作的地质条件复杂，载荷变动大，相应地，获取在地面以下的载荷数据具有一定的难度。因此，现有技术中一般仅进行地面以上运行数据的采集，即在旋挖钻具的顶部设置数据采集系统。然而这种数据采集方式由于采集数据的不全面性，导致后续编制载荷谱的可靠性偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集系统及方法，以解决由于现有载荷数据采集的不全面性导致编制载荷谱的可靠性偏低的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集系统，所述旋挖钻具包括基体和与所述基体连接的截齿，所述数据采集系统包括：

数据采集装置，设置在所述基体的顶部，所述数据采集装置具有数据存储单元以及数据采集单元，所述数据采集单元与所述数据存储单元连接；

第一应力采集装置，设置在所述截齿上，其中，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，通过在截齿上设置第一应力采集装置，可以对地面以下的载荷数据进行测量；且通过在基体的内侧壁开设走线通道，就可以将采集到的数据通过该走线通道内的走线发送至数据存储单元中，实现了数据的传输。其中，由于走线通道是设置在基体的内侧壁的，在旋挖钻具的工作过程中也不会影响到走线的设置，从而可以保证数据传输的可靠性。因此，利用设置在基体顶部的第一数据采集装置采集地面以上的数据，利用设置的截齿上的第一应力采集装置采集地面以下的数据，从而可以保证载荷数据采集的全面性，为后续载荷谱的准确编制提供了数据支撑。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述数据采集单元包括：加速度传感器，设置在所述基体的顶部，所述加速度传感器与所述数据存储单元连接。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，在基体的顶部设置加速度传感器，可以利用基体顶部的空间，而不影响旋挖钻具的正常使用。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述数据存储单元以及所述数据采集单元封装在所述数据采集装置内。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，通过将数据存储单元以及数据采集单元封装在数据采集装置的容纳腔体中，便于设备维护，以提高该采集系统的工作稳定性。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述第一应力采集装置包括：

第一应变片以及第一温度补偿块，所述第一应变片贴附在所述截齿上，所述第一应变片与所述第一温度补偿块为全桥连接方式。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，由于载荷数据的采集需持续一个工作循环，时间长达数个小时，在进行应变测量时选择全桥测量电路，可以减少干扰，保证数据长期测量的稳定性。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述第一温度补偿块为与所述截齿的材料相同的温度补偿块。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，通过与截齿材料相同的温度补偿块，与第一应变片结成全桥测量电路，一方面减少了仪器设备的数据漂移，另一方面进行了温度补偿。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述数据采集系统还包括：第二应力采集装置，所述第二应力采集装置设置在所述基体顶部，所述第二应力采集装置与所述数据存储单元连接。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，通过设置在基体顶部的第二应力采集装置测量顶部正应变与剪应变，可以间接测量正压力与扭矩。

结合第一方面，或第一方面第一实施方式至第五实施方式中任一项，在第一方面第六实施方式中，所述数据采集系统还包括：

第一力信号采集电路，分别与所述第一数据采集单元以及所述数据存储单元连接；

第二力信号采集电路，与所述第一应力采集装置以及所述数据存储单元连接；其中，所述第一力信号采集电路与所述第二力信号采集电路用于确定所述数据采集装置与所述第一应力采集装置的同步信号采集点。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，对于数据采集装置以及第一应力采集装置这两套采集系统而言，在相同时刻其对应的力信号是相同的。因此，对应于这两套采集系统分别设置相应的力信号采集电路，通过所采集到的两组力信号可以确定两套采集系统的同步信号采集点，提高了载荷数据确定的准确性。

结合第一方面第六实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述数据存储单元包括：

信号变送器，输入端与所述数据采集单元以及所述第一应力采集装置连接；

数据存储卡，与所述信号变送器的输出端连接。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，通过信号变送器将数据采集单元以及第一应力采集装置的输出信号进行调制，可以减少噪声污染，变为后续数据存储卡能够接收的标准信号。

结合第一方面第七实施方式，在第一方面第八实施方式中，所述数据采集装置还包括电源模块，所述电源模块与所述第一应力采集装置连接。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，在数据采集装置中设置电源模块为各个采集装置提供电源，从而可以保证采集系统的正常工作。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集方法，所述旋挖钻具包括基体和所述基体连接的截齿，所述数据采集方法包括：

获取数据采集装置的数据存储单元中的第一采集数据以及第二采集数据，所述第一采集数据为所述数据采集装置中的数据采集单元采集的，第二采集数据为第一应力采集装置采集的，所述数据采集装置设置在所述基体的顶部，所述第一应力采集装置设置在截齿上，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接；

基于所述第一采集数据以及所述第二采集数据，确定所述旋挖钻具的载荷数据。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集方法，通过在截齿上设置第一应力采集装置，可以对地面以下的载荷数据进行测量；且通过在基体的内侧壁开设走线通道，就可以将采集到的数据通过该走线通道内的走线发送至数据存储单元中，实现了数据的传输。其中，由于走线通道是设置在基体的内侧壁的，在旋挖钻具的工作过程中也不会影响到走线的设置，从而可以保证数据传输的可靠性。因此，利用设置在基体顶部的第一数据采集装置采集地面以上的数据，利用设置的截齿上的第一应力采集装置采集地面以下的数据，从而可以保证载荷数据采集的全面性，为后续载荷谱的准确编制提供了数据支撑。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述基于所述第一采集数据以及所述第二采集数据，确定所述旋挖钻具的载荷数据，包括：

获取第一力信号采集电路以及第二力信号采集电路的第一力信号以及第二力信号，所述第一力信号采集电路分别与所述第一数据采集单元以及所述数据存储单元连接，所述第二力信号采集电路与所述第一应力采集装置以及所述数据存储单元连接；

基于所述第一力信号以及所述第二力信号，确定所述第一采集数据以及所述第二采集数据的同步信号采集点；

利用所述同步信号采集点对所述第一采集数据以及所述第二采集数据进行数据分析，确定所述旋挖钻具的载荷数据。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集方法，对于数据采集装置以及第一应力采集装置这两套采集系统而言，在相同时刻其对应的力信号是相同的。因此，对应于这两套采集系统分别设置相应的力信号采集电路，通过所采集到的两组力信号可以确定两套采集系统的同步信号采集点，提高了载荷数据确定的准确性。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述基于所述第一力信号以及所述第二力信号，确定所述第一采集数据以及所述第二采集数据的同步信号采集点，包括：

获取所述数据采集装置的第一采集频率以及所述第一应力采集装置的第二采集频率；

搜索所述第一力信号与所述第二力信号中第一个误差在预设范围内的点，以得到初始同步信号采集点；

以所述初始同步信号采集点进行起始点，利用所述第一采集频率以及所述第二采集频率确定所述第一力信号与所述第二力信号的比较点，进行预设数量的采集点比较，以确定目标同步信号采集点。

本发明实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集方法，采集频率不同也会影响信号点的对比，因此在同步信号采集点的确定过程中引入两套采集系统的采集频率，可以保证所确定出的目标同步信号采集点的准确性。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集装置，所述旋挖钻具包括基体和所述基体连接的截齿，所述采集装置包括：

获取模块，用于获取数据采集装置的数据存储单元中的第一采集数据以及第二采集数据，所述第一采集数据为所述数据采集装置中的数据采集单元采集的，第二采集数据为第一应力采集装置采集的，所述数据采集装置设置在所述基体的顶部，所述第一应力采集装置设置在截齿上，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接；

确定模块，用于基于所述第一采集数据以及所述第二采集数据，确定所述旋挖钻具的载荷数据。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的旋挖钻具载荷数据的采集方法。

根据第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的旋挖钻具载荷数据的采集方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的旋挖钻具载荷数据的采集系统的结构框图；

图2是根据本发明实施例的旋挖钻具载荷数据的采集系统的结构框图；

图3是根据本发明实施例的旋挖钻具载荷数据的采集方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的旋挖钻具载荷数据的采集方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的同步信号采集点的确定流程图；

图6是根据本发明实施例的旋挖钻具载荷数据的采集装置的结构框图；

图7是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集系统，如图1所示，该旋挖钻具包括基体10以及与基体10连接的截齿20。其中，基体10一般为筒型结构，其顶部空间为自由空间，因此，其顶部有一定的空间来安装数据采集装置。

如图1所示，所述的采集系统包括数据采集装置30以及第一应力采集装置40。其中，所述的数据采集装置30设置在基体10的顶部，该数据采集装置30具有数据存储单元以及与所述数据存储单元连接的数据采集单元。数据存储单元用于对数据采集单元以及第一应力采集装置所采集到的数据进行存储，数据采集单元用于采集基体10顶部的载荷数据。例如，数据采集单元可以是加速度传感器、速度传感器等等。在本实施例中，对数据采集单元的具体采集数据以及具体结构并不做任何限制，可以根据实际情况进行相应的设置。

数据存储单元可以为数据存储卡，或其他存储设备等等。其中，数据采集单元与第一应力采集装置均与该数据存储单元连接，用于存储数据采集单元的第一采集数据，以及第一应力采集装置的第二采集数据。

第一应力采集装置40设置在截齿20上，具体地，在基体10的内侧壁开始有走线通道，用于布置第一应力采集装置40与数据存储单元的连接线。例如，可以采用深孔钻加工工艺孔，在基体10的内侧壁加工出走线通道。

第一应力采集装置40可以通过利用应变片组成应变采集电路，例如，可以利用应变片组成半桥应力采集电路，或全桥应力采集电路等等。具体可以根据实际情况进行相应的设置。

本实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集系统，通过在截齿上设置第一应力采集装置，可以对地面以下的载荷数据进行测量；且通过在基体的内侧壁开设走线通道，就可以将采集到的数据通过该走线通道内的走线发送至数据存储单元中，实现了数据的传输。其中，由于走线通道是设置在基体的内侧壁的，在旋挖钻具的工作过程中也不会影响到走线的设置，从而可以保证数据传输的可靠性。因此，利用设置在基体顶部的第一数据采集装置采集地面以上的数据，利用设置的截齿上的第一应力采集装置采集地面以下的数据，从而可以保证载荷数据采集的全面性，为后续载荷谱的准确编制提供了数据支撑。

作为本实施例的一种可选实施方式，所述的数据采集单元包括加速度传感器，该加速度传感器设置在基体的顶部，且与数据存储单元连接。进一步地，该数据采集单元还包括有积分电路，所述积分电路的输入端与加速度传感器的输出端连接，用于对采集到的加速度信号进行积分，得到速度信号；所述积分电路的输出端与数据存储单元连接，将由加速度信号处理得到的速度信号存储在数据存储单元中。

可选地，所述的数据存储单元以及数据采集单元封装在数据采集装置内。即，数据采集装置具有容纳腔体，在该容纳腔体内设置有数据存储单元与数据采集单元，数据存储单元通过数据采集装置上预留的数据输入端口与第一应力采集装置连接。通过将数据存储单元以及数据采集单元封装在数据采集装置的容纳腔体中，便于设备维护，以提高该采集系统的工作稳定性。

作为本实施例的一种可选实施方式，所述的第一应力采集装置包括第一应变片以及第一温度补偿块。其中，第一应力采集装置所包括的第一应变片的数量以及第一温度补偿块的数量可以根据实际情况进行相应的设置，在此并不做任何限制。在截齿上设置的第一应力采集装置可以是一个，两个或多个，在本实施例中对其具体数量也并不做任何限制。各个第一应力采集装置在截齿表面均匀布置，也可以根据实际需求进行相应的布置。

对于各个第一应力采集装置而言，所述的第一应变片贴附在截齿上，该第一应力采集装置所包括的第一应变片与第一温度补偿块组成全桥应力采集电路，用于采集截齿在工作过程中的应力。由于载荷数据的采集需持续一个工作循环，时间长达数个小时，在进行应变测量时选择全桥测量电路，可以减少干扰，保证数据长期测量的稳定性。

可选地，第一温度补偿块的材料与截齿的材料相同。通过与截齿材料相同的温度补偿块，与第一应变片结成全桥测量电路，一方面减少了仪器设备的数据漂移，另一方面进行了温度补偿。

在本实施例的另一些可选实施方式中，如图1所示，所述的数据采集系统还包括第二应力采集装置50。第二应力采集装置50设置在基体10的顶部，与数据采集装置中的数据存储单元连接。通过设置在基体顶部的第二应力采集装置测量顶部正应变与剪应变，可以间接测量正压力与扭矩。

所述的第二应力采集装置50的具体结构可以与第一应力采集装置40的结构相同，也可以不同，在此并不做任何限定，具体根据实际需求进行相应的设置即可。

如上文所述，所述的数据采集系统可以分为两套采集系统，一种是设置在数据采集装置内的数据采集单元，另一种是包括设置在截齿上的第一应力采集装置以及设置在基体顶部的第二应力采集装置。其中，依据这两套数据采集系统所采集的数据类型，可以将其划分为加速度/速度采集系统以及应力采集系统。

由于该数据采集系统包括两套采集系统，而这两套系统是分别进行数据采集的，要想要得到同一时刻的载荷数据，需要对这两套数据采集系统采集到的数据进行同步采集点的确定。又由于不论是加速度/速度采集系统，还是应力采集系统，在相同时刻，这两套系统所采集到的力信号是相同。因此，就可以分别在这两套系统中分别设置力信号采集电路，以采集相应的力信号。后续通过对两套系统中采集到的力信号进行对比分析，找到相同力的采集点就可以确定出同步信号采集点。

作为本实施例的一种可选实施方式，所述的数据采集系统还包括第一力信号采集电路以及第二力信号采集电路。其中，第一力信号采集电路设置在加速度/速度采集系统中，第二力信号采集电路设置在第一应力采集装置中。具体地，第一力信号采集电路与第一数据采集单元以及数据存储单元连接。第二力信号采集电路与第一应力采集装置以及数据存储单元连接。

在旋挖钻具工作过程中，两套系统分别进行载荷数据采集，加速度/速度采集系统进行加速度信号、速度信号以及第一力信号的采集，应力采集系统进行应力信号以及第二力信号的采集。由于两套系统是分开工作的，开始采集时刻点以及采集频率的不同，均会得到各自对应的采集数据。而对于整个采集系统而言，最终需要得到的同一时刻的在载荷数据，因此，就需要对两套系统的采集数据进行时间点的对齐，即确定同步信号采集点。

具体地，如上文所述，虽然两套系统是独立工作的，但是在同一时刻，这两套系统所采集到的力信号是相同的。因此，可以通过对比第一力信号以及第二力信号，找到两套系统采集到相同力信号的采集点，将采集点确定为数据采集装置与第一应力采集装置的同步信号采集点。

作为本实施例的一种可选实施方式，可以采用信号采样电路与比较电路，找到两套系统相同力信号的采集点。例如，利用信号采样电路分别对两套系统采集到的力信号进行采样，得到两个采样数据，并将两个采样数据作为比较电路的输入，通过比较电路的比较，即可确定两个采样数据是否相同。

在本实施例的一些可选实施方式中，如图2所示，所述的数据存储单元包括信号变送器以及数据存储卡。其中，信号变送器的输入端与数据采集单元以及第一应力采集装置连接，信号变送器的输出端与数据存储卡连接。

进一步地，信号变送器也可以封装在数据采集装置的容纳腔体中。其中，输入至数据采集装置中的采集数据均需经过信号变送器的处理后，再存储在数据存储卡中。通过信号变送器将数据采集单元以及第一应力采集装置的输出信号进行调制，可以减少噪声污染，变为后续数据存储卡能够接收的标准信号。

可选地，该数据采集装置还包括电源模块，其用于向数据采集装置以及第一应力采集装置提供电源。该电源模块可以是可充电模块，也可以是其他电源模块，在此对其具体结构并不做任何限制。

在数据采集装置中设置电源模块为各个采集装置提供电源，从而可以保证采集系统的正常工作。

需要说明的是，对于上述的采集系统而言，其可以直接对采集到的数据进行分析。也可以是，采集系统仅负责实时的数据采集，而对于数据的分析可以是通过离线方式处理的。例如，将数据存储单元中的数据发送至电子设备进行后续的数据分析处理。具体地，在下文所述的旋挖钻具载荷数据的采集方法中，所述的采集方法是在电子设备中处理的，而并非在采集系统中实时处理的。

根据本发明实施例，提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集方法，可用于电子设备，如电脑、手机、平板电脑等，图3是根据本发明实施例的旋挖钻具载荷数据的采集方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

S11，获取数据采集装置的数据存储单元中的第一采集数据以及第二采集数据。

所述第一采集数据为所述数据采集装置中的数据采集单元采集的，第二采集数据为第一应力采集装置采集的，所述数据采集装置设置在所述基体的顶部，所述第一应力采集装置设置在截齿上，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接。

其中，本实施例中的旋挖钻具载荷数据的采集方法所获取到的第一采集数据以及第二采集数据，是从上文实施例中所述的旋挖钻具载荷数据的采集系统的数据存储单元中获取到的。关于旋挖钻具载荷数据的采集系统的具体结构细节，请参见上文实施例所述，在此不再赘述。

参见上文所述，在采集系统中设置有两套采集系统，分别为加速度/速度采集系统以及应力采集系统。其中，在下文的描述中，将加速度/速度采集系统采集到的数据称之为所述的第一采集数据，将应力采集系统采集到的数据称之为第二采集数据。

S12，基于第一采集数据以及第二采集数据，确定旋挖钻具的载荷数据。

电子设备在获取到第一采集数据以及第二采集数据之后，就可以对其进行载荷数据的处理，以进行载荷谱的编制。其中，可以根据实际载荷谱的需求对第一采集数据以及第二采集数据进行相应的处理。例如，可以采用雨流技术法对其进行处理，得到用于疲劳分析的载荷数据等等。

本实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集方法，通过在截齿上设置第一应力采集装置，可以对地面以下的载荷数据进行测量；且通过在基体的内侧壁开设走线通道，就可以将采集到的数据通过该走线通道内的走线发送至数据存储单元中，实现了数据的传输。其中，由于走线通道是设置在基体的内侧壁的，在旋挖钻具的工作过程中也不会影响到走线的设置，从而可以保证数据传输的可靠性。因此，利用设置在基体顶部的第一数据采集装置采集地面以上的数据，利用设置的截齿上的第一应力采集装置采集地面以下的数据，从而可以保证载荷数据采集的全面性，为后续载荷谱的准确编制提供了数据支撑。

在本实施例中提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集方法，可用于电子设备，如电脑、手机、平板电脑等。本实施例中所述的采集方法是依赖于上述实施例中所述的旋挖钻具载荷数据的采集系统的，关于采集系统的具体结构细节请参见上文实施例所示，在此并不赘述。图4是根据本发明实施例的旋挖钻具载荷数据的采集方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

S21，获取数据采集装置的数据存储单元中的第一采集数据以及第二采集数据。

所述第一采集数据为所述数据采集装置中的数据采集单元采集的，第二采集数据为第一应力采集装置采集的，所述数据采集装置设置在所述基体的顶部，所述第一应力采集装置设置在截齿上，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接。

详细请参见图3所示实施例所述的S11，在此不再赘述。

S22，基于第一采集数据以及第二采集数据，确定旋挖钻具的载荷数据。

具体地，上述S22可以包括如下步骤：

S221，获取第一力信号采集电路以及第二力信号采集电路的第一力信号以及第二力信号。

其中，所述第一力信号采集电路分别与所述第一数据采集单元以及所述数据存储单元连接，所述第二力信号采集电路与所述第一应力采集装置以及所述数据存储单元连接。

为清楚描述，将第一力信号与加速度/速度采集系统对应，第二力信号与应力采集系统对应。其中，第一力信号与第二力信号均存储在数据处理装置的数据存储单元中。

S222，基于第一力信号以及第二力信号，确定第一采集数据以及第二采集数据的同步信号采集点。

电子设备在获取到第一力信号以及第二力信号之后，就可以对比第一力信号与第二力信号，找到与第一力信号与第二力信号中相同力信号的采集时刻点。

作为本实施例的一种可选实施方式，上述S222可以包括如下步骤：

(1)获取数据采集装置的第一采集频率以及第一应力采集装置的第二采集频率。

由于采集频率会影响单位时间内所采集到的数据点个数，通过采集频率对第一采集数据以及第二采集数据进行对齐处理，减少数据处理量。

(2)搜索第一力信号与第二力信号中第一个误差在预设范围内的点，以得到初始同步信号采集点。

电子设备通过遍历第一力信号与第二力信号，在第一力信号与第二力信号中寻找到第一个误差在预设分为内的点，以得到初始同步信号采集点。

(3)以初始同步信号采集点进行起始点，利用第一采集频率以及第二采集频率确定第一力信号与第二力信号的比较点，进行预设数量的采集点比较，以确定目标同步信号采集点。

在确定出初始同步信号采集点之后，将其作为第一采集数据与第二采集数据的分析起始点，利用第一采集频率以及第二采集频率确定第一采集数据与第二采集数据的比较点。例如，第一采集频率为100Hz，而第二采集频率为200Hz，则在第二采集数据中每隔一个数据点与100Hz系统的采集数据点进行比较。

电子设备可以连续比较预设数量的点(例如，10个，或20个等等)，若预设数量的比较点的误差均在预设范围内，则表示起始点选择正确，将初始同步信号采集点作为目标同步信号采集点。否则，将重新进行起始点的确定。

采集频率不同也会影响信号点的对比，因此在同步信号采集点的确定过程中引入两套采集系统的采集频率，可以保证所确定出的目标同步信号采集点的准确性。

作为本实施例的一种具体实施方式，如图5所示，上述S222可以采用如下步骤实现：

(1)找到第一个误差在2％的点；

(2)200Hz的采集系统隔一个点与采集频率为100Hz的系统比较，连续比较10个点；

(3)10个点的误差是否都在2％内；若是，则执行步骤(4)；否则，执行步骤(1)；

(4)起始点选择正确。

S223，利用同步信号采集点对第一采集数据以及第二采集数据进行数据分析，确定旋挖钻具的载荷数据。

电子设备在分析确定出同步信号采集点之后，就可以利用同步信号采集点将第一采集数据以及第二采集数据进行对齐处理，得到相同时刻的不同类型的采集数据，以便进行后续的数据分析，确定旋挖钻具的载荷数据。

本实施例提供的旋挖钻具载荷数据的采集方法，对于数据采集装置以及第一应力采集装置这两套采集系统而言，在相同时刻其对应的力信号是相同的。因此，对应于这两套采集系统分别设置相应的力信号采集电路，通过所采集到的两组力信号可以确定两套采集系统的同步信号采集点，提高了载荷数据确定的准确性。

在本实施例中还提供了一种旋挖钻具载荷数据的采集装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种旋挖钻具载荷数据的采集装置，所述旋挖钻具包括基体以及与基体连接的截齿，如图6所示，包括：

获取模块31，用于获取数据采集装置的数据存储单元中的第一采集数据以及第二采集数据，所述第一采集数据为所述数据采集装置中的数据采集单元采集的，第二采集数据为第一应力采集装置采集的，所述数据采集装置设置在所述基体的顶部，所述第一应力采集装置设置在截齿上，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接；

确定模块32，用于基于所述第一采集数据以及所述第二采集数据，确定所述旋挖钻具的载荷数据。

本实施例中的旋挖钻具载荷数据的采集装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图6所示的旋挖钻具载荷数据的采集装置。

请参阅图7，图7是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器41，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口43，存储器44，至少一个通信总线42。其中，通信总线42用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口43可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口43还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器44可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器44可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器41的存储装置。其中处理器41可以结合图6所描述的装置，存储器44中存储应用程序，且处理器41调用存储器44中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。

其中，通信总线42可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线42可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器44可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器44还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器41可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器41还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。

可选地，存储器44还用于存储程序指令。处理器41可以调用程序指令，实现如本申请图3或图4实施例中所示的旋挖钻具载荷数据的采集方法。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的旋挖钻具载荷数据的采集方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种旋挖钻具载荷数据的采集系统，其特征在于，所述旋挖钻具包括基体和与所述基体连接的截齿，所述采集系统包括：

数据采集装置，设置在所述基体的顶部，所述数据采集装置具有数据存储单元以及数据采集单元，所述数据采集单元与所述数据存储单元连接，所述数据采集装置用于采集地面以上的数据；

第一应力采集装置，设置在所述截齿上，其中，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接，所述第一应力采集装置用于采集地面以下的数据；

第一力信号采集电路，分别与所述数据采集单元以及所述数据存储单元连接；

第二力信号采集电路，与所述第一应力采集装置以及所述数据存储单元连接；其中，所述第一力信号采集电路与所述第二力信号采集电路用于确定所述数据采集装置与所述第一应力采集装置的同步信号采集点；

所述同步信号采集点的确定方式包括：

获取所述数据采集装置的第一采集频率以及所述第一应力采集装置的第二采集频率；

搜索所述第一力信号与所述第二力信号中第一个误差在预设范围内的点，以得到初始同步信号采集点；

以所述初始同步信号采集点进行起始点，利用所述第一采集频率以及所述第二采集频率确定所述第一力信号与所述第二力信号的比较点，进行预设数量的采集点比较，以确定目标同步信号采集点。

2.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述数据采集单元包括：加速度传感器，设置在所述基体的顶部，所述加速度传感器与所述数据存储单元连接。

3.根据权利要求2所述的采集系统，其特征在于，所述数据存储单元以及所述数据采集单元封装在所述数据采集装置内。

4.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述第一应力采集装置包括：

第一应变片以及第一温度补偿块，所述第一应变片贴附在所述截齿上，所述第一应变片与所述第一温度补偿块为全桥连接方式。

5.根据权利要求4所述的采集系统，其特征在于，所述第一温度补偿块为与所述截齿的材料相同的温度补偿块。

6.根据权利要求4所述的采集系统，其特征在于，所述采集系统还包括：第二应力采集装置，所述第二应力采集装置设置在所述基体顶部，所述第二应力采集装置与所述数据存储单元连接。

7.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述数据存储单元包括：

信号变送器，输入端与所述数据采集单元以及所述第一应力采集装置连接；

数据存储卡，与所述信号变送器的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括电源模块，所述电源模块与所述第一应力采集装置连接。

9.一种旋挖钻具载荷数据的采集方法，其特征在于，所述旋挖钻具包括基体和所述基体连接的截齿，所述采集方法包括：

获取数据采集装置的数据存储单元中的第一采集数据以及第二采集数据，所述第一采集数据为所述数据采集装置中的数据采集单元采集的，所述数据采集装置用于采集地面以上的数据，第二采集数据为第一应力采集装置采集的，所述第一应力采集装置用于采集地面以下的数据，所述数据采集装置设置在所述基体的顶部，所述第一应力采集装置设置在截齿上，所述基体的内侧壁开设有走线通道，所述第一应力采集装置通过所述走线通道与所述数据存储单元连接；

基于所述第一采集数据以及所述第二采集数据，确定所述旋挖钻具的载荷数据；

所述基于所述第一采集数据以及所述第二采集数据，确定所述旋挖钻具的载荷数据，包括：

获取第一力信号采集电路以及第二力信号采集电路的第一力信号以及第二力信号，所述第一力信号采集电路分别与所述数据采集单元以及所述数据存储单元连接，所述第二力信号采集电路与所述第一应力采集装置以及所述数据存储单元连接；

基于所述第一力信号以及所述第二力信号，确定所述第一采集数据以及所述第二采集数据的同步信号采集点；

利用所述同步信号采集点对所述第一采集数据以及所述第二采集数据进行数据分析，确定所述旋挖钻具的载荷数据；

其中，所述基于所述第一力信号以及所述第二力信号，确定所述第一采集数据以及所述第二采集数据的同步信号采集点，包括：

获取所述数据采集装置的第一采集频率以及所述第一应力采集装置的第二采集频率；

搜索所述第一力信号与所述第二力信号中第一个误差在预设范围内的点，以得到初始同步信号采集点；

以所述初始同步信号采集点进行起始点，利用所述第一采集频率以及所述第二采集频率确定所述第一力信号与所述第二力信号的比较点，进行预设数量的采集点比较，以确定目标同步信号采集点。