CN106289371A - 水下爆破安全测定装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种水下爆破安全测定装置与方法，涉及水下爆破工程领域。该水下爆破安全测定装置与方法在初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子时，可利用高程差因子对第一传播介质参数和第二传播介质参数进行修正，在根据实际初始化后的第一传播介质参数、第二传播介质参数、高程差因子、实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数计算实际待测质点振速参数时，极大地减小了计算所得的实际待测质点振速参数与实际的待测质点振速参数的误差，因此当利用计算所得的实际待测质点参数与标准安全振速参数范围进行比对时，所输出的结果信息更为可靠实用。

Description

水下爆破安全测定装置与方法

技术领域

本发明涉及水下爆破工程领域，具体而言，涉及一种水下爆破安全测定装置与方法。

背景技术

在进行水下爆破的施工过程中，水下爆破的地震效应是由水底部传导到陆地的，但由于爆炸形成水中冲击波的原因，会对水底振动产生一定的影响。水下爆破作用下的结构振动效应，比陆地上岩土爆破对地质结构的影响更加复杂，一般由低频和高频波共同作用，其主要特征是，振动频带宽、高频丰富、振动大。在进行钻孔爆破作业时，爆炸所述产生的巨大能量都作用于周围的岩石上，炸药在岩体中产生的冲击波在底层的传播能量形成地震波，地震波能量巨大，传播距离远，对周围的建筑物的破坏性非常强。因此，为了避免对爆源周围的建筑物被地震波毁坏，清晰地了解位于目标建筑物的地震波的质点的振动速度是否会对目标建筑物造成影响尤为重要。

现有技术中，在进行爆破监测时，爆破测振仪无法安放在水下基岩表面，而是安放在岸边或桥墩上，这就导致了高程差的存在，地震波从水中传播到岩层内时，部分地震波会发生反射，并反射会水中，导致爆破测振仪对质点的振动速度的检振动速度(cm/s)测量存在很大的误差。在实际测量时，根据测定的多组V、Q、R利用萨道夫斯基公式对第一传播介质参数K和第二传播介质参数α进行初始化，Q为装药量(Kg)；R为测点至爆源的距离(m)；当再次进行爆破时，即可利用Q、R、K、α这些参数通过公式对V进行计算，即可得到实际爆破时的质点振动速度。由于爆破测振仪测定的质点振动速度与实际的质点振动速度有误差，K和α的实际值存在一定的误差，从而导致利用对目标建筑物所在地是否安全的判断有误差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种水下爆破安全测定装置与方法。

第一方面，本发明实施例提供的一种水下爆破安全测定装置，包括：

参数初始化单元，用于初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子；

参数获得单元，用于获得实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数，所述实际爆心距参数为实际待测质点到爆源的直线距离，所述实际高程差参数为实际待测质点所在的水平面到爆心所在的水平面之间的垂直距离；

实际待测质点振速计算单元，用于根据所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数、所述高程差因子、所述实际装药量参数、所述实际爆心距参数以及所述实际高程差参数计算出实际待测质点振速参数；

结果信息输出单元，若所述实际待测质点振速参数大于预设的标准安全振速参数范围，则输出不安全的结果信息，若所述实际待测质点振速参数不超过所述标准安全振速参数范围，则输出安全的结果信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种水下爆破安全测定方法，包括：

所述方法包括：

初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子；

参数获得单元，获得实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数，所述实际爆心距参数为实际待测质点到爆源的直线距离，所述实际高程差参数为实际待测质点所在的水平面到爆心所在的水平面之间的垂直距离；

根据所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数、所述高程差因子、所述实际装药量参数、所述实际爆心距参数以及所述实际高程差参数计算出实际待测质点振速参数；

若所述实际待测质点振速参数大于预设的标准安全振速参数范围，则输出不安全的结果信息，若所述实际待测质点振速参数不超过所述标准安全振速参数范围，则输出安全的结果信息。

与现有技术相比，本发明的提供的一种水下爆破安全测定装置与方法，在初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子时，可利用高程差因子对第一传播介质参数和第二传播介质参数进行修正，在根据实际初始化后的第一传播介质参数、第二传播介质参数、高程差因子、实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数计算实际待测质点振速参数时，极大地减小了计算所得的实际待测质点振速参数与实际的待测质点振速参数的误差，因此当利用计算所得的实际待测质点参数与标准安全振速参数范围进行比对时，所输出的结果信息更为可靠实用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明较佳实施例提供的水下爆破安全测定装置的功能模块示意图；

图2本发明较佳实施例提供的水下爆破安全测定方法的流程图；

图3是本发明水下爆破安全测定装置的功能单元示意图。

主要元件符号说明：存储器101，存储控制器102，处理器103，外设接口104，输入输出单元105，音频单元106，显示单元107，水下爆破安全测定装置300，本地终端100。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，是本发明提供的水下爆破安全测定装置300的功能模块示意图。安装有该水下爆破安全测定装置300的本地终端100包括存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、输入输出单元105、音频单元106、显示单元107。

所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、输入输出单元105、音频单元106、显示单元107各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述水下爆破安全测定装置300包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述本地终端100设备的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如所述水下爆破安全测定装置300包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。

处理器103可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器103，包括中央处理器103(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器103(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器103(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器103可以是微处理器103或者该处理器103也可以是任何常规的处理器103等。

所述外设接口104将各种输入/输入装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

输入输出单元105用于提供给用户输入数据实现用户与本地终端100的交互。所述输入输出单元105可以是，但不限于，鼠标和键盘等。音频单元106向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。

显示单元107在所述本地终端100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，显示单元107可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器103进行计算和处理。

请参阅图2，是本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水下爆破安全测定装置300的方法的流程图。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。所述水下爆破安全测定装置300的方法包括：

步骤S201：初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子。

其中，所述步骤S201可通过以下两种方式实现：

第一种，利用修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过线性回归分析法初始化所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子。所述线性回归分析法包括：将修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β变形为V2＝KPRαPHβ，其中PR为距离比例药量，PR＝Q21/3/R2，PH2为高程比例药量，PH2＝Q21/3/|H2|，对算式V2＝KPRαPH2β进行线性化处理，并采用最小二乘法原理进行线性回归分析。计算步骤如下：对该方程两边取对数得到方程lnV2＝lnK+αlnPR2+βlnPH2，设y＝lnV2，x1＝lnPR2，x2＝lnPH2，a1＝α，a2＝β，a0＝lnK，则lnV2＝lnK+αlnPR2+βlnPH2可改写为y＝a₀+a₁x₁+a₂x₂+b。假设进行n次爆破实验，得到多组模拟装药量参数、模拟爆心距参数以及模拟高程差参数，并分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数带入该方程得到方程组：

y₁＝a₀+a₁x₁₁+a₂x₁₂+b₁

y₂＝a₀+a₁x₂₁+a₂x₂₂+b₂

…

y_n＝a₀+a₁x_n1+a₂x_n2+b_n

将该方程组写成矩阵形式，得到一个矩阵方程组：

$\left.\begin{array}{c}Y=XA+B\\ B~N(0,{\mathrm{\σ}}^2{I}_n)\end{array}\right\}$

该方程式中，

根据最小二乘估计原理，就是找A的估计值使得离差平方和Qe2取极小值：

$Q_e^2=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(y_i-{\hat{a}}_0-{\hat{a}}_1{x}_{i1}-{\hat{a}}_2{x}_{i2}-\hat{b})$

根据微积分中求极值的方法，满足以下方程组：

$\left.\begin{array}{c}\frac{\∂Q_e^2}{\∂a_1}{|}_{a_1={\hat{a}}_1}=-2\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{x}_{i1}(y_1-{\hat{a}}_1{x}_{i1}-{\hat{a}}_2{x}_{i2}-\hat{b})=0\\ \frac{\∂Q_e^2}{\∂a_2}{|}_{a_2={\hat{a}}_2}=-2\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{x}_{i2}(y_1-{\hat{a}}_1{x}_{i1}-{\hat{a}}_2{x}_{i2}-\hat{b})=0\\ \frac{\∂Q_e^2}{\∂b}{|}_{b=\hat{b}}=-2\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(y_1-{\hat{a}}_1{x}_{i1}-{\hat{a}}_2{x}_{i2}-\hat{b})=0\end{array}\right\}$

整理以上方程组，得出一个新的矩阵方程组：

$X^{\′}(Y-X\hat{A})=0$

若X为列满秩时，A的最小二乘估计为：

$\hat{A}={\left(X^{\′}X\right)}^{-1}{X}^{\′}Y=\left(\begin{array}{c}{\hat{a}}_0\\ {\hat{a}}_1\\ {\hat{a}}_2\end{array}\right)$

通过变量替换对矩阵方程组求解，即可计算出第一传播介质参数第二传播介质参数高程差因子

其中，V2为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，R2为模拟爆心距参数，H2为第二待测质点到爆源的模拟高程差参数。

第二种：利用修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过非线性回归分析法建立所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子的计算模型。所述非线性回归分析法包括：分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β，并对得到的所有方程组进行求和得到算式其中PRi为距离比例药量，PRi＝Q21/3/Ri，PHi为高程比例药量，PHi＝Q21/3/|Hi|，i为每组参数的序号，其中i为大于0的整数，M2为非线性残差平方和，以非线性残差平方和M2为拟合准则，直接对修正公式进行非线性回归分析，根据多元微积分的极值定理，分别对α、β、K求偏导，

通过算式

即：

$\left.\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}2(V_i-\hat{K}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}}){{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}}=0\\ \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}2(V_i-\hat{K}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}})\hat{K}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}}{\mathrm{ln\ρ}}_{Ri}=0\\ \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}2(V_i-\hat{K}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}})\hat{K}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}}{\mathrm{ln\ρ}}_{Hi}=0\end{array}\right\}$

经整理可得到如下方程组：

$\left.\begin{array}{c}{f}_1=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{V}_i{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}}-\hat{K}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{2\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{2\widehat{\mathrm{\β}}}=0\\ f_2=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{V}_i{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}}{\mathrm{ln\ρ}}_{Ri}-\hat{K}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{2\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{2\widehat{\mathrm{\β}}}{\mathrm{ln\ρ}}_{Ri}=0\\ f_3=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{V}_i{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{\widehat{\mathrm{\β}}}{\mathrm{ln\ρ}}_{Hi}-\hat{K}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{{\mathrm{\ρ}}_{Ri}}^{2\widehat{\mathrm{\α}}}{{\mathrm{\ρ}}_{Hi}}^{2\widehat{\mathrm{\β}}}{\mathrm{ln\ρ}}_{Hi}=0\end{array}\right\}$

该方程组为最小二乘法估计的正规方程组，利用牛顿迭代法对该方程组求解得到第一传播介质参数K、第二传播介质参数α以及高程差因子β。具体方法为：

设该最小二乘法估计的正规方程组的解，x,f₁,f₂,f₃∈C⁰[0(x^*,δ)]，x^(k)∈0(x^*,δ)且存在一阶偏导数。其中，将该最小二乘法估计的正规方程组进行Taylor展开，并取一阶精度，得到方程式：

$\left.\begin{array}{c}{F}_1=f_1\left(x^{\left(k\right)}\right)+\frac{\∂f_1}{\∂\widehat{\mathrm{\α}}}(\widehat{\mathrm{\α}}-{\widehat{\mathrm{\α}}}^{\left(k\right)})+\frac{\∂f_1}{\∂\widehat{\mathrm{\β}}}(\widehat{\mathrm{\β}}-{\widehat{\mathrm{\β}}}^{\left(k\right)})+\frac{\∂f_1}{\∂\hat{K}}(\hat{K}-{\hat{K}}^{\left(k\right)})=0\\ F_2=f_2\left(x^{\left(k\right)}\right)+\frac{\∂f_2}{\∂\widehat{\mathrm{\α}}}(\widehat{\mathrm{\α}}-{\widehat{\mathrm{\α}}}^{\left(k\right)})+\frac{\∂f_2}{\∂\widehat{\mathrm{\β}}}(\widehat{\mathrm{\β}}-{\widehat{\mathrm{\β}}}^{\left(k\right)})+\frac{\∂f_2}{\∂\hat{K}}(\hat{K}-{\hat{K}}^{\left(k\right)})=0\\ F_3=f_3\left(x^{\left(k\right)}\right)+\frac{\∂f_3}{\∂\widehat{\mathrm{\α}}}(\widehat{\mathrm{\α}}-{\widehat{\mathrm{\α}}}^{\left(k\right)})+\frac{\∂f_3}{\∂\widehat{\mathrm{\β}}}(\widehat{\mathrm{\β}}-{\widehat{\mathrm{\β}}}^{\left(k\right)})+\frac{\∂f_3}{\∂\hat{K}}(\hat{K}-{\hat{K}}^{\left(k\right)})=0\end{array}\right\}$

对该方程式进行求解即可得到第一传播介质参数K、第二传播介质参数α以及高程差因子β，其中，Vi为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，Ri为模拟爆心距参数，Hi为待测质点到爆源的模拟高程差参数。

在本实施例中，经过多次爆破的实验，通过利用爆破振动测试仪进行现场监测，获得6组不同药量、不同距离和高程钻孔水下爆破特性的振动数据，监测数据如表1所示。

表1

利用表1中的6组监测数据，分别采用上述线性回归分析法与非线性回归分析法，以求出待定系数K、α、β，如表2所示。

分析方法	K	α	β	残差平方和(M2)
					线性回归分析	269.616	1.688	0.048	13.329
非线性回归分析	225.534	1.660	-0.202	3.184

表2

由表2可知，非线性回归残差平方和小于线性回归残差平方和，说明在利用非线性回归分析法得出的K、α、β的精度更高。线性回归分析法的得到的高程差因子β仅为0.048。然而，非线性回归分析法得到的高程差因子β为-0.202，根据式β为负值说明水下爆破中爆源与监测点处的高程差对振速有放大作用。因此，采用非线性回归分析方法研究水下爆破振动衰减规律，更符合现场实际，利用非线性回归分析法初始化K、α、β的结果为：K＝225.534，α＝1.660，β＝-0.202。综上，当在实际进行爆破设计及振动安全速度计算时，采用如下公式：

V2＝225.534(Q21/3/R2)1.660(Q21/3/|H2|)-0.202

步骤S202：获得实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数，所述实际爆心距参数为实际待测质点到爆源的直线距离，所述实际高程差参数为实际待测质点所在的水平面到爆心所在的水平面之间的垂直距离，所述实际装药量参数为药包的多个炮孔的装药量的总和。

步骤S203：根据所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数、所述高程差因子、所述实际装药量参数、所述实际爆心距参数以及所述实际高程差参数计算出实际待测质点振速参数。

其中，步骤S203可通过以下方式实现，该方式为根据修正的萨道夫斯基公式V1＝K(Q11/3/R1)α(Q11/3/|H1|)β计算出实际待测质点振速参数，其中V1为实际待测质点振速参数，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q1为实际装药量参数，R1为实际爆心距参数，H1为实际待测质点到爆源的实际高程差参数。

实际装药量参数计算Q1通过算式Q1＝n×q0×a×b×h1求得，其中，n为炮孔的个数，q0为水下钻爆单耗值，a为相邻两个炮孔之间的孔距，b为相邻两排炮孔之间的排距，h1为钻孔深度。水下钻爆单耗值q0通过算式q0＝q1+0.01h2+0.02h3+0.03h4获得，其中，q1为基本单耗，h2为水深深度，h3为覆盖层深度，h4为梯段高度。

步骤S204：获得爆破条件参数。

该爆破条件参数是指实际待测质点所在位置的建筑类型，例如，土窑洞、土培房、毛石房屋、砖房、钢筋混凝土结构房屋等等。

步骤S205：根据所述爆破条件参数调用与该爆破条件参数对应的预存储的标准安全振速参数范围。

每种爆破条件参数均对应有一个标准安全振速参数范围，如表3所示。

表3

步骤S206：判断所述实际待测质点振速参数是否大于所述标准安全振速参数范围，如果是，则执行步骤207，如果否，则执行步骤208。

步骤S207：输出不安全的结果信息。

步骤S208：输出安全的结果信息。

例如，输入的爆破条件参数是土窑洞，则与土窑洞对应的标准安全振速参数范围为0.5m/s～1.0m/s，判断到实际待测质点振速参数大于1.0m/s时，则输出不安全的结果信息，当判断到实际待测质点振速参数小于等于1.0m/s时，则输出安全的结果信息。

另外还可以根据表3提供的数据对爆破振动安全距离进行计算，爆破振动安全距离公式如下：

R安全＝(K/V安全)1/αQ21/β

其中，R安全为爆破振动安全距离，V安全为标准安全振速参数范围。

本发明实施例的提供的一种水下爆破安全测定方法，在初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子时，可利用高程差因子对第一传播介质参数和第二传播介质参数进行修正，在根据实际初始化后的第一传播介质参数、第二传播介质参数、高程差因子、实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数计算实际待测质点振速参数时，极大地减小了计算所得的实际待测质点振速参数与实际的待测质点振速参数的误差，因此当利用计算所得的实际待测质点参数与标准安全振速参数范围进行比对时，所输出的结果信息更为可靠实用。

请参阅图3，是本发明较佳实施例提供的图1所示的水下爆破安全测定装置300的功能单元示意图。需要说明的是，本实施例所提供的水下爆破安全测定装置300，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。所述水下爆破安全测定装置300包括：

参数初始化单元301，用于初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子。

本实施例中，作为一种实施方式，参数初始化单元301用于通过修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过线性回归分析法初始化所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子；所述线性回归分析法包括：将修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β变形为V2＝KPRαPHβ，其中PR为距离比例药量，PR＝Q21/3/R2，PH2为高程比例药量，PH2＝Q21/3/|H2|，对算式V2＝KPRαPH2β进行线性化处理，并对该方程两边取对数，并分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数带入该方程得到一个矩阵方程组，对所述矩阵方程组求解得到所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子，其中，V2为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，R2为模拟爆心距参数，H2为第二待测质点到爆源的模拟高程差参数。

本实施例中，作为另外一种实施方式，参数初始化单元301用于通过修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过非线性回归分析法初始化所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子；所述非线性回归分析法包括：分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数带入修正的萨道夫斯基公式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β，并对得到的所有方程组进行求和得到算式其中PRi为距离比例药量，PRi＝Q21/3/Ri，PHi为高程比例药量，PHi＝Q21/3/|Hi|，i为每组参数的序号，其中i为大于0的整数，M2为非线性残差平方和，对算式分别对K、α、β偏导得到一个方程组，利用牛顿迭代法对该方程组求解得到第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及高程差因子，其中，Vi为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，Ri为模拟爆心距参数，Hi为待测质点到爆源的模拟高程差参数。

水下钻爆单耗值计算单元302，用于通过算式q0＝q1+0.01h2+0.02h3+0.03h4获得水下钻爆单耗值，其中，q1为基本单耗，h2为水深深度，h3为覆盖层深度，h4为梯段高度。

实际装药量参数计算单元303，用于通过算式Q1＝n×q0×a×b×h1求得实际装药量参数，其中，n为炮孔的个数，q0为水下钻爆单耗值，a为相邻两个炮孔之间的孔距，b为相邻两排炮孔之间的排距，h1为钻孔深度，Q1实际装药量参数。

参数获得单元304，用于获得实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数，所述实际爆心距参数为实际待测质点到爆源的直线距离，所述实际高程差参数为实际待测质点所在的水平面到爆心所在的水平面之间的垂直距离。

实际待测质点振速计算单元305，用于根据所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数、所述高程差因子、所述实际装药量参数、所述实际爆心距参数以及所述实际高程差参数计算出实际待测质点振速参数。

优选地，实际待测质点振速计算单元305用于根据修正的萨道夫斯基公式V1＝K(Q11/3/R1)α(Q11/3/|H1|)β计算出实际待测质点振速参数，其中V1为实际待测质点振速参数，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q1为实际装药量参数，R1为实际爆心距参数，H1为实际待测质点到爆源的实际高程差参数。

爆破条件参数获得单元306，用于获得爆破条件参数。

标准安全振速参数范围调用单元307，用于根据所述爆破条件参数调用与该爆破条件参数对应的预存储的标准安全振速参数范围。

判断单元308，用于判断所述实际待测质点振速参数是否大于所述标准安全振速参数范围。

结果信息输出单元309，若所述实际待测质点振速参数大于预设的标准安全振速参数范围，则输出不安全的结果信息，若所述实际待测质点振速参数不超过所述标准安全振速参数范围，则输出安全的结果信息。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水下爆破安全测定装置，其特征在于，所述装置包括：

参数初始化单元，用于初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子；

参数获得单元，用于获得实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数，所述实际爆心距参数为实际待测质点到爆源的直线距离，所述实际高程差参数为实际待测质点所在的水平面到爆心所在的水平面之间的垂直距离；

实际待测质点振速计算单元，用于根据所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数、所述高程差因子、所述实际装药量参数、所述实际爆心距参数以及所述实际高程差参数计算出实际待测质点振速参数；

结果信息输出单元，若所述实际待测质点振速参数大于预设的标准安全振速参数范围，则输出不安全的结果信息，若所述实际待测质点振速参数不超过所述标准安全振速参数范围，则输出安全的结果信息。

2.根据权利要求1所述的水下爆破安全测定装置，其特征在于，所述实际待测质点振速计算单元用于根据算式V1＝K(Q11/3/R1)α(Q11/3/|H1|)β计算出实际待测质点振速参数，其中V1为实际待测质点振速参数，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q1为实际装药量参数，R1为实际爆心距参数，H1为实际待测质点到爆源的实际高程差参数。

3.根据权利要求1所述的水下爆破安全测定装置，其特征在于，所述参数初始化单元用于通过算式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过线性回归分析法初始化所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子；所述线性回归分析法包括：将所述算式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β变形为V2＝KPRαPHβ，其中PR为距离比例药量，PR＝Q21/3/R2，PH2为高程比例药量，PH2＝Q21/3/|H2|，对算式V2＝KPRαPH2β进行线性化处理，并对该方程两边取对数，并分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数带入该方程得到一个矩阵方程组，对所述矩阵方程组求解得到所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子，其中，V2为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，R2为模拟爆心距参数，H2为第二待测质点到爆源的模拟高程差参数。

4.根据权利要求1所述的水下爆破安全测定装置，其特征在于，所述参数初始化单元用于通过算式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过非线性回归分析法初始化所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子；所述非线性回归分析法包括：分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数带入方程V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β，并对得到的所有方程组进行求和得到算式其中PRi为距离比例药量，PRi＝Q21/3/Ri，PHi为高程比例药量，PHi＝Q21/3/|Hi|，i为每组参数的序号，其中i为大于0的整数，M2为非线性残差平方和，对算式分别对K、α、β偏导得到一个方程组，利用牛顿迭代法对该方程组求解得到第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及高程差因子，其中，Vi为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，Ri为模拟爆心距参数，Hi为待测质点到爆源的模拟高程差参数。

5.根据权利要求1所述的水下爆破安全测定装置，其特征在于，所述装置还包括实际装药量参数计算单元，所述实际装药量参数计算单元用于通过算式Q1＝n×q0×a×b×h1求得实际装药量参数，其中，n为炮孔的个数，q0为水下钻爆单耗值，a为相邻两个炮孔之间的孔距，b为相邻两排炮孔之间的排距，h1为钻孔深度，Q1实际装药量参数。

6.根据权利要求1所述的水下爆破安全测定装置，其特征在于，所述装置还包括爆破条件参数获得单元，用于获得爆破条件参数；

标准安全振速参数范围调用单元，用于根据所述爆破条件参数调用与该爆破条件参数对应的预存储的标准安全振速参数范围；

判断单元，用于判断所述实际待测质点振速参数是否大于所述标准安全振速参数范围。

7.一种水下爆破安全测定方法，其特征在于，所述方法包括：

初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子；

获得实际装药量参数、实际爆心距参数以及实际高程差参数，所述实际爆心距参数为实际待测质点到爆源的直线距离，所述实际高程差参数为实际待测质点所在的水平面到爆心所在的水平面之间的垂直距离；

根据所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数、所述高程差因子、所述实际装药量参数、所述实际爆心距参数以及所述实际高程差参数计算出实际待测质点振速参数；

若所述实际待测质点振速参数大于预设的标准安全振速参数范围，则输出不安全的结果信息，若所述实际待测质点振速参数不超过所述标准安全振速参数范围，则输出安全的结果信息。

8.根据权利要求7所述的水下爆破安全测定方法，其特征在于，所述根据所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数、所述高程差因子、所述实际装药量参数、所述实际爆心距参数以及所述实际高程差参数计算出实际待测质点振速参数，包括：

根据算式V1＝K(Q11/3/R1)α(Q11/3/|H1|)β计算出实际待测质点振速参数，其中V1为实际待测质点振速参数，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q1为实际装药量参数，R1为实际爆心距参数，H1为实际待测质点到爆源的实际高程差参数。

9.根据权利要求7所述的水下爆破安全测定方法，其特征在于，所述初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子，包括：

通过算式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过线性回归分析法初始化所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子；所述线性回归分析法包括：将所述算式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β变形为V2＝KPRαPHβ，其中PR为距离比例药量，PR＝Q21/3/R2，PH2为高程比例药量，PH2＝Q21/3/|H2|，对算式V2＝KPRαPH2β进行线性化处理，并对该方程两边取对数，并分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数带入该方程得到一个矩阵方程组，对所述矩阵方程组求解得到所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子，其中，V2为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，R2为模拟爆心距参数，H2为第二待测质点到爆源的模拟高程差参数。

10.根据权利要求7所述的水下爆破安全测定方法，其特征在于，所述初始化第一传播介质参数、第二传播介质参数以及高程差因子，包括：

通过算式V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β通过非线性回归分析法建立所述第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及所述高程差因子的计算模型；所述非线性回归分析法包括：分别将多组所述模拟装药量参数、所述模拟爆心距参数以及所述模拟高程差参数带入方程V2＝K(Q21/3/R2)α(Q21/3/|H2|)β，并对得到的所有方程组进行求和得到算式其中PRi为距离比例药量，PRi＝Q21/3/Ri，PHi为高程比例药量，PHi＝Q21/3/|Hi|，i为每组参数的序号，其中i为大于0的整数，M2为非线性残差平方和，对算式分别对K、α、β求偏导得到一个方程组，利用牛顿迭代法对该方程组求解得到第一传播介质参数、所述第二传播介质参数以及高程差因子，其中，Vi为第二待测质点的振动速度，K为第一传播介质参数，α为第二传播介质参数，β为高程差因子，Q2为模拟装药量参数，Ri为模拟爆心距参数，Hi为待测质点到爆源的模拟高程差参数。