CN110749376B - 基于连续数字测振的爆破安全分析方法及分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于连续数字测振的爆破安全分析方法及分析系统，包括使用方法a或方法b生成当前爆破震动强度公式；录入爆破工艺参数，计算每个爆破延时间隔所对应的预计爆破强度阈值，建立一个时间‑震动强度对应数列，得到标准爆破震动模型；爆破启动后，连续采集D_实处的实际震动速度，得到爆破时间点上的实际震动速度，将实际震动速度对比相同爆破时间间隔的预计震动速度阈值，若实际震动速度值小于预计震动速度阈值的20％，则发出报警，标记异常爆破时间点。本发明无需通过大量计算以及环境、土质等检测，即可准确得到当前环境的变化参数，计算爆破强度阈值，比对爆破后的实际爆破强度是否合格，系统准确推断是否存在盲炮的情况。

Description

基于连续数字测振的爆破安全分析方法及分析系统

技术领域

本发明实施例涉及民爆测振技术领域，具体涉及一种基于连续数字测振的爆破安全分析方法及分析系统。

背景技术

工程爆破一次用药量较大，为达到良好的爆破效果和减小爆破振动，一般分段爆破，并且采取微差延时起爆。在爆破过程中，会因为一些不确定因素，会使得爆破过程中可能会产生盲炮。爆破产生盲炮后容易导致事故，而且传统的盲炮识别方法主要通过工作人员的经验判断，这种方式存在很多漏洞，结果往往很难准确反映实际情况。因此，研究一种实用、快速、可靠的盲炮识别方法，具有重大的现实意义。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种基于连续数字测振的爆破安全分析方法及分析系统，以解决现有技术中由于人工经验判断盲炮识别而导致很难准确反映实际情况的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于连续数字测振的爆破安全分析方法，包括：

采集至少两组检测爆破信息，基于萨托夫斯基公式根据检测爆破信息建立当前检测点震动与爆破药量的关系公式；

根据当前检测点震动与爆破药量的关系公式，建立标准爆破震动模型；

采集测量点的实际震动强度，根据爆破延时设置使用标准爆破震动模型对实际爆破噪声进行验证，并对验证超标的实际爆破噪声进行报警。

进一步的，所述建立当前检测点震动与爆破药量的关系公式包括：

使用方法a或方法b得到当前爆破环境的K_当与α_当；

将K_当与α_当带入到萨托夫斯基公式，生成当前爆破震动强度公式：

式中：

D为距爆破中心的距离(m)；

Q为一次起爆炸药量(kg)；

V为震动速度(cm/s)。

进一步的，所述方法a包括：

在爆破工作面上设置与工程用民爆品规格相同的检测民爆品，在距爆破品至少两个不同距离的位置上分别设置测振仪，启动炸药爆破后，所述至少两个不同位置的测振仪采集至少两组不同数据，将至少两组不同数据分别代入到萨托夫斯基公式，计算得到K_当与α_当。

进一步的，所述方法b包括：

在爆破工作面上设置与工程用民爆品规格相同的检测民爆品，在距爆破品固定位置上设置测振仪，启动至少两次炸药爆破后，每次爆破的检测民爆品用量不同，所述测振仪采集至少两组不同数据，将至少两组不同数据分别代入到萨托夫斯基公式，计算得到K_当与α_当。

进一步的，所述建立标准爆破震动模型包括：

调取爆破工艺参数，根据爆破工艺参数计算预计爆破强度阈值V_预，若存在多段延时爆破的情况，则根据爆破延时设置分别计算每段爆破的预计爆破强度阈值V_预，预计爆破强度阈值V_预由爆破工艺参数中的预计使用爆品量Q_预及预计检测距离D_预带入当前爆破震动强度公式而得，即

最终建立标准爆破震动模型。

进一步的，若爆破延时间隔t小于100ms，则将每次起爆时差Δt＝100-200ms内爆破药量总和

作为一次起爆药量。

进一步的，所述根据爆破延时设置使用标准爆破震动模型对实际爆破噪声进行验证包括：

爆破启动后，测振仪连续采集D_实处的实际震动速度，得到爆破时间点上的实际震动速度，将实际震动速度对比相同爆破时间间隔的预计震动速度阈值，若实际震动速度值小于预计震动速度阈值的20％，则发出报警，标记异常爆破时间点。

进一步的，起爆之前采集连入起爆网络的实际爆品药量Q_实，得到相同延时设置的实际爆破药量Q_实，将相同延时设置的实际爆品药量Q_实与预计爆品药量Q_预比对验证，若二者的爆破药量不相同，则根据实际爆品药量Q_实重新建立标准爆破噪声模型。

一种使用基于连续数字测振的爆破安全分析方法的分析系统，包括数据处理中心及测振仪，所述数据处理中心设有处理器、报警模块、人机交互模块、通讯模块，所述处理器分别连接报警模块、人机交互模块及通讯模块，所述通讯模块与测振仪之间通讯连接，所述处理器包括信息处理子模块与标准建立子模块。

进一步的，所述处理器设有筛选子模块，所述筛选子模块用于检测起爆参数，若起爆参数满足筛选条件，则使用每段起爆时差Δt内爆破药量总和的最大值作为起爆药量。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例所述的基于连续数字测振的爆破安全分析方法即分析系统无需通过大量计算以及环境、土质等检测，即可通过前期实验准确得到当前环境的变化参数，从而计算爆破强度阈值，将爆破后的实际爆破强度与爆破强度阈值比对，系统准确推断是否存在盲炮的情况，无需人工扫雷，安全性高，报警及时、高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种基于连续数字测振的爆破安全分析方法的基本流程图；

图2为图1的流程展开图；

图3为本发明实施例2提供的一种基于连续数字测振的爆破安全分析系统的系统结构图；

图4为图3中数据处理中心的产品结构图。

图中：

1、数据处理中心；2、测振仪；3、信息处理子模块；4、标准建立子模块；5、报警模块；6、人机交互模块；7、通讯模块；8、筛选子模块；9、微处理器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例一

如图1、2所示，一种基于连续数字测振的爆破安全分析方法，包括建立标准震动模型与连续检验爆破震动。

生成当前爆破震动强度公式

先检测当前的变化参数K值与α值，K值、α值为与当前爆破点至检测点之间的地形、地质条件有关的环境系数和衰减指数，包括a与b两种方法检验，具体如下：

方法a、在爆破工作面上设置检测民爆品，检测民爆品与当前工程用民爆品规格相同，为了降低检测成本，检测民爆品为1-2个单位的雷管、数码雷管、炸药等民爆品，本实施例中检测民爆品为1个单位雷管。在距爆破品至少两个不同距离的位置上分别设置测振仪2，检测点的数量越多，所检测的数据越多，则最后得到的K_当与α_当越准确，本实施例中测振仪2的数量为2，即第一测振仪2设置在距检测民爆品D₁米处，第二测振仪2设置在距检测民爆品D₂米处，D₁不等于D₂。为了降低第一测振仪2与第二测振仪2之间监测数据的误差性，即震动传递所经过物质的变化对震动传递的影响，使第一测振仪2与第二测振仪2均位于经过民爆品的直线上，使第一测振仪2与第二测振仪2检测的震动波所经过的物质尽可能的相同。

启动炸药爆破后，第一测振仪2检测的震动速度V₁，第二测振仪2检测的震动速度V₂，将检测实验的两组数据分别代入萨托夫斯基公式，其中：

将V₁、D₁、Q₁＝1代入萨托夫斯基公式，得到：

将V₂、D₂、Q₂＝1代入萨托夫斯基公式，得到：

综合上述两式，得到：

然后，计算得到当前的K_当与α_当。

方法b、在爆破工作面上设置至少两次不同用量的检测民爆品，检测民爆品与当前工程用民爆品规格相同，为了降低检测成本，使前后两次检测民爆品的用量分别为1个单位与2个单位。多次爆破中在距爆破源固定距离D₃的位置上设置固定测振仪2，固定测振仪2的数量可以为多个，围绕爆破源呈扇形分布，且多个固定测振仪2与检测民爆品之间的距离相同，其中一个为主检测，其余的固定测振仪2用于矫正数据。每次爆破后每个固定测振仪2均得到一组检测数据，将同一固定测振仪2检测到的至少两组数据(V₃与V₄)带入爆破震动强度公式，即V₃、D₃、Q₃＝1与V₄、D₃、Q₄＝2。

将V₃、D₃、Q₃＝1带入爆破震动强度公式，得到：

将V₄、D₃、Q₄＝2带入爆破震动强度公式，得到：

综合上述两式，得到：

然后，计算得到当前的K_当与α_当。

通过a或b，将K_当与α_当作为常数带入到萨托夫斯基公式，得到当前爆破震动强度公式：

式中：

D为距爆破中心的距离(m)；

Q为一次起爆炸药量(kg)；

V为震动速度(cm/s)。

根据当前爆破震动强度公式，建立标准爆破震动模型

录入爆破工艺参数，包括爆破次数、爆破延时间隔、每段爆破工艺、每段爆破品数量及品种等主要项目信息，还可录入操作人员信息、地理位置、项目公司等其他信息。数据处理中心1可通过人机交互直接录入项目编码，或从云端下载爆破工艺参数，并自动录入，实现自动化、智能化。

调取爆破工艺参数，根据爆破工艺参数计算预计爆破强度阈值V_预，若存在多段延时爆破的情况，则根据爆破延时设置分别计算每段爆破的预计爆破强度阈值V_预，预计爆破强度阈值V_预由爆破工艺参数中的预计使用爆品量Q_预及预计检测距离D_预带入当前爆破震动强度公式而得，即

最终建立标准爆破震动模型。

根据爆破工艺参数计算预计爆破强度阈值V_预，若存在多段延时爆破的情况，则根据爆破延时设置分别计算每段爆破的预计爆破强度阈值V_预，预计爆破强度阈值V_预由爆破工艺参数中的预计使用爆品量Q_预及预计检测距离D_预带入当前爆破震动强度公式而得，即

t_延1-V_预1、t_延2-V_预2.....t_延x-V_预x，最终建立一个时间-震动强度的信息对序列，即标准爆破震动模型。为了便于查看，标准爆破震动模型以二维坐标系的形式输出于人机交互模块66，如在显示屏上展示，所述二维坐标系的两个坐标轴分别为时间坐标轴与爆破强度坐标轴，本实施例以时间坐标轴作为横轴，根据爆破延时间隔设置时间刻度，爆破强度坐标轴作为纵轴。

多段爆破中由于爆破间隔过低会导致前后段爆破叠加的问题，或距离爆破源过远会导致震动波削弱、震动叠加明显的问题，因此检测都会收到较高的叠加信号干扰，即检测值会高于计算值，从而出现未发现少量盲炮的问题，因此需要进一步改进。

在深孔爆破或硐室爆破中，由于单段爆破药量较大，单段爆破振动持续时间较长，相邻段爆破振动波发生叠加的机会很大，若爆破延时间隔t小于100ms，则每次起爆前后时差Δt＝100-200ms内的爆破药量总和作为一次起爆药量，即

在浅孔爆破中，若爆破延时间隔时间t小于30ms，则相邻段爆破振动波发生叠加的机会很大，使每次起爆前后时差Δt＝50-100ms内爆破药量总和作为一次起爆药量，即

爆破启动后，连续检验爆破震动

爆破启动后，测振仪2连续采集D_实处的实际震动速度，为了提高数据的准确度，优选于D_实与D_预相同，由于测量距离越远，其震动波削弱导致震动叠加效果越明显，为了降低前后爆破段之间的震动叠加效果，因此预计测量距离D_实不超过80m。

测振仪2接收起爆信号后，按照时间顺序连续采集D_实处的实际爆破强度V_实发送给数据处理中心1，并记录采集时间。数据处理中心1接收数据后，根据相同的爆破延时间隔与采集时间，将对应的实际爆破强度V_实比对预计爆破强度阈值V_预，若时间相同的实际爆破强度V_实小于预计爆破强度阈值V_预的20％，则发出报警，标记异常爆破时间点。由于存在时间误差，因此将爆破延时间隔的时间点扩大，前后增加爆破延时间隔20％以内的误差时间，得到一个爆破时间区域，取所述爆破时间区域内的最大值作为实际爆破强度V_实。

由于爆破工程过程中的危险性与紧迫性，需要更加准确的发出预警程度信息，供施工人员及时了解当时情况，扩大允许决策时间，可更好的做出盲泡处理决策。将实际震动速度与预计震动速度阈值的对比做程度分级，进行多层次递进式的预警方式，可通过不同颜色报警灯、不同声音进行报警，具体方式如下：

a、所述实际震动速度值小于预计震动速度阈值的20-50％，进入三级预警阶段，需要设置警戒范围，撤离相关人员，专人探测盲炮，安装盲炮处理技术标准作业处理。

b、所述实际震动速度值小于预计震动速度阈值的50-80％，进入二级预警阶段，立即探测确认盲炮存在区域的情况。

c、所述实际震动速度值小于预计震动速度阈值超过80％，进入一级预警阶段，立即停止一切作业，专门编制措施处理。

实施例二

如图3所示，一种使用基于连续数字测振的爆破安全分析方法的分析系统，包括数据处理中心1及测振仪2，所述数据处理中心1设有处理器、报警模块5、人机交互模块6、通讯模块7，所述处理器分别连接报警模块5、人机交互模块6及通讯模块7，所述通讯模块7与测振仪2之间通讯连接，所述处理器包括信息处理子模块3与标准建立子模块4。

如图4所示，所述微处理器9的产品型号为STM32F103RCT6，所述微处理器9内设有信息处理子模块3与标准建立子模块4，格子模块功能如下：

信息处理子模块3接收的至少两组检验参数传递给标准建立子模块4，标准建立子模块4接收检测参数并通过方法a或方法b计算生成当前爆破震动强度公式，并储存。之后调取爆破工艺参数，根据爆破工艺参数计算预计爆破强度阈值V_预，预计爆破强度阈值V_预由爆破工艺参数中预计爆品量Q_预及预计检测距离D_预带入当前爆破震动强度公式而得，即

建立标准爆破震动模型，并储存。

所述微处理器9设有筛选子模块8，信息处理模块接收的至少两组检验参数传递给标准建立模块，先发送筛选子模块8检测，若起爆参数满足筛选条件，如起爆工艺为潜孔爆破或深孔爆破，且爆破延时间隔＜30ms等筛选条件，则使用每段起爆时差Δt内爆破药量总和作为起爆药量。

信息处理子模块3接收起爆信号后进入检测模式，起爆信号可通过通讯模块7连接起爆器获得，信息处理模块连续接收测振仪2连续采集的实际震动速度，若信号传输出现中断，则待网络恢复后，测振仪2连续采集后统一发送上传，测振仪2内设有存储功能与时钟电路，用于采集信息的临时存储与记录采集时间。

信息处理子模块3调取标准爆破震动模型，对比相同爆破延时设置的实际震动强度与预计震动强度阈值，计算实际爆破速度与预计震动速度阈值的差值率，差值率由实际爆破速度与预计震动速度阈值做差后占比预计震动速度阈值的百分比，若差值率为负值，则说明实际爆破速度低于预计震动速度阈值，可能有盲炮出现。人机交互模块6将实际震动速度显示在标准爆破震动坐标系内，将差值率为负数的区域在标准爆破震动坐标系内突出显示。

通讯模块7设有与测振仪2之间通过连接的测振仪2通讯子模块，有线传输或蓝牙传输等独立信息传输渠道。通讯模块7还包括与云端中心通讯连接的云端通讯子模块，如3G/4G网络、无线网络等，用于上传操作人员信息、或账号密码进行人员验证，或者上传项目编码进行项目验证，并下载对应的爆破参数信息、或上传爆破强度信息等用于记录备案。

人机交互模块6优选为安卓触摸屏，如Y5G15安卓屏，供工作人员录入爆破参数信息或操作指令。

报警模块5接收信息处理模块发出的报警指令，若差值率出现负数，则信息处理模块发送报警指令，报警模块5根据报警指令内差值率的大小做分级报警。具体方式如下：

a、所述实际震动速度值小于预计震动速度阈值的20-50％，进入三级预警阶段，需要设置警戒范围，撤离相关人员，专人探测盲炮，安装盲炮处理技术标准作业处理。

b、所述实际震动速度值小于预计震动速度阈值的50-80％，进入二级预警阶段，立即探测确认盲炮存在区域的情况。

c、所述实际震动速度值小于预计震动速度阈值超过80％，进入一级预警阶段，立即停止一切作业，专门编制措施处理。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于连续数字测振的爆破安全分析方法，其特征在于，包括：

采集至少两组检测爆破信息，基于萨托夫斯基公式根据检测爆破信息建立当前检测点震动与爆破药量的关系公式，包括使用方法a或方法b得到当前爆破环境的K_当与α_当；

将K_当与α_当代入到萨托夫斯基公式，生成当前爆破震动强度公式：

式中：

D为距爆破中心的距离(m)；

Q为一次起爆炸药量(kg)；

V为震动速度(cm/s)；

所述方法a包括在爆破工作面上设置与工程用民爆品规格相同的检测民爆品，在距爆破品至少两个不同距离的位置上分别设置测振仪，启动炸药爆破后，所述至少两个不同位置的测振仪采集至少两组不同数据，将至少两组不同数据分别代入到萨托夫斯基公式，计算得到K_当与α_当；或者，

所述方法b包括在爆破工作面上设置与工程用民爆品规格相同的检测民爆品，在距爆破品固定位置上设置测振仪，启动至少两次炸药爆破后，每次爆破的检测民爆品用量不同，所述测振仪采集至少两组不同数据，将至少两组不同数据分别代入到萨托夫斯基公式，计算得到K_当与α_当；

根据当前检测点震动与爆破药量的关系公式，由爆破工艺参数中的预计使用爆品量Q_预及预计检测距离D_预代入当前爆破震动强度公式，计算预计爆破强度阈值V_预，建立标准爆破震动模型，即

若存在多段延时爆破的情况，则根据爆破延时设置分别计算每段爆破的预计爆破强度阈值V_预，再建立标准爆破震动模型；

采集测量点的实际震动强度V_实，根据爆破延时设置使用标准爆破震动模型计算得到的预计爆破强度阈值V_预对实际爆破噪声V_实进行验证，并对验证超标的实际爆破噪声进行报警。

2.根据权利要求1所述的基于连续数字测振的爆破安全分析方法，其特征在于：若爆破延时间隔t小于100ms，则将每次起爆时差Δt＝100-200ms内爆破药量总和

作为一次起爆药量。

3.根据权利要求1所述的基于连续数字测振的爆破安全分析方法，其特征在于，所述根据爆破延时设置使用标准爆破震动模型对实际爆破噪声进行验证包括：

爆破启动后，测振仪连续采集D_实处的实际震动速度，得到爆破时间点上的实际震动速度，将实际震动速度对比相同爆破时间间隔的预计震动速度阈值，若实际震动速度值小于预计震动速度阈值的20％，则发出报警，标记异常爆破时间点。

4.根据权利要求1所述的基于连续数字测振的爆破安全分析方法，其特征在于，起爆之前采集连入起爆网络的实际爆品药量Q_实，得到相同延时设置的实际爆破药量Q_实，将相同延时设置的实际爆品药量Q_实与预计爆品药量Q_预比对验证，若二者的爆破药量不相同，则根据实际爆品药量Q_实重新建立标准爆破噪声模型。

5.一种使用权利要求1-4中任意一项所述基于连续数字测振的爆破安全分析方法的分析系统，其特征在于：包括数据处理中心及测振仪，所述数据处理中心设有处理器、报警模块、人机交互模块、通讯模块，所述处理器分别连接报警模块、人机交互模块及通讯模块，所述通讯模块与测振仪之间通讯连接，所述处理器包括信息处理子模块与标准建立子模块。

6.根据权利要求5所述的分析系统，其特征在于：所述处理器设有筛选子模块，所述筛选子模块用于检测起爆参数，若起爆参数满足筛选条件，则使用每段起爆时差Δt内爆破药量总和的最大值作为起爆药量。

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