CN109405686A - 一种水电工程智能钻爆系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水电工程智能钻爆系统及方法，它包括保护外箱，所述保护外箱的底部安装有可拆卸滚轮，所述保护外箱的内部安装有中央处理器，所述中央处理器上连接有卫星定位传输及测量装置；所述中央处理器上连接有信号接收及发送装置，所述信号接收及发送装置上连接有天线，所述中央处理器上连接有多个数据传输接口，所述中央处理器上连接有激光扫描装置，所述激光扫描装置上设置有扫描孔口。系统性的从利用大数据进行爆破智能设计，过程自动化数据收集与分析，到最终形成爆破设计优化方案，实现了智能化、自动化、精确化指导施工的目的。

Description

一种水电工程智能钻爆系统及方法

技术领域

本发明涉及水电钻爆技术领域，具体是一种水电工程智能钻爆系统及方法。

背景技术

钻爆法因其对各种断面的隧道适用性强、掘进快、成本低等特点而广泛应用于隧道施工中，目前钻孔、装药等环节也都是朝着自动化、机械化的方向发展，但是缺乏智能化、系统化，主要体现在目前还没有一种系统将爆破设计、钻爆施工、质量评定和爆破设计优化等全过程贯穿，并在各个环节实现智能化、自动化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水电工程智能钻爆系统及方法，该系统涉及爆破设计、钻爆施工、爆破振动监测、爆破质量评定和爆破设计优化等钻爆施工全过程，将卫星定位测量系统、激光投影装置和信号接发装置引入，系统性的从利用大数据进行爆破智能设计，过程自动化数据收集与分析，到最终形成爆破设计优化方案，实现了智能化、自动化、精确化指导施工的目的。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种水电工程智能钻爆系统，它包括保护外箱，所述保护外箱的底部安装有可拆卸滚轮，所述保护外箱的内部安装有中央处理器，所述中央处理器上连接有卫星定位传输及测量装置；所述中央处理器上连接有信号接收及发送装置，所述信号接收及发送装置上连接有天线，所述中央处理器上连接有多个数据传输接口，所述中央处理器上连接有激光扫描装置，所述激光扫描装置上设置有扫描孔口。

所述保护外箱的底部固定安装有固定装置。

采用任意一项所述的水电工程智能钻爆系统的钻爆方法，它包括以下步骤：

Step1：将此系统以车载或拖拽运输方式，运输至开挖面附近定位；

Step2：再通过卫星定位传输及测量装置结合光学或激光精确测量方式，将卫星定位的测量基准引入洞内后，对系统定位点和当前开挖断面进行精确定位和实际尺寸扫描；

Step3：通过系统进行具体爆破方案设计；

Step4：根据Step3中爆破设计得出的爆破点位，通过激光投影方式精确投射在洞内准备爆破、开挖的断面上；同时将钻孔的位置、数量、孔深信息和参数传输给钻爆设备，用以指导钻爆施工，引导钻爆设备进行精确的钻孔、装药施工；

Step5：爆破过程中，通过开挖断面设置的特种检测仪器和感应装置，与爆破过程振动监测设备之间通过云传输实现数据共享，对爆破衰减规律进行分析，对爆破效果进行实时测量，同步传输给系统主机进行分析；

Step6：爆破完成后，通过激光扫描装置对全洞面进行扫描，获取平整度、残孔率、损伤度相关信息，并与原设计进行对比分析，后经系统内置分析系统处理，提出爆破效果评价；

Step7：根据Step6中的效果评价，进一步修正爆破数据，进而对爆破设计优化，通过不断的迭代、优化，确保了爆破设计越来越优化、精确，达到精确爆破的目的。

所述Step3的具体方法为，在系统内置系统运算程序，根据理论计算公式、其他工程隧洞开挖海量的经验数据，结合开挖隧洞各部位的岩性、埋深、物探数据、开挖断面形状和面积、开挖进尺、爆破后粒径要求，再自动进行计算，形成隧洞三维整体爆破设计和精确到当前开挖断面的具体爆破设计；最后精确确定当前断面最优化的钻爆孔数量、位置、孔深、装药量、爆破顺序和孔间延时时间参数。

所述Step4中钻爆设备包括多臂台车和手风钻。

本发明有如下有益效果：

1、智能化。该系统内置中央处理器，具备运算和分析能力，首先利用大数据实现爆破设计，再通过过程中爆破振动监测数据收集和爆破完成后对爆破成果的激光扫描数据收集，经系统分析优化调整爆破设计，为下一步施工做指导。

2、自动化。自动化贯穿该系统工作的各个环节，包括初始爆破设计参数的确定到完成爆破施工后爆破设计的迭代优化，均实现了自动化处理。初始爆破设计参数确定后，一方面将孔位信息投影至掌子面，另外一方面将钻爆信息传输至相关设备，实现自动指导施工的目的。同时，过程中，与爆破振动监测设备之间实现自动数据共享，在爆破施工完成后，对爆破成果进行扫描数据收集，分析产生优化成果，都是自动化完成。

3、精确化。精确化主要体现在三方面，首先相比传统的依赖经验法或类比法，本系统是通过大数据并结合项目实际数据实现爆破设计参数的精确化，第二是相比传统的测量定位中心孔后，借用测量仪器人工标示孔位的方式，本系统通过引入卫星定位测量系统和激光投影对钻孔孔位的精确化定位。第三是通过爆破质量的评定和过程振动监测数据处理，最终实现爆破设计动态优化，为下一步提供更精确的设计参数。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的系统结构图。

图2为本发明的工作原理图。

图中：1中央处理器；2卫星定位传输及测量装置；3信号接收及发送装置；4天线；5激光扫描装置；6扫描孔口；7可拆卸滚轮；8固定装置；9数据传输接口；10保护外箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-2，一种水电工程智能钻爆系统，它包括保护外箱10，所述保护外箱10的底部安装有可拆卸滚轮7，所述保护外箱10的内部安装有中央处理器1，所述中央处理器1上连接有卫星定位传输及测量装置2；所述中央处理器1上连接有信号接收及发送装置3，所述信号接收及发送装置3上连接有天线4，所述中央处理器1上连接有多个数据传输接口9，所述中央处理器1上连接有激光扫描装置5，所述激光扫描装置5上设置有扫描孔口6。通过采用上述智能钻爆系统，能够用于水电施工过程中，配合其他钻爆设备实现自动化的钻爆施工过程，进而大大的提高了钻爆施工的自动化过程，提高了施工效率和质量。

其在工作过程中，通过卫星定位传输及测量装置2能够对施工的位置进行精确的定位和测量，而且通过中央处理器1能够进行数据分析，并通过信号接收及发送装置3将处理结构通过无线或有线的方式传递给钻爆施工设备，以直到钻爆施工设备实现自动化的钻爆施工作业。当其中一个断面的钻爆施工完成之后，通过激光扫描装置5能够对隧洞的断面进行扫描，并将扫描数据重新传输给中央处理器1，再对钻爆数据进行优化，以指导下一个断面的施工，进而保证了钻爆施工的质量。

进一步的，所述保护外箱10的底部固定安装有固定装置8。通过上述的固定装置8能够对整个装置进行固定。

实施例2：

采用所述的水电工程智能钻爆系统的钻爆方法，它包括以下步骤：

Step1：将此系统以车载或拖拽运输方式，运输至开挖面附近定位；

Step2：再通过卫星定位传输及测量装置2结合光学或激光精确测量方式，将卫星定位的测量基准引入洞内后，对系统定位点和当前开挖断面进行精确定位和实际尺寸扫描；

Step3：通过系统进行具体爆破方案设计；

Step4：根据Step3中爆破设计得出的爆破点位通过激光投影方式精确投射在洞内准备爆破、开挖的断面上；同时将钻孔的位置、数量、孔深信息和参数传输给钻爆设备，用以指导钻爆施工，引导钻爆设备进行精确的钻孔、装药施工；

Step5：爆破过程中，通过开挖断面设置的特种检测仪器和感应装置，与爆破过程振动监测设备之间通过云传输实现数据共享，对爆破衰减规律进行分析，对爆破效果进行实时测量，同步传输给系统主机进行分析；

Step6：爆破完成后，通过激光扫描装置5对全洞面进行扫描，获取平整度、残孔率、损伤度相关信息，并与原设计进行对比分析，后经系统内置分析系统处理，提出爆破效果评价；

Step7：更具Step6中的效果评价，进一步修正爆破数据，进而对爆破设计优化，通过不断的迭代、优化，确保了爆破设计越来越优化、精确，达到精确爆破的目的。

所述Step3的具体方法为，在系统内置系统运算程序，根据理论计算公式、其他工程隧洞开挖海量的经验数据，结合开挖隧洞各部位的岩性、埋深、物探数据、开挖断面形状和面积、开挖进尺、爆破后粒径要求，再自动进行计算，形成隧洞三维整体爆破设计和精确到当前开挖断面的具体爆破设计；最后精确确定当前断面最优化的钻爆孔数量、位置、孔深、装药量、爆破顺序和孔间延时时间参数。

所述Step4中钻爆设备包括多臂台车和手风钻。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水电工程智能钻爆系统，其特征在于：它包括保护外箱（10），所述保护外箱（10）的底部安装有可拆卸滚轮（7），所述保护外箱（10）的内部安装有中央处理器（1），所述中央处理器（1）上连接有卫星定位传输及测量装置（2）；所述中央处理器（1）上连接有信号接收及发送装置（3），所述信号接收及发送装置（3）上连接有天线（4），所述中央处理器（1）上连接有多个数据传输接口（9），所述中央处理器（1）上连接有激光扫描装置（5），所述激光扫描装置（5）上设置有扫描孔口（6）。

2.根据权利要求1所述一种水电工程智能钻爆系统，其特征在于：所述保护外箱（10）的底部固定安装有固定装置（8）。

3.采用权利要求1-2任意一项所述的水电工程智能钻爆系统的钻爆方法，其特征在于，它包括以下步骤：

Step1：将此系统以车载或拖拽运输方式，运输至开挖面附近定位；

Step2：再通过卫星定位传输及测量装置（2）结合光学或激光精确测量方式，将卫星定位的测量基准引入洞内后，对系统定位点和当前开挖断面进行精确定位和实际尺寸扫描；

Step3：通过系统进行具体爆破方案设计；

Step4：根据Step3中爆破设计得出的爆破点位，通过激光投影方式精确投射在洞内准备爆破、开挖的断面上；同时将钻孔的位置、数量、孔深信息和参数传输给钻爆设备，用以指导钻爆施工，引导钻爆设备进行精确的钻孔、装药施工；

Step5：爆破过程中，通过开挖断面设置的特种检测仪器和感应装置，与爆破过程振动监测设备之间通过云传输实现数据共享，对爆破衰减规律进行分析，对爆破效果进行实时测量，同步传输给系统主机进行分析；

Step6：爆破完成后，通过激光扫描装置（5）对全洞面进行扫描，获取平整度、残孔率、损伤度相关信息，并与原设计进行对比分析，后经系统内置分析系统处理，提出爆破效果评价；

Step7：根据Step6中的效果评价，进一步修正爆破数据，进而对爆破设计优化，通过不断的迭代、优化，确保了爆破设计越来越优化、精确，达到精确爆破的目的。

4.根据权利要求3所述的水电工程智能钻爆系统的钻爆方法，其特征在于：所述Step3的具体方法为，在系统内置系统运算程序，根据理论计算公式、其他工程隧洞开挖海量的经验数据，结合开挖隧洞各部位的岩性、埋深、物探数据、开挖断面形状和面积、开挖进尺、爆破后粒径要求，再自动进行计算，形成隧洞三维整体爆破设计和精确到当前开挖断面的具体爆破设计；最后精确确定当前断面最优化的钻爆孔数量、位置、孔深、装药量、爆破顺序和孔间延时时间参数。

5.根据权利要求3所述的水电工程智能钻爆系统的钻爆方法，其特征在于：所述Step4中钻爆设备包括多臂台车和手风钻。