具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1，本发明公开了一种钻机的智能控制系统，包括：

采集模块，用于采集油缸的有效工作面积和油缸的负载；

计算模块，用于根据油缸的有效工作面积计算钻机所需的总功率N_目标；

调配模块，用于根据钻机所需的总功率调配电机组的总输出功率N_输出并发出执行指令；所述调配模块实现调配功能包括步骤：

S1、将油缸所需的电机总功率与电机组的总输出功率N_输出进行比较，并根据第一计算公式：

|N_输出-N_目标|＝xN_均+y；

式中，x为自然数，N_均为电机的平均输出功率，y为大于等于零且小于N_均的数；

当N_目标>N_输出时,进入步骤S2；当N_目标<N_输出时,进入步骤S3；当N_目标＝N_输出时,则结束调配；

S2、开启x+1台或1台电机后判定是否满足N_目标≥N_输出且|N_输出-N_目标|<N_均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；

S3、关闭x台或1台电机后判定是否满足N_目标≥N_输出且|N_输出-N_目标|<N_均；若是，则结束调配，若否，则返回步骤S1；

执行模块，用于根据调配结果执行指令；所述执行模块包括：钻机驱动单元；所述钻机驱动单元与电机组相连，用于将电机组的动力传输至钻机，所述钻机驱动单元设有变频器。

在本实施例中，根据油缸的负载(即受力大小)这一个变量分步计算，最终得出油缸驱动钻机所需的总功率大小；而后将得出的所需总功率数值与现有的电机组的输出功率进行比较判定，进而关闭或开启一台或多台电机，以使电机组的输出功率在满足油缸所需功率的情况下最大限度的节约功耗。

在所需总功率的计算过程中，仅需获取油缸的有效工作面积和油缸的负载，而只有油缸的负载是变量，根据油缸负载的变化，最终计算出所需总功率的大小。在同一钻机中，由于变量只有一个，所需总功率的变化仅由油缸负载决定，不受其他外界不确定因素的影响，使得计算结果更精确，更可靠。

在将计算出的所需总功率与电机组输出功率对比判定时，可得出所需总功率与电机组的输出功率相差的数值为一台电机的平均输出功率N_均的x倍，同时还设定了一个余数y，y的数值大于等于零且小于N_均，进而关停或开启对应数量的电机，而后重新进而计算判定，直至满足结束调配的条件后方可结束。

重点是，本实施例中获取的是电机组中一台电机的平均输出功率，且在关停或开启对应数量的电机后重新进行计算和判定。即使同一电机组内的各个电机的输出功率不一致，本实施例也可根据平均输出功率计算出所需关停或开启的电机数量，而后再进行重新计算判定，避免了因各个电机的输出功率不一致而导致关停或开启后对应数量电机后仍存在电机组输出功率不足或过剩的情况。

在开其或关停电机时，本申请可提供两种不同的启停逻辑：第一种为一次性开启x+1台或关闭x台电机，而后重新进行比较判定直至满足结束调配的条件，其工作效率高，可在短时间内对电机组中的多台电机进行调配；第二种为一次只启停一台电机，而后重新进行比较判定直至满足结束调配的条件，其效率较低，但可避免因一次开启或关停多台电机导致钻机获得的功率过高进而导致钻机损坏或钻机获得的功率过低进而导致钻机无法正常工作，工作人员可根据不同需求进行选择。

对结束调配的条件的解释为：当满足N_目标≥N_输出且|N_输出-N_目标|<N_均时，油缸所需总功率大于电机组的输出功率，但两者的差值小于电机组中一台电机的平均输出功率，即在满足了电机组的输出功率可保证钻机的正常工作的前提下，最大限度的降低了电机组的功耗。

在钻机的工作过程中，由于其使用工况时实时变化的，所需要的功率也是实时变化的，依靠操作人员的经验即使可以得出启停电机的结论，也无法适应钻机所需功率的实时变化，无法最大限度的降低电机组的功耗。而在本实施例中，可实时计算钻机的所需的总功率，进而对电机组进行调配，在钻机的所需功率的发生连续变化时，也可在第一时间对电机组进行调配，进一步降低电机组的功耗。

进一步地，钻机驱动单元用于将电机组的动力传输至钻机，由于电机组的功率是不断变化的，且均是由开闭至少一台电机所引起的瞬时变化。在这种情况下，若是直接将电机组与钻机相连，会使钻机的转速等发生骤变，不利于钻孔工作，同时对钻机也造成较大的损害。因此，在钻机驱动单元中设置变频器，电机组的功率首先经过变频器而后传递至钻机，使钻机能够自由平滑的启动、正反转及无级变速，利于钻孔工作且可保护钻机。

进一步地，所述计算模块包括：

压强计算单元，用于根据油缸的有效工作面积和油缸的负载获取油缸的平均工作压强；

流量计算单元，用于根据油缸的平均工作压强获取油缸的流量；

所需电机总功率计算单元，用于根据油缸的流量和油缸的平均工作压强获取油缸所需的电机总功率N_目标。

进一步地，油缸的有效工作面积的获取公式为：

式中，油缸的有效工作面积A为油缸的无杆腔体的工作面积，D为油缸内直径。

进一步地，获取油缸的平均工作压强的计算公式为：

式中，n为油缸数量，p为n个油缸间的平均工作压强，F为n个油缸的总负载，A为单个油缸的有效工作面积。

进一步地，获取油缸的流量的计算公式为：

Q＝v×A×n；

式中，v为油缸运行速度。

进一步地，油缸所需的电机总功率N_目标的计算公式为：

式中，Q_泄为系统泄露流量，η_b为液压泵的效率系数。

进一步地，所述执行模块还包括：电气控制单元、阀门控制单元、监控单元及维护单元。

进一步地，所述监控单元包括：位移传感器、倾角传感器、震动传感器、噪声传感器、扭转传感器、速度传感器及显示仪表。

进一步地，所述维护单元包括远程控制块，与监控单元相连，通过区域组网并依据监控单元的反馈进行远程维护。

进一步地，所述智能控制系统还包括选择模块，用于根据不同地质选择对应钻进参数，所述钻进参数包括：进尺速度、转速及扭矩。

具体地说，不同的地质土层对应的钻进参数不一致，如黏土层、砂土层、混合土层、低风化层、中风化层、岩石层、超硬层等地质，当检测到钻机所处地质发生变化时，选择模块可选择对应的钻进参数，使钻机更高校的工作，无需人工介入。

综上所述，本申请通过计算油缸驱动钻机所需的总功率，进而将所需的总功率与电机组的总输出功率进行比较，最终启动或关停电机的数量，重复上述步骤直至油缸所需总功率大于电机组的输出功率，但两者的差值小于电机组中一台电机的平均输出功率，结束调配。同时，还可根据钻机的不同使用工况进行实时监测，对电机组中各个电机做出实时调配。实现了在满足了电机组的输出功率可保证钻机的正常工作的前提下，最大限度的降低了电机组的功耗。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。