一种智能钻机电液控制系统及方法技术领域
本发明涉及矿山领域，特别涉及一种智能钻机电液控制系统及方法。
背景技术
第二次世纪大战后期，液压控制技术得到了很大的发展。随着现代电子技术的发
展，特别是计算机技术的发展及普及，又为各类工艺过程的最佳控制提供了技术基础。因
此，工程控制理论的应用已逐步从航空航天和军事工程领域，普及到普通的民用工业部门。
电液控制有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工
机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用
的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降
旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放
装置和方向舵控制装置等。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种智能钻机电液控制系统及方法，本发明具有远程控制、
智能控制和识别准确等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种智能钻机电液控制系统，它包括：电源、控制手柄、液压系统、电磁阀和多路换向
阀，电源通过电缆箱与钻机相连接，液压系统经电磁阀和多路换向阀控制，其特征在于，所
述系统还包括：用于获取系统运行状态数据信息的传感器组、用于控制系统运行的控制处
理器和用于通过采集到的图像数据信息判断系统运行状况的图像处理器。
进一步的，所述传感器组包括：用于获取系统运行时的温度数据信息的温度传感
器、用于获取系统运行时电压数据信息的电压传感器、用于获取系统运行时电流数据信息
的电流传感器、用于获取系统运行时电弧数据信息的电弧传感器、用于获取系统运行时压
力数据信息的压力传感器和用于获取系统运行时图像信息的图像传感器；所述温度传感
器、电压传感器、电流传感器、电弧传感器和压力传感器分别信号连接于控制处理器；所述
图像传感器信号连接于图像处理器。
进一步的，所述控制处理器包括：用于存储传感器组获取的数据信息的存储模块、
用于根据获取的数据信息判断系统是否正常运行的判断模块和将判断结果发送给远程控
制终端的无线数据传输模块；所述判断模块分别信号连接于存储模块和数据传输模块；所
述存储模块分别信号连接于温度传感器、电压传感器、电流传感器、电弧传感器和压力传感
器。
进一步的，所述图像处理器包括：图像采集模块、图像预处理模块、图像分割模块、
特征提取模块和图像识别模块；所述图像采集模块信号连接于图像预处理模块；所述图像
预处理模块信号连接于图像分割模块；所述图像分割模块信号连接于特征提取模块；所述
特征提取模块信号连接于图像识别模块。
一种智能钻机电液控制系统的方法，特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统初始化，传感器组实时获取系统运行过程中的数据信息，将获取的温度数
据、电压数据、电流数据、电弧数据和压力数据信息发送给控制处理器；将获取的图像数据
信息发送给图像处理器；
步骤2：控制处理器根据获取的数据信息判断系统是否运行异常，若判断系统运行异
常，则将数据信息发送给远程控制终端；若判断系统运行正常，则将数据信息暂存到存储模
块；
步骤2：图像处理器对接收到的原始图像信息依次对接收到的原始图像信息进行图像
预处理、图像分割、特征提取和图像识别；
步骤4：根据图像处理的结果，判断系统是否运行异常，若判断系统运行异常，则将数据
信息发送给远程控制终端；若判断系统运行正常，则将数据信息暂存到存储模块。
进一步的，所述图像处理系统对进行图像预处理的方法为：生成一个含有奇数个
像素的滑动窗口，将窗口正中点的灰度值用窗口内各点的中值代替，用窗口在图像上扫描，
最终输入预处理后的图像。
进一步的，所述图像处理系统对进行图像分割的方法包括以下步骤：
步骤1：将图像从空间域映射到模糊特征域，具体步骤为：设定次那个灰度级![]()
的
![]()
元图像表示为一个模糊集，集内每个元素均为相对于某个特定灰度级的隶属函数，将
该图像映射为一个模糊矩阵![]()
；其中![]()
为像素的灰度级相对于某个特
定灰度级![]()
的隶属度；
步骤2：设定![]()
为最大灰度级![]()
；定义隶属函数为：![]()
；
步骤3：其中![]()
为倒数型模糊因子；![]()
为指数型模糊因子，因此该图像映射成为模糊隶
属度矩阵；
步骤4：在模糊空间中采用非线性函数 ![]()
变换，实现增强边缘两侧像素灰度的对比度；
![]()
；
其中，![]()
再利用 ![]()
变换将增强后的图像由模糊空间变回数据空间。
步骤5：定义新的边缘算子为：![]()
;
其中，![]()
采用新的边缘算子对图像信息进行边缘提取。
采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：
1、远程控制：本发明的电液控制系统能够实现远程控制，系统将获取的数据信息发送
至远程控制终端；远程控制终端根据接收到的数据信息进行分析得到数据处理的结果。
2、智能控制：本发明的控制系统能够通过传感器组获取的数据信息实现电液的智
能控制，根据各个传感器的状态，综合判断；同时，还具备通过图像识别的方法来自动判断
系统运行状态，具备很高的智能化。
3、识别准确：本发明的控制系统除了通过传感器组获取的现场数据信息进行综合
比较判断以外，还通过图像识别的方法判断控制系统的运行状态，具备很高的准确性。
附图说明
图1是本发明的一种智能钻机电液控制系统及方法的系统结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥
的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可
被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列
等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明实施例1中提供了一种智能钻机电液控制系统及方法，系统结构如图1所
示：
一种智能钻机电液控制系统，它包括：电源、控制手柄、液压系统、电磁阀和多路换向
阀，电源通过电缆箱与钻机相连接，液压系统经电磁阀和多路换向阀控制，其特征在于，所
述系统还包括：用于获取系统运行状态数据信息的传感器组、用于控制系统运行的控制处
理器和用于通过采集到的图像数据信息判断系统运行状况的图像处理器。
进一步的，所述传感器组包括：用于获取系统运行时的温度数据信息的温度传感
器、用于获取系统运行时电压数据信息的电压传感器、用于获取系统运行时电流数据信息
的电流传感器、用于获取系统运行时电弧数据信息的电弧传感器、用于获取系统运行时压
力数据信息的压力传感器和用于获取系统运行时图像信息的图像传感器；所述温度传感
器、电压传感器、电流传感器、电弧传感器和压力传感器分别信号连接于控制处理器；所述
图像传感器信号连接于图像处理器。
进一步的，所述控制处理器包括：用于存储传感器组获取的数据信息的存储模块、
用于根据获取的数据信息判断系统是否正常运行的判断模块和将判断结果发送给远程控
制终端的无线数据传输模块；所述判断模块分别信号连接于存储模块和数据传输模块；所
述存储模块分别信号连接于温度传感器、电压传感器、电流传感器、电弧传感器和压力传感
器。
进一步的，所述图像处理器包括：图像采集模块、图像预处理模块、图像分割模块、
特征提取模块和图像识别模块；所述图像采集模块信号连接于图像预处理模块；所述图像
预处理模块信号连接于图像分割模块；所述图像分割模块信号连接于特征提取模块；所述
特征提取模块信号连接于图像识别模块。
本发明实施例2中提供了一种智能钻机电液控制系统的方法：
一种智能钻机电液控制系统的方法，特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统初始化，传感器组实时获取系统运行过程中的数据信息，将获取的温度数
据、电压数据、电流数据、电弧数据和压力数据信息发送给控制处理器；将获取的图像数据
信息发送给图像处理器；
步骤2：控制处理器根据获取的数据信息判断系统是否运行异常，若判断系统运行异
常，则将数据信息发送给远程控制终端；若判断系统运行正常，则将数据信息暂存到存储模
块；
步骤2：图像处理器对接收到的原始图像信息依次对接收到的原始图像信息进行图像
预处理、图像分割、特征提取和图像识别；
步骤4：根据图像处理的结果，判断系统是否运行异常，若判断系统运行异常，则将数据
信息发送给远程控制终端；若判断系统运行正常，则将数据信息暂存到存储模块。
进一步的，所述图像处理系统对进行图像预处理的方法为：生成一个含有奇数个
像素的滑动窗口，将窗口正中点的灰度值用窗口内各点的中值代替，用窗口在图像上扫描，
最终输入预处理后的图像。
进一步的，所述图像处理系统对进行图像分割的方法包括以下步骤：
步骤1：将图像从空间域映射到模糊特征域，具体步骤为：设定次那个灰度级![]()
的![]()
元图像表示为一个模糊集，集内每个元素均为相对于某个特定灰度级的隶属函数，将该图
像映射为一个模糊矩阵![]()
；其中![]()
为像素的灰度级相对于某个特定灰度
级 ![]()
的隶属度；
步骤2：设定![]()
为最大灰度级![]()
；定义隶属函数为： ![]()
；
步骤3：其中 ![]()
为倒数型模糊因子； ![]()
为指数型模糊因子，因此该图像映射成为模糊
隶属度矩阵；
步骤4：在模糊空间中采用非线性函数![]()
变换，实现增强边缘两侧像素灰度的对比度；
![]()
；
其中，![]()
再利用![]()
变换将增强后的图像由模糊空间变回数据空间。
步骤5：定义新的边缘算子为：![]()
;
其中，![]()
采用新的边缘算子对图像信息进行边缘提取。
本发明实施例3中提供了一种智能钻机电液控制系统及方法，系统结构图如图1所
示：
一种智能钻机电液控制系统，它包括：电源、控制手柄、液压系统、电磁阀和多路换向
阀，电源通过电缆箱与钻机相连接，液压系统经电磁阀和多路换向阀控制，其特征在于，所
述系统还包括：用于获取系统运行状态数据信息的传感器组、用于控制系统运行的控制处
理器和用于通过采集到的图像数据信息判断系统运行状况的图像处理器。
进一步的，所述传感器组包括：用于获取系统运行时的温度数据信息的温度传感
器、用于获取系统运行时电压数据信息的电压传感器、用于获取系统运行时电流数据信息
的电流传感器、用于获取系统运行时电弧数据信息的电弧传感器、用于获取系统运行时压
力数据信息的压力传感器和用于获取系统运行时图像信息的图像传感器；所述温度传感
器、电压传感器、电流传感器、电弧传感器和压力传感器分别信号连接于控制处理器；所述
图像传感器信号连接于图像处理器。
进一步的，所述控制处理器包括：用于存储传感器组获取的数据信息的存储模块、
用于根据获取的数据信息判断系统是否正常运行的判断模块和将判断结果发送给远程控
制终端的无线数据传输模块；所述判断模块分别信号连接于存储模块和数据传输模块；所
述存储模块分别信号连接于温度传感器、电压传感器、电流传感器、电弧传感器和压力传感
器。
进一步的，所述图像处理器包括：图像采集模块、图像预处理模块、图像分割模块、
特征提取模块和图像识别模块；所述图像采集模块信号连接于图像预处理模块；所述图像
预处理模块信号连接于图像分割模块；所述图像分割模块信号连接于特征提取模块；所述
特征提取模块信号连接于图像识别模块。
一种智能钻机电液控制系统的方法，特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统初始化，传感器组实时获取系统运行过程中的数据信息，将获取的温度数
据、电压数据、电流数据、电弧数据和压力数据信息发送给控制处理器；将获取的图像数据
信息发送给图像处理器；
步骤2：控制处理器根据获取的数据信息判断系统是否运行异常，若判断系统运行异
常，则将数据信息发送给远程控制终端；若判断系统运行正常，则将数据信息暂存到存储模
块；
步骤2：图像处理器对接收到的原始图像信息依次对接收到的原始图像信息进行图像
预处理、图像分割、特征提取和图像识别；
步骤4：根据图像处理的结果，判断系统是否运行异常，若判断系统运行异常，则将数据
信息发送给远程控制终端；若判断系统运行正常，则将数据信息暂存到存储模块。
进一步的，所述图像处理系统对进行图像预处理的方法为：生成一个含有奇数个
像素的滑动窗口，将窗口正中点的灰度值用窗口内各点的中值代替，用窗口在图像上扫描，
最终输入预处理后的图像。
进一步的，所述图像处理系统对进行图像分割的方法包括以下步骤：
步骤1：将图像从空间域映射到模糊特征域，具体步骤为：设定次那个灰度级![]()
的
![]()
元图像表示为一个模糊集，集内每个元素均为相对于某个特定灰度级的隶属函数，将
该图像映射为一个模糊矩阵![]()
；其中![]()
为像素的灰度级相对于某个特定
灰度级![]()
的隶属度；
步骤2：设定![]()
为最大灰度级![]()
；定义隶属函数为： ![]()
；
步骤3：其中 ![]()
为倒数型模糊因子；![]()
为指数型模糊因子，因此该图像映射成为模糊
隶属度矩阵；
步骤4：在模糊空间中采用非线性函数![]()
变换，实现增强边缘两侧像素灰度的对比度；
![]()
；
其中，![]()
再利用 ![]()
变换将增强后的图像由模糊空间变回数据空间。
步骤5：定义新的边缘算子为：![]()
;
其中，![]()
采用新的边缘算子对图像信息进行边缘提取。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的
新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。