随着我国经济的发展,对能源与矿产资源需求量越来越大。而以煤矿、铁矿为代表的矿产储量趋于枯竭,开采深度不断加深,矿产开采难度不断加大。目前,矿山企业的生产环境特殊,信息化水平较低,缺乏先进的信息化管理手段,导致矿山管理水平落后,矿山安全生产事故不时发生。目前,我国矿山钻探信息化水平较低,有些钻机还使用指针表式监测设备,钻探工程量计算还使用原始的人工计数方式,存在瞒报工作量的现象。这使得钻探工程数据记录不便、可靠性不高,矿山钻探监管困难。因此,在矿山钻探施工中,经常会发生由于钻探数据的不可靠而导致矿井漏水甚至塌方的事故。为了加强矿山钻探管理力度,准确计算施工中使用的钻杆数,确保工作量计算的准确性。同时,为了加强施工方对勘探地层地质状况的了解。本文设计了矿山钻探轨迹测量与钻杆全寿命监测管理系统。本系统的工作原理是,通过设计钻杆全寿命监测装置记录钻杆上电子标签信息,计算钻杆使用数量,设计物体三维姿态检测装置,测量钻杆三维姿态包括:俯仰角,方位角,结合钻杆数目以及钻杆姿态数据换算出钻探轨迹,并通过C#结合Direct X9.0设计上位机程序绘制钻探轨迹。最后,设计了钻探信息查询网站,提高了矿山信息化管理水平。其中,钻杆全寿监测装置的设计,包括基于Impinj R2000射频模块的RFID读卡器、钻机电气参数检测电路、基于FATS的SD卡信息记录电路、基于Alien Tek LCD的数据显示电路;三维姿态检测装置的设计,包括基于STM32RCT6和MPU9250姿态检测电路,基于FATS的SD卡信息记录电路、显示控制电路等。基于C#编写的上位机主要完成,装置初始化、系统对时、姿态显示与校准、信息解析与记录、钻探轨迹显示等功能。为了实现钻探数据共享和传输,本文设计开发了钻探信息查询网站,实现了用户账号和数据管理、查询功能。本文还提出了三个算法,基于地球坐标系的钻探轨迹测量算法,可以绘制出钻探轨迹曲线。钻杆电子标签唯一识别算法以及钻杆全寿命监测算法。本系统的创新点主要有两点:利用RFID射频模块记录钻探过程中使用的钻杆数目,进而结合web网站实现全寿命监测;利用物体三维姿态传感器测量物体三维姿态,结合RFID数据实现钻探轨迹的测量。项目完成了矿山钻探轨迹测量与钻杆全寿命监测管理系统的设计,本文通过模拟钻探实验对系统进行测试,全寿命监测模块可以实时读取钻杆中的电子标签,钻机电气参数显示与采集模块能够按照设定频率以json文件格式记录信息,通过多项式拟合的算法,提高了三维姿态检测模块对俯仰角、方位角的测量精度,使轨迹测量精度达到设计要求。最后,通过web网站查询钻探信息提了高矿山钻探设备的信息化水平与矿山钻探工程管理水平。