CN100451533C - 一种矿山智能爆破管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿山智能爆破管理系统，属于应用计算机软件技术借助手持设备(包括掌上电脑或手持数据采集器)对爆破作业流程进行控制、引导、约束、监督的管理系统领域。本发明包括地面爆破现场监测监控单元，可对爆破面实时监控。手持设备具备爆破面各项数据采集、爆破面和操作人员拍照、控制发爆器起爆等功能，并可将上述包括图片在内的各项数据通过井下数据通讯装置传送给信息管理单元。本发明实现了对爆破面的实时监控，从而进行煤矿井下爆破作业的数据采集、过程控制和数据通讯传输，完成对井下爆破工作的智能管理。

Description

一种矿山智能爆破管理系统

技术领域

本发明涉及一种矿山智能爆破管理系统，属于应用计算机软件技术借助手持设备(包括掌上电脑或手持数据采集器)对爆破作业流程进行控制、引导、约束、监督的智能管理系统领域。

背景技术

矿山爆破作业是危险性较高的一项工作，相应的矿山爆破作业管理也十分复杂。在现有技术中，爆破作业通常采用爆破工时控卡或其他方式管理，纸笔记录爆破作业工程。在一个完整的爆破作业过程中，由于过程复杂相关人员不严格按照爆破安全规程顺序进行操作，对爆破过程数据和时间进行伪造，使爆破作业过程缺乏有效的监督管理，为安全事故的发生埋下隐患。

中国专利200510043965.X公开了一种“爆破作业智能管理系统”，它是一种基于数据采集器(掌上电脑)和数字标签(射频卡或条形码)的智能管理系统，由硬件和软件两大部分组成。其中硬件由计算机、通讯设备、数据采集器、数字标签(射频卡或条形码)构成。数据采集器通过数据通讯电缆或通讯座与计算机交换数据；数字标签(射频卡或条形码)作为人员身份和爆破地点的唯一标识被数据采集器识别。操作人员手持数据采集器检查爆破工作，根据采集器内的程序提示信息，随时记录各个过程数据，爆破完毕后，通过数据通讯电缆把检查数据传输到爆破管理系统数据库，进行管理分析、数据存档、信息查询等。但是，该系统需要操作人员将手持数据采集器带回地面才能对爆破面的各项数据进行分析，对矿山井下爆破管理有效性较差，无法实时监测爆破现场并将监测数据同时传输到地面计算机信息管理模块，不利于对爆破现场的实时控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿山智能爆破管理系统，能够对爆破面进行实时监控，有效提高井下爆破工作的安全性和管理的效率性。

本发明的技术方案以如下方式实现：一种矿山智能爆破管理系统，它包括信息管理单元、信息发布单元、地面爆破现场监测监控单元、数据通讯系统、手持设备、数字标签、哑炮探测装置。

其中所述地面爆破现场监测监控单元通过设置在煤矿井下的数据通讯装置与手持设备通讯，自动实时获取所述手持设备采集记录的各项数据，并在计算机屏幕上显示，而且地面工作人员可以通过交互式系统，把文字指令下达到井下所述手持设备的屏幕上，做出临时或特定的命令。

所述数据通讯系统包括数据通讯单元与所述数据通讯装置，数据通讯单元为计算机软件，将所述信息管理单元的信息下发至手持设备；接收手持设备中所设置检查程序记录的数据，通过接收过程对所上传数据进行动态分析或者传输完毕后进行后期分析，形成计算机可用的具有一定格式的数据记录、报表、图表或者状态分析图等管理信息。

所述数据通讯单元对所检测的爆破工作面的甲烷、一氧化碳、温度等数据创建历史趋势状态图和相应检测报表，以及对爆破工作面爆破前后防尘洒水、透水、防火、顶板支护各项主要检测数据进行处理和管理，并创建相应的检测报表。

所述数据通讯装置设置在电脑一端和井下，以井下电话线或井下通讯电缆作为传输介质。

所述手持设备为掌上电脑或手持数据采集器，其上集成有摄像头，在煤矿井下拍摄参与爆破作业工作的人和工作环境的映像，并将所拍摄的图片上传给所述信息管理单元。

所述手持设备其上还可以集成有甲烷、一氧化碳和温度探头，检测爆破工作面的甲烷、一氧化碳和温度，对爆破工作面爆破前后防尘、洒水、透水、防火、顶板支护等各项主要数据进行检测，并将上述检测数据通过矿山井下数据通讯装置上传给数据通讯单元。

所述手持设备上包括一控制起爆装置，当操纵所述控制起爆装置时，通过有线或无线的方式导通所控制的发爆器上的电路，使发爆器处于可以起爆的状态；并且当所述手持设备所记录采集的爆破过程检查数据项无违规操作时，所述控制起爆装置自身电路自动导通，继而通过有线或无线的方式导通所控制的发爆器上的电路，使发爆器处于可以起爆的状态。

所述哑炮探测装置对爆破工作面哑炮即未爆雷管进行探测，并将哑炮个数上传给所述手持设备。

所述手持设备接收所述数据通讯单元下发的数据信息，按照接收到的检查项目信息中所包含的分类信息、过程控制信息及顺序等有规则的运行，同时记录检查过程数据，数据按照下发所接收到的检查项目的顺序存放，格式包含时间、数据记录或检查项目信息本身。

本发明的有益效果是：地面爆破监测监控单元的设置增强了地面对井下爆破工作面的实时监控，手持设备功能的增加、地下通讯装置和哑炮探测装置的设置使井下爆破工作管理更加科学和有效，提高了爆破工作的安全性和效率性。

附图说明

图1是本发明的硬件组成结构图；

图2是本发明的手持设备系统模块图；

图3是本发明的爆破管理系统模块图；

图4是本发明的手持数据采集设备线缆传输通讯图；

图5是本发明的手持数据采集设备无线传输通讯图；

图6是本发明的爆破工时控卡片图。

图中：1.电脑；2.数据通讯装置；3.手持设备；4.哑炮探测装置；5.哑炮探测数据接收装置；6.数字标签读取头；7.爆破地点卡(数字标签)；8.爆破作业人员身份卡(数字标签)；9.摄像头；10.甲烷、一氧化碳和温度探头；11.控制起爆装置；12.发爆器。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种矿山智能爆破管理系统，它包括信息管理单元、信息发布单元、地面爆破现场监测监控单元、数据通讯系统、手持设备3、数字标签、哑炮探测装置4。

一、信息管理单元

所述信息管理单元为计算机软件，管理煤矿井下工作面分类和名称以及用于控制管理的检查项目信息，参与工作面爆破的作业人员信息。如图3所示，所述信息管理单元包括用户及数字标签管理模块、爆破地点及数字标签管理模块、爆破检查过程项目管理模块和爆破信息存储系统模块。主要完成用户爆破作业检查项目和违规条件判定信息、爆破作业人员信息、爆破作业地点信息、数字标签和爆破过程检查信息的管理。

(一)其流程如下：

1.系统初始化，接受用户登录名称和口令，正确，则登录成功。

2.进入系统，选择菜单可以分别对爆破地点管理模块、人员信息管理模块、数字标签管理模块、数据查询模块、数据传输模块、爆破违规报告模块进行相应操作；

(1)人员信息管理模块，提供各类使用系统的人员增加、删除和修改等操作；

(2)数字标签管理模块，为作业人员和地点添加、修改数字标签。

(3)数据查询模块，完成按照日期、作业人员、爆破地点等条件及以上条件任意组合的综合查询等。

(4)数据传输模块，把需要爆破的地点计划及参与爆破的相关工作人员生成爆破工作计划，通过所述数据通讯系统传输给手持设备

3；存储于手持设备3中的爆破检查数据通过所述数据通讯系统传输到信息管理单元。

3.退出。

(二)信息管理单元实际操作过程如下：

1.准备工作。根据所需爆破情况，编排设置爆破地点、分类作业人员信息等工作任务，然后对各个爆破地点用数字标签进行标识，并为爆破作业人员分配区分其身份的数字标签。

2.配置爆破过程检查项目信息，并为特定项目信息设定违规条件分析。

3.管理爆破检查的历史数据。

二、数据通讯系统

所述数据通讯系统包括数据通讯装置2与数据通讯单元。

(一)数据通讯装置

1.如图1所示，所述数据通讯装置2设置在电脑1一端和井下，是为手持设备3进行数据通讯的装置，采用井下电话线或井下相关通讯电缆作为通讯传输的介质。设置在电脑1一端的数据通讯装置2直接与电脑1连接，设置在井下一端的数据通讯装置2可以通过线缆或无线方式与手持设备3连接，两方数据通讯装置建立通路后，可以将手持设备3采集的数据传输到所属信息管理单元存储。

2.当所述数据通讯装置2建立了电脑1与手持设备3数据通讯连接后，数据通讯装置2可以直接传输所述数据通讯单元欲发送到手持设备3上的指令。

(二)数据通讯单元

所述数据通讯单元为计算机软件，如图3所示，包括爆破信息下发和数据上传系统模块及爆破检查数据远程上传系统模块。它将所述信息管理单元中的关于井下爆破工作面信息以及用于控制管理的爆破过程检查项目信息和参与爆破的作业人员信息下发至手持设备3；接收井下数据通讯装置2上传的手持设备3所检测的各项数据。通过接收过程对所上传数据进行动态分析或者传输完毕后进行后期分析，形成计算机可用的具有一定格式的数据记录、报表、图表或者状态分析图等管理信息。

1.其流程如下：

(1)进入操作界面；

(2)下发数据，可分别单独选择下发爆破地点信息、作业人员信息或可以再次重新下发检查项目；

(3)上传数据，一次性获取手持设备3中记录的爆破过程数据，并存储于数据库中。

(4)当与井下正在工作的手持设备3建立了通讯连接，需要对其发送指令时，可以在操作界面上指令输入框输入指令，通过发送按钮发送指令。

(5)退出。

2.数据通讯单元的实际操作过程如下：

(1)打开数据通讯操作界面；

(2)如果需要变更爆破地点信息、作业人员信息和爆破检查项目信息，则需要重新下发上述计划信息至手持设备3，下发成功，则数据通讯单元将提示下发成功；若无需变更，此时可关闭数据通讯操作界面。

(3)爆破过程信息检查完毕，点击上传信息，接收井下手持设备3检测的各项数据；

(4)上传成功，数据通讯单元提示上传成功，并清理手持设备3中爆破检查数据存储区空间，以便为下次检查留取更多的存储空间。

(5)电脑1与井下工作的手持设备3建立通讯连接，在所述爆破现场监测监控单元可以看到爆破过程实时监测记录的数据，地面工作人员可通过数据通讯单元上设置的指令框，输入指令，按下“发送”按钮，指令可发送到手持设备3屏幕上，进一步指导爆破操作过程。

当用户没有安装井下数据通讯装置，不能从井下实时上传数据时，可将手持设备3拿到地面，作业人员视情况选择如图4所示的线缆数据传输或图5所示的无线数据传输方式，上传爆破过程所检查的信息，所述数据通讯单元一次性获取手持设备3中记录的爆破过程数据信息，并存储到数据库中。

三、信息发布单元

所述信息发布单元为计算机软件，对所述信息管理单元管理的信息和所述手持设备3上传的数据通过架设WEB应用服务器进行信息发布，在计算机特定网络间进行数据浏览和报表打印等。如图3所示，所述信息发布单元包括爆破管理WEB应用服务系统模块、爆破违规报告管理系统模块、爆破时控卡管理模块，还可以包括爆破甲烷、一氧化碳和温度查询系统模块。

(一)其流程如下：

1.登录系统。

2.数据检索。根据在检索页面中所选择的检索日期、班次、人员、地点等条件，得到结果列表。

3.浏览违规报告。在上述检索列表中选择爆破纪录，将显示这个爆破工艺过程的违规报告，网页上会清晰列出整个爆破工艺过程的所有信息，发生违规操作步骤，违规数据将以红字提示。

4.浏览爆破工时控卡。在上述2的检索列表中，选择浏览爆破工时控卡，所述爆破工时控卡如图6所示，系统显示这个爆破工艺过程的爆破工时控卡，网页中将列出爆破工艺过程的各阶段信息，并可以用于打印存档。

5.根据检索条件可以分别浏览某一爆破工作面的甲烷、一氧化碳和温度的本次爆破工艺过程数据和历史数据，以及各历史趋势图。

6.退出系统。

(二)信息发布单元的实际操作过程如下：

1.登录系统。打开浏览器，在地址栏中输入爆破信息发布单元网址。

2.设定检索条件查询，在检索页面中选择查询日期、作业人员或爆破地点等条件，查询结果将在检索页面上显示。

3.在上述查询结果中选择查看，将显示所选择的爆破工艺过程的违规报告。

4.查询系统提供关于爆破相关作业人员、爆破地点以及爆破检查项目模块的更多信息。

5.浏览各爆破工作面的爆破工艺过程的爆破工时控卡片。

6.浏览各爆破工作面的爆破工艺过程的甲烷、一氧化碳和温度，以及历史变化趋势情况。

7.关闭浏览器，退出系统。

四、地面爆破现场监测监控单元

所述地面爆破现场监测监控单元为计算机软件，如图3所示，其包括爆破过程数据实时系统模块、指令下达系统模块、实时数据通讯系统模块，还可以包括爆破甲烷、一氧化碳和温度实时监测及历史趋势系统模块。通过与设置在电脑1一端和设置在煤矿井下的数据通讯装置2连接后与所述手持设备3建立通讯，该监控单元自动实时获取所述手持设备3采集记录的各项数据，并在计算机屏幕上显示，地面管理者清晰明确地看到每次爆破所实施各项过程数据，并可以通过交互式系统，把文字指令下达到井下所述手持设备3的屏幕上，做出临时或特定的命令。

(一)其流程如下：

1.登录爆破工作面现场监测监控的操作界面；

2.根据地面工作人员所选择的需要监测监控的爆破工作面地点名称，系统通过所述数据通讯装置2主动测试是否有手持设备3建立了数据通讯连接；

3.上述测试数据通讯连接成功，系统自动获得手持设备3已经记录的数据；实时获取手持设备3当前记录的数据；

4.所述手持设备3存储的数据自动显示到电脑2的显示屏幕上，完毕后，方才显示所述手持设备3实时记录的数据；

5.所述爆破工作面现场监测监控操作界面上将显示爆破工艺过程中的甲烷、一氧化碳和温度的变化情况；

6.所述爆破工作面现场监测监控操作界面上具有甲烷、一氧化碳和温度的动态历史趋势图，系统根据用户选择的爆破地点切换相对应的历史趋势图；

7.在所述爆破工作面现场监测监控操作界面上，地面管理者可以清晰明确看到每次爆破所记录各项过程数据，并可以通过交互式系统，把文字指令下达到井下所述手持设备3的屏幕上，做出临时或特定的命令。

(二)地面爆破现场监测监控单元的实际操作过程如下：

1.打开爆破工作面现场监测监控的操作界面；

2.选择需要监测监控爆破工作面地点名称，系统自动获得手持设备已经记录的数据；实时获取手持设备当前记录的数据；

3.在电脑1屏幕上查看手持设备3上传的已存储的数据，查看手持设备3实时记录的数据；

4.查看爆破工艺过程中的甲烷、一氧化碳和温度的变化情况；

5.查看所监测的爆破地点的甲烷、一氧化碳和温度的动态历史趋势图；

6.在所述爆破工作面现场监测监控操作界面上，地面管理者清晰明确看到每次爆破所记录各项过程数据，并通过交互式系统，把文字指令下达到井下所述手持设备的屏幕上，做出临时或特定的命令。

五、哑炮探测装置

所述哑炮探测装置4是一独立的装置，如图1所示，为本发明的硬件组成部分。所述手持设备3上集成有哑炮探测数据接收装置5。所述哑炮探测装置4对未爆破的雷管进行探测，并通过所述哑炮探测数据接收装置5将未爆破雷管个数传输到所述手持设备3上。其工作过程如下：

1.在爆破工作面现场，每次爆破后，利用所述哑炮探测装置4搜寻未能实施爆破的雷管，探测到时，所述哑炮探测装置4中的蜂鸣器将不停鸣叫，以提示井下作业人员；

2.所述哑炮探测装置4探测到未能爆破的雷管时，集成其上的电子液晶屏幕直接显示未爆破雷管个数；

3.所述哑炮探测装置4通过所述手持设备3的哑炮探测数据接收装置5，直接把探测到的未爆破的雷管个数传输到所述手持设备3，手持设备3自动记录本次未爆破雷管个数；

六、数字标签

所述数字标签可为无线射频芯片、IC卡或其它具有电子信息功能的卡，由上述电子卡绑定相关的工作面地点和参与作业的人员，用于标识爆破工作面地点和人员的到岗情况及人员身份识别。在本发明中包括爆破地点卡7和爆破作业人员身份卡8。

七、手持设备

所述手持设备3可使用掌上电脑或手持数据采集器，具备数据采集、记录的功能，能够以存储芯片、文件、数据库等方式存储数据。如图2所示，其内部软件部分，包括用户登录模块、数字标签读取模块、用户管理模块、用户和爆破地点数字标签的管理模块、爆破的检查项目及过程控制管理模块、检查数据存取模块、数据通讯传输模块。还可以包括控制命令接收模块，哑炮探测数据接收模块，拍照及照片存取管理模块，甲烷、温度和一氧化碳检测及数据管理模块以及发爆器控制起爆模块。

所述手持设备3上装有数字标签读取头6，用来读取数字标签。在本发明中，用于接收所述数据通讯单元下发的数据信息，按照接收到的检查项目信息中所包含的分类信息、过程控制信息及顺序等有规则的运行，同时记录检查过程数据，数据按照下发所接收到的检查项目的顺序存放，格式包含时间、数据记录或检查项目信息本身。并且能够上传采集的各项数据，其实际操作过程如下：

1.读取爆破作业人员身份卡8，如果所述爆破作业人员身份卡8被正确识别，所述手持设备3屏幕上显示爆破作业人员姓名，系统继续运行，否则，系统将继续等待读取到正确的爆破作业人员的数字标签为止，才进行下步操作，如果爆破作业人员取消操作，可以按指定功能键返回初始状态；

2.读取爆破工作面地点卡7，系统进行响应，否则，系统将等待直到识别正确的爆破地点数字标签，进行下步操作，系统指定功能键返回初始状态；

3.按照预先定义的爆破工艺过程系统自动提示手持设备操作者进行操作。

4.爆破地点每次爆破完毕，使用所述哑炮探测装置4，探测未爆破雷管时，手持设备系统自动轮询接收哑炮探测装置发出的数据，并把接收到结果存储于所述手持设备3中。

5.上述3、4检测接收的数值结果，当手持设备3与地面爆破现场监测监控单元建立了通讯连接时，所述数据将自动传输到所述地面爆破现场监测监控单元的电脑屏幕上。

6.爆破过程检查完毕，系统提示完成，然后自动切换到初始界面。作为一种优选实施例，所述手持设备3上有甲烷、一氧化碳和温度探头10，可对爆破工作面的甲烷、一氧化碳、温度，手工或自动进行数据采集，在爆破工艺过程检查项目中，包含甲烷、一氧化碳和温度的检测，当手持设备3根据预先设置的爆破工艺过程，屏幕显示要求操作者要获得当前爆破工作面地点的甲烷、一氧化碳浓度和温度时，集成于手持设备3上的甲烷、一氧化碳和温度探头10，将自动工作检测出当前爆破地点的三者数值，并自动记录到手持设备3中，然后将所检测的数据通过所述井下数据通讯装置2，传送给地面爆破监测监控单元。

作为进一步优选实施例，所述手持设备3可以检测爆破工作面爆破前后防尘、洒水、透水、防火、顶板支护等各项主要数据，通过所述数据通讯装置2传送给地面爆破监测监控单元，地面工作者根据实际情况通过所述数据通讯装置2的交互式系统下达命令，控制井下爆破前后洒水装置洒水。

作为进一步优选实施例，所述手持设备3上包括一控制起爆装置11，当操纵所述控制起爆装置11时，通过有线或无线的方式导通所控制发爆器12上的电路，使发爆器12处于可以起爆的状态；并且当所述手持设备3所记录采集的爆破过程检查数据项无违规操作时，所述控制起爆装置11自身电路自动导通，继而通过有线或无线的方式导通所控制发爆器12上的电路，使发爆器12处于可以起爆的状态。

作为进一步优选实施例，所述手持设备3集成有摄像头9，具有在井下拍照的功能，可以对在煤矿井下参与爆破作业工作的作业人员和工作环境的映像进行拍照，并将所拍摄的图片上传给所述信息管理单元。爆破工艺过程检查项目中包含为特定工作岗位作业人员拍照的项目，以此来保证特殊工作项目工作情况和相关人员的到岗到位情况，具体工作过程如下述：

所述爆破工艺过程检查项目中要求为作业人员拍照，手持设备3操作人员将为其拍照，所拍摄的照片连同检查项目数据一起存储于手持设备3中，作为爆破工艺过程检查的一部分，并通过井下数据通讯装置2上传给所述信息管理单元。

虽然本发明是具体结合优选实施例示出和说明的，但熟悉该技术领域的人员可以理解，其中无论在形式上还是在细节上都可以作出各种改变，这并不背离本发明的精神实质和专利保护范围。

Claims (8)

1.一种矿山智能爆破管理系统，包括信息管理单元、信息发布单元、地面爆破现场监测监控单元、数据通讯系统、手持设备(3)、数字标签、哑炮探测装置(4)，其特征在于：所述数据通讯系统中的数据通讯装置(2)分两部分，分别设置在电脑(1)一端和井下，以井下电话线或井下通讯电缆为传输介质进行信息通讯，所述地面爆破现场监测监控单元通过设置在煤矿井下的数据通讯装置(2)与手持设备(3)通讯，自动实时获取所述手持设备(3)采集记录的各项数据，并在计算机屏幕上显示，而且可以通过交互式系统，把文字指令下达到井下所述手持设备(3)的屏幕上，做出临时或特定的命令。

2.如权利要求1所述的矿山智能爆破管理系统，其特征在于所述数据通讯系统包括数据通讯单元与所述数据通讯装置(2)，数据通讯单元将所述信息管理单元的信息下发至手持设备(3)；接收手持设备(3)中所设置检查程序记录的数据，通过接收过程对所上传数据进行动态分析或者传输完毕后进行后期分析，形成计算机可用的具有一定格式的数据记录、报表、图表或者状态分析图等管理信息。

3.如权利要求2所述的矿山智能爆破管理系统，其特征在于所述数据通讯单元对所检测的爆破工作面的甲烷、一氧化碳、温度等数据创建历史趋势状态图和相应检测报表，以及对爆破工作面爆破前后防尘洒水、透水、防火、顶板支护各项主要检测数据进行处理和管理，并创建相应的检测报表。

4.如权利要求1所述的矿山智能爆破管理系统，其特征在于所述手持设备(3)为掌上电脑或手持数据采集器，其上集成有摄像头(9)，在煤矿井下拍摄参与爆破作业的作业人员和工作环境的映像，并将所拍摄的图片上传给所述信息管理单元。

5.如权利要求1所述的矿山智能爆破管理系统，其特征在于所述手持设备(3)其上还可以集成有甲烷、一氧化碳和温度探头(10)，检测爆破工作面的甲烷、一氧化碳和温度，对爆破工作面爆破前后防尘、洒水、透水、防火、顶板支护等各项主要数据进行检测，并将上述检测数据通过设置在矿山井下的数据通讯装置(2)上传给数据通讯单元。

6.如权利要求1所述的矿山智能爆破管理系统，其特征在于所述手持设备(3)上包括一控制起爆装置(11)，当操纵所述控制起爆装置(11)时，通过有线或无线的方式导通所控制的发爆器(12)上的电路，使其处于可以起爆的状态；并且当所述手持设备(3)所记录采集的爆破过程检查数据项无违规操作时，所述控制起爆装置(11)自身电路自动导通，继而通过有线或无线的方式导通所控制的发爆器(12)上的电路，使发爆器(12)处于可以起爆的状态。

7.如权利要求1所述的矿山智能爆破管理系统，其特征在于所述哑炮探测装置(4)对爆破工作面哑炮即未爆雷管进行探测，并将哑炮个数上传给所述手持设备(3)。

8.如权利要求1所述的矿山智能爆破管理系统，其特征在于所述手持设备(3)接收所述数据通讯单元下发的数据信息，按照接收到的检查项目信息中所包含的分类信息、过程控制信息及顺序等有规则的运行，同时记录检查过程数据，数据按照下发所接收到的检查项目的顺序存放，格式包含时间、数据记录或检查项目信息本身。

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