基于Android系統的礦用鉆孔成像儀軟件開發
2020年電子技術應用第10期
李 旭
中煤科工集團 西安研究院有限公司，陜西 西安710054
摘要： 為進一步加強鉆孔精細探測能力，開發了一款基于Android系統的礦用本安型鉆孔成像儀軟件。通過對現有設備硬件采集到的視頻、深度和角度信息做深入的數據挖掘與融合，實現鉆孔圖像采集、圖像展開、探頭姿態、二維軌跡和三維軌跡等多源鉆孔觀測功能；設計了一套“映射變換”算法對圖像展開功能進行優化，提升圖像展開速度137%，實現了鉆孔圖像展開實時化；引入基于JNI與邊緣計算思想的通信接口技術，將電子羅盤與深度計數器的數據預處理放在硬件接口內完成，降低主機負載4.6%。實驗表明，成像儀軟件可充分發揮鉆孔成像儀主機的硬件性能，提高井下鉆孔觀測施工效率。
中圖分類號： TN98
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191395
中文引用格式： 李旭. 基于Android系統的礦用鉆孔成像儀軟件開發[J].電子技術應用，2020，46(10)：88-92.
英文引用格式： Li Xu. Development of mining intrinsic safety drill imager application based on Android system[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(10)：88-92.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191395
中文引用格式： 李旭. 基于Android系統的礦用鉆孔成像儀軟件開發[J].電子技術應用，2020，46(10)：88-92.
英文引用格式： Li Xu. Development of mining intrinsic safety drill imager application based on Android system[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(10)：88-92.
Development of mining intrinsic safety drill imager application based on Android system
Li Xu
Xi′an Research Institute Co.，Ltd.，China Coal Technology and Engineering Group Corp.，Xi′an 710054，China
Abstract： In order to further enhance the ability of detailed drilling detection, a mine intrinsically safe borehole imager application based on the Android system is developed. Through a deeply data mining and fusion of video, depth and angle information which has been acquired, it functions such as video acquisition, image unwrapping, probe attitude, 2d/3d trajectory etc. A set of "mapping transformation" algorithm was designed to optimize the image expansion function and improve the image expansion speed by 137%, real time drilling image development is achieved.The communication interface technology based on JNI and edge computing was introduced, and the data preprocessing of the electronic compass and depth counter was completed in the hardware interface, which reduced the load of the host by 4.6%. The experiment shows that the software of borehole imager allowed full play to the hardware performance of borehole imager and improved the construction efficiency of borehole observation.
Key words : drill imager；Android application；image unwrapping；Java native interface；trajectory drawing
0 引言
鉆孔精細探測能夠有效掌握煤礦井下巷道的圍巖、工作面的斷層構造以及上覆巖層導水裂隙帶等地質情況，為巷道的支護設計、瓦斯抽采、巷道修復和圍巖注漿加固[1]等工作提供真實且有效的數據支持[2]。
鉆孔成像技術是一種以光學成像原理為主的成像測井技術[3-6]。國內外研究全景鉆孔成像系統的有中科院武漢巖土力學所、武漢固德、湖北奧誠等相關科研單位，開發了多款地面鉆孔成像儀，此類產品雖然功能豐富，但其體積和重量大，便攜性差，且系統主機未進行防爆測試，只能用于在地面探測垂直鉆孔[7]；武漢長盛等單位也開發了數款適用于井下的鉆孔成像器，但是其功能簡單，只能對簡單地質結構進行探測。軟件方面，現有成像儀軟件大部分是基于嵌入式系統定制開發的儀器內置系統，雖然功能比較全面，但界面比較死板，操作不便，且軟件升級操作困難，后期維護成本較高。
安卓系統是目前一款主流的便攜式設備操作系統，具有界面美觀、操作簡便、開發難度低、可移植性和可維護性強等特點，但搭載安卓系統的硬件平臺一般為低算力、低功耗的移動設備，因此需要針對不同模塊需求設計高效算法，針對硬件接口設計通信方案[8]，實現軟硬件系統的各項功能。
本文介紹了一款適配于本單位研發的CXK12礦用本安型鉆孔成像儀的Android APP，通過開發一種快速圖像展算法和一種集成接口算法，實現視頻觀測與預覽、深度角度測量、平面軌跡繪制、三維軌跡繪制、鉆孔圖像展開、視頻與測量數據導出等功能，擴展了鉆孔成像儀的應用領域。
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作者信息：
李 旭
(中煤科工集團 西安研究院有限公司，陜西 西安710054)
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