[发明专利]一种煤炭深部钻孔随钻数据实时无线接收方法和系统

说明书

本发明提供了一种煤炭深部钻孔随钻数据实时无线接收方法和系统。本发明的煤炭深部钻孔随钻数据实时无线接收方法，主要采用如下步骤对接收的电磁信号进行处理：S1：采用高通滤波器抑制自然电位和0.1Hz频率以下的大地电磁信号；S2：采用一级低通滤波器将工频干扰信号幅度降低至毫伏级以下；S3：采用二级低通滤波器抑制工频干扰信号；S4：采用三级低通滤波器抑制电源噪声信号；S5：采用数字滤波器抑制带外噪声。本发明的方法和系统能够有效地抑制干扰噪声信号，从而提取得到有用的电磁通信信号，可在深部高地压复杂环境中稳定运行，在整体上提高了钻进工作的效率，同时提高了地下工程作业的安全性。

技术领域

本发明涉及数据接收与处理技术领域，尤其是涉及一种煤炭深部钻孔随钻数据实时无线接收方法和系统。

背景技术

地下煤矿开采活动所在地质环境复杂，有许多技术难题有待解决与完善。特别是深部煤炭开采时的钻孔工作，钻进时需要在最短时间内获取钻孔数据，同时需要迅速分析钻孔状态，指导安全生产。其中比较突出的问题就是如何把传输数据无损并实时接收。

基于已有的随钻数据无线传输方式：钻井液脉冲无线传输方式、基于声波无线传输方式和基于钻杆和地层的电磁波无线传输方式等等，现有的信号接收技术已经有较大的发展，但大多情况下信号到达以后接收再处理的周期较长，且受自然电位、环境噪声等干扰较大，较难实现高低压复杂环境下高效稳定实时接收传输信号。

因此，提出一种适用于煤炭深部高地压复杂环境开采工作且工作稳定、能有效过滤干扰信号并提取有效电磁传输信号的随钻数据无线接收方法和系统是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤炭深部钻孔随钻数据实时无线接收方法和系统，能够有效地抑制干扰噪声信号，从而提取得到有用的电磁通信信号，可在深部高地压复杂环境中稳定运行，在整体上提高了钻进工作的效率。

本发明提供一种煤炭深部钻孔随钻数据实时无线接收方法，主要采用如下步骤对接收的电磁信号进行处理：

S1：采用高通滤波器抑制自然电位和0.1Hz频率以下的大地电磁信号；

S2：采用一级低通滤波器将工频干扰信号幅度降低至毫伏级以下；

S3：采用二级低通滤波器抑制工频干扰信号；

S4：采用三级低通滤波器抑制电源噪声信号；

S5：采用数字滤波器抑制带外噪声。

研究发现：在煤矿井下孔口布置的接收电极接收到的电磁信号，实际包括已经衰减的电磁信号和干扰噪声信号，干扰噪声信号主要包括电极之间存在的自然电位和环境噪声，环境噪声包括电磁噪声、电源线和现场机械的人工噪声。本发明的方法采用上述多级滤波器完成干扰噪声信号抑制，进而提取微弱的目标电磁通信信号；具体地，该方法采用模拟高通滤波器抑制0.1Hz以下频率的大地电磁信号，包括自然电位信号，并且采用模拟低通滤波器抑制50Hz工频干扰及其倍频干扰，后续采用数字滤波器进一步抑制带外噪声信号。

进一步地，在一级低通滤波器处理之前先采用前置放大器进行；具体地，前置放大器可以采用低电压失调、低电调漂移、低增益漂移、高质量精度和高共模抑制比特性的仪表放大器。

进一步地，在一级低通滤波器、二级低通滤波器、三级低通滤波器处理后分别采用一级主放大器、二级主放大器和三级主放大器进行放大；一级主放大器、二级主放大器和三级主放大器的最大增益均为100倍。

本发明的上述方法能够稳定地过滤干扰噪声信号，并且准确地提取出有用的目标电磁通信信号，可适用于煤炭深部高地压复杂环境开采工作，提高了地下工程作业的安全性和工作效率。