機(jī)電一體化技術(shù)在地質(zhì)勘探工程中的應(yīng)用

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)也發(fā)展迅速，其應(yīng)用范圍也越來越廣，在地質(zhì)勘探工程中也發(fā)揮著非常重要的影響。在現(xiàn)實(shí)的地質(zhì)勘探工程中，隨著計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)地質(zhì)勘探的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行的滲透形成了地質(zhì)勘探領(lǐng)域的機(jī)電一體化技術(shù)，極大地改善了地質(zhì)勘探領(lǐng)域的技術(shù)不足問題，對(duì)我國(guó)的地質(zhì)勘探發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘探；機(jī)電一體化；技術(shù)要點(diǎn)；應(yīng)用

1 概述

隨著社會(huì)進(jìn)入信息化時(shí)代，科技在生活中的作用也越來越大，不同學(xué)科之間的滲透與交叉也逐漸加深，所有的工程領(lǐng)域幾乎都開展了技術(shù)改造與革命。而機(jī)電一體化就是以電子信息技術(shù)和機(jī)械技術(shù)為基礎(chǔ)，多種學(xué)科相互交融、滲透，互相結(jié)合的新型學(xué)科。

地質(zhì)勘探則是運(yùn)用各種方法和手段對(duì)不同的地質(zhì)情況進(jìn)行探測(cè)、勘察，以便確定適當(dāng)?shù)某至樱⒏鶕?jù)其承載地基的承受能力，確定地質(zhì)的基礎(chǔ)類型，計(jì)算出基礎(chǔ)的參數(shù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查活動(dòng)。隨著研究水平的不斷提高，調(diào)查成果在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)相關(guān)設(shè)備的規(guī)模與控制能力的要求也越來越嚴(yán)格，這也從側(cè)面推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

2 地質(zhì)勘探概況

（1）地質(zhì)勘探領(lǐng)域的主要任務(wù)。地質(zhì)勘探主要是以地質(zhì)測(cè)繪為基礎(chǔ)，通過地質(zhì)勘探，可以深入到地下深層巖石中，取得相關(guān)工程所需的地質(zhì)資料，這是一種查看地質(zhì)資料的可靠方法。地質(zhì)勘探的使用方式主要有地質(zhì)物探、坑探和鉆探等。其任務(wù)主要是查明工程場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造與相關(guān)巖性；劃分地質(zhì)層次確定相關(guān)的接觸關(guān)系；查明巖石的風(fēng)化、侵蝕等程度，劃分地質(zhì)風(fēng)化帶；對(duì)巖石的裂縫發(fā)育狀況、產(chǎn)狀等進(jìn)行研究；對(duì)巖層破碎帶、褶皺和斷裂情況的空間變化與分布進(jìn)行研究[1]。對(duì)地質(zhì)的水文條件進(jìn)行探究，即對(duì)隔水層、含水層的性質(zhì)、埋深與分布等進(jìn)行研究，還要查明地下水位的具體情況。

（2）我國(guó)地質(zhì)勘探的發(fā)展情況。新中國(guó)成立以前，我國(guó)地質(zhì)勘探發(fā)展緩慢。新中國(guó)成立后，國(guó)家提出礦業(yè)先行的口號(hào)。二十世紀(jì)六七十年代，隨著我國(guó)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(duì)地質(zhì)勘探的難度。改革開放以來，隨著地質(zhì)勘探理論與技術(shù)的發(fā)展以及與國(guó)際先進(jìn)水平的交流增多，我國(guó)引進(jìn)了一些新的勘探技術(shù)與方法，而且國(guó)內(nèi)的地質(zhì)勘探工作者，也在新工藝的基礎(chǔ)上，研發(fā)一些符合我國(guó)國(guó)情的方法、儀器等，促進(jìn)我國(guó)地質(zhì)勘探的發(fā)展。

3 機(jī)電一體化技術(shù)

現(xiàn)代科技的發(fā)展引起許多領(lǐng)域的變革，機(jī)電一體化技術(shù)指將相關(guān)設(shè)備的動(dòng)力、控制、信息處理等功能引入電子信息技術(shù)，把電子化技術(shù)與軟件和機(jī)械設(shè)備相結(jié)合。發(fā)展到今天，機(jī)電一體化已成為有著獨(dú)特體系的學(xué)科。從相關(guān)系統(tǒng)出發(fā)，綜合使用傳感、機(jī)械、軟件、電子、信息轉(zhuǎn)換、接口等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特定的價(jià)值與功能，提高質(zhì)量與可靠性，并降低損耗，發(fā)揮多種功能，從而使整個(gè)系統(tǒng)功能達(dá)到最優(yōu)化的要求。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在地質(zhì)勘探中使用的技術(shù)要點(diǎn)

（1）系統(tǒng)整體技術(shù)。指在設(shè)備運(yùn)營(yíng)目的與功能的基礎(chǔ)上，從整體系統(tǒng)出發(fā)，從系統(tǒng)的角度和立場(chǎng)對(duì)整體進(jìn)行研究，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各部分的職能進(jìn)行研究并合理的進(jìn)行調(diào)整，改善系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，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(jī)械技術(shù)。機(jī)械技術(shù)與設(shè)備的使用是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)揮功能的基礎(chǔ)，為了提高機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量與效率，需要引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，使機(jī)械設(shè)備與機(jī)電一體化更好的配合與協(xié)調(diào)，促進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化與提升，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度和運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。從而使機(jī)電一體化技術(shù)更好的為地質(zhì)勘探服務(wù)，滿足需求。

（3）信息技術(shù)。對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行處理是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行采集與傳遞，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)結(jié)果了解相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)狀況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而保證相關(guān)設(shè)備的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)使用的設(shè)備在運(yùn)營(yíng)時(shí)直接被系統(tǒng)命令信息所控制。

5 機(jī)電一體化技術(shù)在地質(zhì)勘探工程中的應(yīng)用

在地質(zhì)勘探領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)的具體應(yīng)用表現(xiàn)為使用微處理器以及集成電路技術(shù)，把相關(guān)設(shè)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(shè)備的功能，從而確保地質(zhì)勘探的質(zhì)量。常見的機(jī)電一體化設(shè)備包括全液壓巖芯鉆機(jī)與瞬變電磁儀。

（1）全液壓巖芯鉆機(jī)。由全液壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的全液壓巖芯鉆機(jī)使用先導(dǎo)控制方法，對(duì)設(shè)備的負(fù)載和電液的比例進(jìn)行集中的控制，可以提高對(duì)設(shè)備控制的準(zhǔn)確性與精度，是地質(zhì)勘探領(lǐng)域內(nèi)使用最廣泛的機(jī)電產(chǎn)品之一。可以在丘陵、平原等復(fù)雜的地形中工作，還可以抵御嚴(yán)寒、高溫的侵襲，對(duì)相關(guān)非金屬和金屬礦床的勘探非常適用。還可以應(yīng)用于煤氣與天然氣、地?zé)峋c水井的勘察，礦山內(nèi)坑道和排水通風(fēng)口以及工程的搶險(xiǎn)施工等。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，操縱集中，方便靈活，動(dòng)力頭使用液壓馬達(dá)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(guān)機(jī)具的運(yùn)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(dòng)時(shí)間與強(qiáng)度，提高了效率[3]。而且，其操作者上下工作臺(tái)方便操作并帶有導(dǎo)正器和孔口液壓夾持器等。

此應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)：a.鉆進(jìn)程序自動(dòng)化。可以通過鉆探數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)不同深度的地層進(jìn)行鉆進(jìn)參數(shù)，鉆頭的類型，泥漿的性能及配方的優(yōu)化，在進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，只要按下按鈕，機(jī)械就根據(jù)相關(guān)參數(shù)自行進(jìn)行鉆進(jìn)活動(dòng)。b.鉆桿的自動(dòng)化裝卸。所有的鉆桿都裝在鉆桿盒里，通過相關(guān)的自動(dòng)系統(tǒng)，可以進(jìn)行鉆桿裝卸的自動(dòng)化，有利于提高效率。c.孔口自動(dòng)化操作。鉆桿的自動(dòng)化裝卸可以使鉆具孔口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)上有各種不同的傳感器，可以對(duì)鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲得其工作狀態(tài)，一旦有故障，及時(shí)進(jìn)行排解。e.遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無線傳輸。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)可以使用無線網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，方便遠(yuǎn)方駐地人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)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(zhì)勘探領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。具體應(yīng)用于石油、地下水、地?zé)岬目碧?；礦產(chǎn)、活斷層的勘探；地殼構(gòu)造研究與地質(zhì)填圖；地震評(píng)級(jí)與環(huán)境等多方面的勘探。近些年，隨著我國(guó)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(shè)備等都有很大的進(jìn)步。

瞬變電磁儀最大的特點(diǎn)是它把一次磁場(chǎng)和二次磁場(chǎng)相分離，只觀測(cè)純二次場(chǎng)，這是電磁法的根本特點(diǎn)。使用這種方法可以使FEM中的主要噪音自動(dòng)的被消除，其裝置比較靈活，可以根據(jù)實(shí)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(cè)量。其測(cè)量所得信息比較豐富，有利于對(duì)資料進(jìn)行解釋。目前，瞬變電磁法在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用還比較初級(jí)，要實(shí)現(xiàn)在這一領(lǐng)域的成熟，還需要進(jìn)行更深的探索，從而更好地為地質(zhì)勘探服務(wù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)在地質(zhì)勘探中的使用并不是偶然的，它是時(shí)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(huì)生產(chǎn)力的提高與發(fā)展，也隨著地質(zhì)勘探事業(yè)的進(jìn)步不斷發(fā)展。機(jī)電一體化把不同領(lǐng)域的技術(shù)集中在相同的設(shè)備里，對(duì)不同的技術(shù)合理的進(jìn)行設(shè)置，以便最大程度的發(fā)揮設(shè)備的功能，提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。為了使機(jī)電一體化技術(shù)在地質(zhì)勘探領(lǐng)域得到更好的應(yīng)用，需要大力對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行扶持，推進(jìn)科技進(jìn)步，加強(qiáng)與國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的交流，推動(dòng)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]吳傳方.小議地質(zhì)勘探中的機(jī)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(zhì)勘探中的機(jī)電一體化[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（20）：94-96.

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