機電一體化技術在地質勘探工程中的應用

摘 要：隨著時代的發(fā)展，科學技術的進步，機電一體化技術也發(fā)展迅速，其應用范圍也越來越廣，在地質勘探工程中也發(fā)揮著非常重要的影響。在現(xiàn)實的地質勘探工程中，隨著計算機、微電子等技術的發(fā)展以及對地質勘探的相關設備進行的滲透形成了地質勘探領域的機電一體化技術，極大地改善了地質勘探領域的技術不足問題，對我國的地質勘探發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。

關鍵詞：地質勘探；機電一體化；技術要點；應用

1 概述

隨著社會進入信息化時代，科技在生活中的作用也越來越大，不同學科之間的滲透與交叉也逐漸加深，所有的工程領域幾乎都開展了技術改造與革命。而機電一體化就是以電子信息技術和機械技術為基礎，多種學科相互交融、滲透，互相結合的新型學科。

地質勘探則是運用各種方法和手段對不同的地質情況進行探測、勘察，以便確定適當?shù)某至樱⒏鶕?jù)其承載地基的承受能力，確定地質的基礎類型，計算出基礎的參數(shù)以及相關數(shù)據(jù)的調(diào)查活動。隨著研究水平的不斷提高，調(diào)查成果在生產(chǎn)生活中應用的發(fā)展，對相關設備的規(guī)模與控制能力的要求也越來越嚴格，這也從側面推動了機電一體化技術的進步與發(fā)展。

2 地質勘探概況

（1）地質勘探領域的主要任務。地質勘探主要是以地質測繪為基礎，通過地質勘探，可以深入到地下深層巖石中，取得相關工程所需的地質資料，這是一種查看地質資料的可靠方法。地質勘探的使用方式主要有地質物探、坑探和鉆探等。其任務主要是查明工程場地的地質構造與相關巖性；劃分地質層次確定相關的接觸關系；查明巖石的風化、侵蝕等程度，劃分地質風化帶；對巖石的裂縫發(fā)育狀況、產(chǎn)狀等進行研究；對巖層破碎帶、褶皺和斷裂情況的空間變化與分布進行研究[1]。對地質的水文條件進行探究，即對隔水層、含水層的性質、埋深與分布等進行研究，還要查明地下水位的具體情況。

（2）我國地質勘探的發(fā)展情況。新中國成立以前，我國地質勘探發(fā)展緩慢。新中國成立后，國家提出礦業(yè)先行的口號。二十世紀六七十年代，隨著我國礦業(yè)的發(fā)展，大部分地表礦產(chǎn)都被查明，容易勘察的礦產(chǎn)也隨之減少，加大了對地質勘探的難度。改革開放以來，隨著地質勘探理論與技術的發(fā)展以及與國際先進水平的交流增多，我國引進了一些新的勘探技術與方法，而且國內(nèi)的地質勘探工作者，也在新工藝的基礎上，研發(fā)一些符合我國國情的方法、儀器等，促進我國地質勘探的發(fā)展。

3 機電一體化技術

現(xiàn)代科技的發(fā)展引起許多領域的變革，機電一體化技術指將相關設備的動力、控制、信息處理等功能引入電子信息技術，把電子化技術與軟件和機械設備相結合。發(fā)展到今天，機電一體化已成為有著獨特體系的學科。從相關系統(tǒng)出發(fā)，綜合使用傳感、機械、軟件、電子、信息轉換、接口等技術，實現(xiàn)特定的價值與功能，提高質量與可靠性，并降低損耗，發(fā)揮多種功能，從而使整個系統(tǒng)功能達到最優(yōu)化的要求。

4 機電一體化技術在地質勘探中使用的技術要點

（1）系統(tǒng)整體技術。指在設備運營目的與功能的基礎上，從整體系統(tǒng)出發(fā)，從系統(tǒng)的角度和立場對整體進行研究，對系統(tǒng)內(nèi)各部分的職能進行研究并合理的進行調(diào)整，改善系統(tǒng)內(nèi)部結構，使系統(tǒng)的各部分之間配合合理，相互協(xié)調(diào)，從而提高整體的系統(tǒng)功能，使系統(tǒng)更好的發(fā)揮作用[2]。

（2）機械技術。機械技術與設備的使用是機電一體化技術發(fā)揮功能的基礎，為了提高機電一體化技術相關設備的質量與效率，需要引進先進的設備，使機械設備與機電一體化更好的配合與協(xié)調(diào)，促進系統(tǒng)的優(yōu)化與提升，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度和運營質量。從而使機電一體化技術更好的為地質勘探服務，滿足需求。

（3）信息技術。對相關信息進行處理是機電一體化技術的重要組成部分，系統(tǒng)在運行時對相關信息進行采集與傳遞，并對其進行計算，根據(jù)結果了解相關系統(tǒng)的運營狀況，及時進行調(diào)整，從而保證相關設備的良好運轉。機電一體化技術內(nèi)使用的設備在運營時直接被系統(tǒng)命令信息所控制。

5 機電一體化技術在地質勘探工程中的應用

在地質勘探領域中，機電一體化技術的具體應用表現(xiàn)為使用微處理器以及集成電路技術，把相關設備中用到的控制與傳輸系統(tǒng)與儀表器等銜接起來，提高整體設備的功能，從而確保地質勘探的質量。常見的機電一體化設備包括全液壓巖芯鉆機與瞬變電磁儀。

（1）全液壓巖芯鉆機。由全液壓進行驅動的全液壓巖芯鉆機使用先導控制方法，對設備的負載和電液的比例進行集中的控制，可以提高對設備控制的準確性與精度，是地質勘探領域內(nèi)使用最廣泛的機電產(chǎn)品之一?？梢栽谇鹆?、平原等復雜的地形中工作，還可以抵御嚴寒、高溫的侵襲，對相關非金屬和金屬礦床的勘探非常適用。還可以應用于煤氣與天然氣、地熱井與水井的勘察，礦山內(nèi)坑道和排水通風口以及工程的搶險施工等。它的特點是結構比較緊湊，操縱集中，方便靈活，動力頭使用液壓馬達齒條平移裝置，使鉆口孔口偏離主軸，有利于繩索取芯及其他相關機具的運行，桅桿前部配置夾持卸扣器，有利于鉆桿的上卸扣操作，降低了操縱者的勞動時間與強度，提高了效率[3]。而且，其操作者上下工作臺方便操作并帶有導正器和孔口液壓夾持器等。

此應用的技術特點：a.鉆進程序自動化?？梢酝ㄟ^鉆探數(shù)據(jù)庫，對不同深度的地層進行鉆進參數(shù)，鉆頭的類型，泥漿的性能及配方的優(yōu)化，在進行鉆進時，只要按下按鈕，機械就根據(jù)相關參數(shù)自行進行鉆進活動。b.鉆桿的自動化裝卸。所有的鉆桿都裝在鉆桿盒里，通過相關的自動系統(tǒng)，可以進行鉆桿裝卸的自動化，有利于提高效率。c.孔口自動化操作。鉆桿的自動化裝卸可以使鉆具孔口實現(xiàn)自動的擰卸，使人手從繁重的擰卸工作中解放出來。d.液壓系統(tǒng)故障診斷。鉆機上有各種不同的傳感器，可以對鉆機的液壓系統(tǒng)的各種參數(shù)進行監(jiān)測，獲得其工作狀態(tài)，一旦有故障，及時進行排解。e.遠程數(shù)據(jù)無線傳輸。遠程數(shù)據(jù)可以使用無線網(wǎng)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的傳輸，方便遠方駐地人員實時掌握現(xiàn)場動態(tài)。

（2）瞬變電磁儀。瞬變電磁儀在目前類別繁多的電磁法、電法儀器中使用廣泛，在地質勘探領域發(fā)揮巨大的作用。具體應用于石油、地下水、地熱的勘探；礦產(chǎn)、活斷層的勘探；地殼構造研究與地質填圖；地震評級與環(huán)境等多方面的勘探。近些年，隨著我國的發(fā)展，瞬變電磁法也得到迅速發(fā)展，電磁法儀器軟件與設備等都有很大的進步。

瞬變電磁儀最大的特點是它把一次磁場和二次磁場相分離，只觀測純二次場，這是電磁法的根本特點。使用這種方法可以使FEM中的主要噪音自動的被消除，其裝置比較靈活，可以根據(jù)實際要求選擇不同形態(tài)的裝置。而且其不連接地回線，可以在各種地形上測量。其測量所得信息比較豐富，有利于對資料進行解釋。目前，瞬變電磁法在地質勘探中的應用還比較初級，要實現(xiàn)在這一領域的成熟，還需要進行更深的探索，從而更好地為地質勘探服務。

6 結束語

機電一體化技術在地質勘探中的使用并不是偶然的，它是時代發(fā)展的必然要求，是許多科技發(fā)展的成果，體現(xiàn)社會生產(chǎn)力的提高與發(fā)展，也隨著地質勘探事業(yè)的進步不斷發(fā)展。機電一體化把不同領域的技術集中在相同的設備里，對不同的技術合理的進行設置，以便最大程度的發(fā)揮設備的功能，提高設備的經(jīng)濟與社會效益。為了使機電一體化技術在地質勘探領域得到更好的應用，需要大力對機電一體化技術進行扶持，推進科技進步，加強與國際先進經(jīng)驗的交流，推動我國機電一體化技術的發(fā)展。

參考文獻

[1]吳傳方.小議地質勘探中的機電一體化[J].城市建筑理論研究，2012（29）.

[2]楊建軍，李文德.小議地質勘探中的機電一體化[J].科技創(chuàng)新導報，2012（20）：94-96.

[3]劉增喜.淺談地質勘探中的機電一體化[J].山東工業(yè)技術，2013（15）.