CN111664762B - 基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统及方法，数据采集模块在钻机钻孔时获取炮孔的三维坐标和孔深；根据数据采集模块得到的每个炮孔的孔深，以及预设的炸药密度、设计堵塞长度和炮孔直径，计算出每个炮孔对应的装药量；在装药人员每次将装药软管移至一个炮孔处，对这个炮孔进行定位；将装药定位模块每次定位的炮孔的位置，与数据采集模块中炮孔的三维坐标进行匹配，得到所定位炮孔对应的装药量，控制混装炸药车将对应装药量的炸药通过装药软管装进所定位的炮孔。本发明利用钻机的数据精确计算每个炮孔的装药量，降低了对装药员的技术要求，提高了装药的质量和效率。

Description

基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统和方法
技术领域
本发明属于矿产资源开采露天台阶爆破工程领域，具体涉及一种基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统和方法。
背景技术
大型露天矿爆破环节离不开钻机钻孔和混装炸药车，钻机效率和装药效率的提升是提高露天矿开采效率的重要环节，其中爆破质量的好坏更加影响铲装效率和后续矿石的破碎。实践表明，露天台阶爆破炮孔装药量的精确控制也是影响爆破质量的重要因素。但是露天台阶爆破在装药的过程中，由于钻机钻孔参数和混装炸药车之间的数据不共享，以及装药过程中主要靠工人经验来控制，无法精确控制单个炮孔的装药量，导致炮孔装药量、堵塞长度不均匀，造成爆破质量达不到铲装和破碎的要求。影响了露天矿山开采效率、降低了铲装破碎设备的寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统和方法，能够与钻孔数据共享，精确控制单孔装药量。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统，其特征在于：本系统包括：
数据采集模块，包括：设置在钻机上的定位设备和测距设备，分别用于在钻机钻孔时获取炮孔的三维坐标和孔深；在混装炸药车装药前验孔测量得到的每个炮孔的实际孔深，对测距设备获取的孔深进行修正；
数据处理模块，用于根据数据采集模块得到的每个炮孔的实际孔深，以及预设的炸药密度、设计堵塞长度和炮孔直径d，计算出每个炮孔对应的装药量；
装药定位模块，用于在装药人员每次将装药软管移至一个炮孔处，对这个炮孔进行定位；
装药控制模块，用于将装药定位模块每次定位的炮孔的位置，与数据采集模块中炮孔的三维坐标进行匹配，得到所定位炮孔对应的装药量，然后控制混装炸药车将对应装药量的炸药通过所述的装药软管装进所定位的炮孔。
按上述系统，所述的数据处理模块设置在穿爆控制中心，所述的装药定位模块设置在装药人员身上，所述的装药控制模块设置在混装炸药车控制端，数据采集模块、数据处理模块、装药定位模块和装药控制模块之间的数据交互通过网络完成。
按上述系统，所述的网络为GNSS卫星信号网络。
按上述系统，所述的混装炸药车上设有流量计和电磁阀，所述的装药控制模块通过电磁阀开启和关闭炸药的填装，通过流量计获取炸药填装的装药量。
利用所述的系统实现的混装炸药车自动装药方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：
S1、根据钻机记录的钻孔数据，得到待爆破的每个炮孔的数据，包括位置信息、孔深和直径；
S2、根据每个炮孔的数据，结合预设的炸药密度、设计堵塞长度，计算出每个炮孔对应的装药量；
S3、装药过程中，携带装药定位模块的装药员，将装药软管移至一个炮孔处，按下定位按钮，对这个炮孔进行定位；
S4、将定位的炮孔的位置，与S1得到的炮孔的三维坐标进行匹配，选取与定位的炮孔的位置最接近的炮孔的三维坐标对应的装药量，然后控制混装炸药车将对应装药量的炸药通过所述的装药软管装进所定位的炮孔，完成一个炮孔的装药；
S5、重复S3和S4，直至完成所有待爆破的炮孔的装药。
按上述方法，所述的S1中，将所有炮孔的数据以矩阵形式存储；所述的S2将每个炮孔对应的装药量存储到对应的矩阵中。
按上述方法，装药过程中，所有的数据均进行存储。
本发明的有益效果为：将钻机的数据与装药数据共享，利用钻机的数据精确计算每个炮孔的装药量，然后控制混装炸药车装药，降低了对装药员的技术要求，提高了装药的质量和效率。
附图说明
图1本发明一实施例的方法流程图
图2本发明一实施例的系统控制图
图3本发明一实施例的自动装药过程示意图
1-测距设备；2-定位设备；3-穿孔爆破控制中心；4-GNSS基站；5-GNSS信号；6-GNSS卫星；7-手持定位终端；8-混装炸药车控制端；9-流量计；10-电磁阀；11-装药软管；12-雷管脚线或导爆管；13-炮孔；14-起爆药柱。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统，如图1至图3所示，本系统包括：
数据采集模块，包括：设置在钻机上的定位设备2和测距设备1，用于在钻机钻孔时获取炮孔的三维坐标和孔深；在混装炸药车装药前验孔测量得到的每个炮孔的实际孔深，对测距设备获取的孔深进行修正。本实施例中，定位设备2为GNSS导航设备，测距设备1为激光测距仪，也可以是其它的测距传感器。在本实施例中，测距设备1采集孔深，可以知道凿岩的快慢，作为分析凿岩过程的效率；在混装炸药车装药前通常都会有验孔的过程，也会进行测量，为了避免有孔被损坏的情况，采用验孔时测量的实际孔深作为修正值，进行后面的数据处理。
数据处理模块，用于根据数据采集模块得到的每个炮孔的实际孔深，以及预设的炸药密度、设计堵塞长度和炮孔直径d，计算出每个炮孔对应的装药量。
装药定位模块，用于在装药人员每次将装药软管11移至一个炮孔13处，对这个炮孔13进行定位。本实施例中，装药定位模块为手持定位终端7。
装药控制模块，用于将装药定位模块每次定位的炮孔的位置，与数据采集模块中炮孔的三维坐标进行匹配，得到所定位炮孔13对应的装药量，然后控制混装炸药车将对应装药量的炸药通过所述的装药软管11装进所定位的炮孔13。炮孔13中还设有雷管脚线或导爆管12和起爆药柱14，但这不是本发明的重点，因此不再复述。
本实施例中，所述的数据处理模块设置在穿爆控制中心3，所述的装药定位模块设置在装药人员身上，所述的装药控制模块设置在混装炸药车控制端8，数据采集模块、数据处理模块、装药定位模块和装药控制模块之间的数据交互通过网络完成。所述的网络为GNSS卫星信号5网络。GNSS卫星信号网络包括GNSS卫星6、GNSS基站4。GNSS信号5可以是北斗、GPS、伽利略等。
进一步细化的，所述的混装炸药车上设有流量计9和电磁阀10，所述的装药控制模块通过电磁阀10开启和关闭炸药的填装，通过流量计9获取炸药填装的装药量。
利用所述的系统实现的混装炸药车自动装药方法，包括以下步骤：
S1、根据钻机记录的钻孔数据，得到待爆破的每个炮孔的数据，包括位置信息、孔深和直径。具体的，本实施例中，根据生产计划，一个爆破区域内的炮孔为n个，钻机记录的n个钻孔参数组成此次爆破钻孔数据矩阵P1如下所示，矩阵包括每个炮孔的三维坐标(x、y、z)、孔深(L)和直径(d)，钻孔定位参数和孔深是通过钻机上定位设备2和激光测距设备1获得的；
Figure BDA0002502289880000031
式中，x1-xn、y1-yn和z1-zn分别为第1-n个炮孔的三维坐标；L1-Ln为第1-n个炮孔为孔深；d为炮孔的直径，由于是同型号的钻机钻的，所以直径相同。
优选的，还可以在混装炸药车装药前，进行验孔测量，得到炮孔的实际孔深L1’-Ln’。
Figure BDA0002502289880000041
S2、根据每个炮孔的数据，结合预设的炸药密度、设计堵塞长度，计算出每个炮孔对应的装药量。将每个炮孔对应的装药量存储到对应的矩阵中，即：
Figure BDA0002502289880000042
Q11-Q1n为第1-n个炮孔的装药量。
S3、装药过程中，携带装药定位模块的装药员，将装药软管11移至一个炮孔13处，按下定位按钮，对这个炮孔13进行定位。
S4、将定位的炮孔13的位置，与S1得到的炮孔的三维坐标进行匹配，选取与定位的炮孔的位置最接近的炮孔的三维坐标对应的装药量，然后控制混装炸药车将对应装药量的炸药通过所述的装药软管装进所定位的炮孔，完成一个炮孔的装药。具体的，混装炸药车上设有流量计9电磁阀10，所述的装药控制模块通过电磁阀10开启和关闭炸药的填装，通过流量计9获取炸药填装的装药量。
一旦确定该坐标最接近于存储的坐标，并且误差范围在0.5m以内，则将存储中对应的Q1赋值给第m个炮孔的单孔装药量Q1m，即第m个炮孔的单孔装药量为Q1m。
S5、重复S3和S4，直至完成所有待爆破的炮孔的装药。
装药过程中，所有的数据均进行存储。
现在大部分矿山的钻孔数据都是通过人工测量、记录，然后发给爆破组，用作装药的依据。而本方法是通过GNSS定位数据记录钻孔参数，自动传输到装药车，免去人工操作带来的误差，并且定位精度高避免了单孔装药量装混的情况。
现有的混装炸药车装药都是靠技术人员根据装药经验进行控制，然后进行人工测量堵塞距离是否满足设计要求。装药不足时可以继续装，有时会出现装药过量则无法减少。因此严重影响了装药质量和装药效率。本方法和系统通过对钻孔数据的处理、装药量的计算、装药过程的数字化控制实现了单孔装药量的精确控制，从而避免了装药过量和堵塞距离不够的情况，为提高爆破质量和钻爆效率提供了支持。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于钻孔定位参数的混装炸药车自动装药控制系统，其特征在于：本系统包括：
数据采集模块，包括：设置在钻机上的定位设备和测距设备，分别用于在钻机钻孔时获取炮孔的三维坐标和孔深；在混装炸药车装药前验孔测量得到的每个炮孔的实际孔深，对测距设备获取的孔深进行修正；
数据处理模块，用于根据数据采集模块得到的每个炮孔的实际孔深，以及预设的炸药密度、设计堵塞长度和炮孔直径d，计算出每个炮孔对应的装药量；
装药定位模块，用于在装药人员每次将装药软管移至一个炮孔处，对这个炮孔进行定位；
装药控制模块，用于将装药定位模块每次定位的炮孔的位置，与数据采集模块中炮孔的三维坐标进行匹配，得到所定位炮孔对应的装药量，然后控制混装炸药车将对应装药量的炸药通过所述的装药软管装进所定位的炮孔。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的数据处理模块设置在穿爆控制中心，所述的装药定位模块设置在装药人员身上，所述的装药控制模块设置在混装炸药车控制端，数据采集模块、数据处理模块、装药定位模块和装药控制模块之间的数据交互通过网络完成。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述的网络为GNSS卫星信号网络。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的混装炸药车上设有流量计和电磁阀，所述的装药控制模块通过电磁阀开启和关闭炸药的填装，通过流量计获取炸药填装的装药量。
5.利用权利要求1所述的系统实现的混装炸药车自动装药方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：
S1、根据钻机记录的钻孔数据，得到待爆破的每个炮孔的数据，包括位置信息、孔深和直径；
S2、根据每个炮孔的数据，结合预设的炸药密度、设计堵塞长度，计算出每个炮孔对应的装药量；
S3、装药过程中，携带装药定位模块的装药员，将装药软管移至一个炮孔处，按下定位按钮，对这个炮孔进行定位；
S4、将定位的炮孔的位置，与S1得到的炮孔的位置信息进行匹配，选取与定位的炮孔的位置最接近的炮孔的位置信息对应的装药量，然后控制混装炸药车将对应装药量的炸药通过所述的装药软管装进所定位的炮孔，完成一个炮孔的装药；
S5、重复S3和S4，直至完成所有待爆破的炮孔的装药。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的S1中，将所有炮孔的数据以矩阵形式存储；所述的S2将每个炮孔对应的装药量存储到对应的矩阵中。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：装药过程中，所有的数据均进行存储。
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