现有钻机监测装置由于可靠性不高，精确度不够，在复杂钻探情况下，不能及时预报可能出现的复杂情况和危险，造成了资金和时间的巨大浪费。 本文主要对钻机的多个工作参数如钻进深度、动力头转速、钻压、钻机底盘倾斜度以及油路的油温进行了准确、可靠的实时监测。通过检测到的这些参数的数据，工作人员就可以随时地掌握钻机的钻进状态，从而可以方便及时地发现一些常见故障并加以排除。 文中首先介绍了国内外钻机监测系统的现状，并分析了钻进参数测量系统存在的问题以及发展的方向，然后阐述了本课题研究的主要内容，并指出了课题的技术难点及要解决的关键问题，最后对系统方案和系统的总体构成进行了较为详细的阐述。 整个监测系统的功能是完成对钻压、动力头转速、钻进深度、钻机倾斜度以及油温的检测和显示。整个系统有三部部分组成：数据采集部分、数据传输部分以及上位机部分。 传感器负责相应参数的检测，然后把采集到的数据交给单片机处理，单片机通过RS485串行通讯把数据上传给PC机。上位PC机建立人机交互的界面，并完成对数据的处理和实时显示。而且，用户可以根据现场的需要，随时方便地对保存的历史数据进行查询。 系统的硬件电路设计主要包含了四大模块，分别是各个传感器的信号调理电路模块，两片单片机组成的双机处理器，MAX485与主控单片机的接口电路模块，以及RS232/RS485转换电路模块。 信号调理电路模块：作用是将传感器信号输出的信号变成可由单片机处理的数字信号。针对每个被测参数，均选用了较为合适的传感器。由于传感器的选型不同，输出的信号形式也不同，因此需要不同的处理电路。比如光电编码器脉冲序列的整形、鉴向、抗振和计数电路，接近开关的整形和光电隔离电路，以及压力传感器的I/V转换电路和A/D转换电路等。 两片单片机组成的双机处理器：为了满足系统的要求，设计中选用了两块单片机作为微处理器。作用是处理各路传感器采集到的信号并实现双机通讯。AT89S51作为主控单片机，P89LPC921作为副控单片机。副控单片机的作用是负责动力头转速和钻机底盘倾斜度的测量，并通过虚拟的I2C总线把采集的信号传输给主控单片机。主控单片机的职责是负责钻压、钻进深度以及油温的测量，同时还接收副控单片机发送来的数据。 MAX485与主控单片机的接口电路模块：作用是通过RS485串行通信，将主控单片机得到的所有数据上传给上位PC机。 RS232/RS485转换电路，作用是完成RS232电平和RS485电平的转换。 上位机采用可视化编程软件VC++6.0建立监控界面。其主要功能有：被测参数的在线显示，与下位机的串行通信，钻进参数的越限报警等等。 设计的单片机数据采集系统性能较好，功能易于扩展，电路设计上也充分考虑了抗干扰措施和强、弱电相隔离等措施。钻进参数检测系统对实现钻机自动化控制有着很好的实用价值。