CN113790647B - 电子雷管施工信息的边缘计算起爆器及其控制方法 - Google Patents

电子雷管施工信息的边缘计算起爆器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开电子雷管施工信息的边缘计算起爆器及其控制方法，该边缘计算起爆器,边缘计算起爆器与电子雷管相连，边缘计算起爆器包括：扫描部分、控制检测部分、终端显示部分、数据储存部分和电源部分，扫描部分通过扫描施工图纸，得到图纸信息，并将图纸信息传输至控制检测部分；控制检测部分用于接受终端显示部分的指令并进行指令响应。本发明结合扫描识别和编码解码为核心的DSP高性能芯片的硬件系统和边缘计算系统为处理核心的片上数据处理模块，解决了系统占用资源紧张的问题；优化了人机交互界面；运用本地与云端两种方式对数据进行存储，加快了爆破数据存储速度；有效提高了施工人员的工作效率，能够轻松实现更多的爆破作业。

Description

电子雷管施工信息的边缘计算起爆器及其控制方法
技术领域
本发明属于起爆器控制终端领域，特别是涉及电子雷管施工信息的边缘计算起爆器及其控制方法。
背景技术
随着电子雷管技术的不断发展与完善，在爆破领域中，数码电子雷管与传统雷管相比，具有操控安全且爆破时间精确的优点，并已逐渐取代传统雷管。电子雷管起爆器作为配合电子雷管使用的专业设备，其主要功能是实现对电子雷管功能检测、收集爆破信息、延时时间设置、起爆控制等。
目前，现有的起爆器在设计应用中存在系统资源调度紧张，通信实时性的部分占用资源强；人机交互界面单调；与外界通信方式单一；数据录入操作困难，容易出现起爆信息缺失等问题；
综上所述，如何设计高效方便的电子雷管施工信息起爆器是本领域人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供电子雷管施工信息的边缘计算起爆器及其控制方法，解决了系统调度资源紧张，数据录入操作困难，与外界通信方式单一，人机交互界面单调等问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了电子雷管施工信息的边缘计算起爆器,所述边缘计算起爆器与电子雷管相连，所述边缘计算起爆器包括：
扫描部分，与控制检测部分通信连接，通过扫描施工图纸，得到图纸信息，并将所述图纸信息传输至所述控制检测部分；
所述控制检测部分，分别与所述扫描部分、终端显示部分、所述电子雷管的雷管芯片及数据储存部分通信连接，用于接受所述终端显示部分的指令并进行指令响应，同时将指令传送至所述电子雷管并将电子雷管爆炸时的爆炸数据回传，另外将所述图纸信息和所述爆炸数据进行去冗余处理，得到精简准确数据，并将该精简准确数据传输至所述数据储存部分和所述终端显示部分；
所述终端显示部分，与所述控制检测部分通信连接，用于输入起爆指令，同时接收来自所述控制检测部分的精简准确数据，并对所述精简准确数据进行显示；
所述数据储存部分，与所述控制检测部分通信连接，用于将所述精简准确数据进行本地及上传云端存储。
还包括电源部分，所述电源部分与所述扫描部分、所述控制检测部分、所述终端显示部分及所述数据储存部分连接，用于各个部分的电力供给。
所述扫描部分包括电路相连的摄像头和图像编/解码器，所述摄像头通过扫描施工图纸得到图纸信息，并将所述图纸信息传输至所述图像编/解码器，所述图像编/解码器对所述图纸信息进行预处理，并传输至所述控制检测部分。
所述控制检测部分包括电路相连的DSP控制模块、边缘计算模块和数据交互模块，所述DSP控制模块用于接收所述终端显示部分发出的指令，并对指令的不同做出不同响应；所述数据交互模块与所述电子雷管的雷管芯片电路相连，用于提取所述电子雷管的电子雷管及网络回路基础数据，同时将起爆指令传输至雷管芯片内，及电子雷管爆炸时的爆炸数据回传；所述边缘计算模块，对来自扫描部分预处理后的图纸信息和所述爆炸数据进行去冗余处理，得到精简准确数据，并将该精简准确数据传输至所述数据储存部分和所述终端显示部分。
所述边缘计算模块进行去冗余处理的计算公式为：
Figure BDA0003232450090000031
其中，H表示当前数据大小，f为可自定义的偏移量，n为当前处理信息数量，ti(H±f)表示对数据大小在[H-f,H+f]的数据进行处理时所需要的时间。
所述终端显示部分包括LCD显示模块、计时模块、按键模块和蜂鸣器，所述按键模块用于向所述DSP控制模块输入操作指令，所述LCD显示模块用于所述精简准确数据的显示，所述蜂鸣器用于警报提醒，所述计时模块用于记录起爆过程时间。
所述数据储存部分包括存储芯片、能掉电保存数据的记忆体电路以及蓝牙模块，所述存储芯片用于所述精简准确数据进行实时储存，所述蓝牙模块，与智能终端无线连接用于将所述精简准确数据上传云端保存；记忆体电路防止断电后数据丢失情况出现。
所述电源部分包括电池、保护电路和切换开关，所述保护电路防止过压及过流危险出现，所述切换开关用于通信电压与起爆电压的转换。
所述边缘计算模块为数据接收层、边缘计算层和控制编排层，所述数据接收层用于将来自扫描部分预处理后的图纸信息边缘解压缩，解压缩后的图纸信息进入边缘计算层的各个独立的边缘数据分析单元，所述控制编排层用于为边缘数据分析单元提供边缘网络环境并为边缘计算模块中的每个数据分析单元分配资源，同时监督每个数据分析单元的资源状况，每个边缘数据分析单元进行数据去重和特征提取，得到精准数据。
本发明还公开了边缘计算起爆器的控制方法，包括以下步骤:
S1，输入指令：通过扫描部分扫描施工图纸向控制检测部分输入指令或通过终端显示部分按键向控制检测部分输入指令；
S2，指令判断:控制检测部分会对输入指令进行判断，并发送执行指令到电源部分和终端显示部分；
S3，指令响应：电源部分和终端显示部分会根据执行指令作出响应。
所述步骤S2之后进一步包括：数据储存部分实时存储控制检测部分发送的执行指令信息。
与现有技术相比本发明的有益效果在于：
本发明结合扫描识别和编码解码为核心的DSP高性能芯片的硬件系统和边缘计算系统为处理核心的片上数据处理模块，解决了系统占用资源紧张的问题；优化了人机交互界面；运用本地与云端两种方式对数据进行存储，加快了爆破数据存储速度；有效提高了施工人员的工作效率，能够轻松实现更多的爆破作业。提出在起爆器中加入扫描模块和边缘计算模块，对采集到的图纸信息进行数据处理，考虑到传输和处理时延的影响，筛选有效信息进行保存，提高了实时参数准确性。同时扫描得到的图纸信息整合到起爆器内置的电子地图中，更为清晰直观的控制起爆过程，避免无效起爆。此外，本发明还加入了安全隐患检测判断，利用雷管的状态参数与设定的数据库安全参数进行实时比对，来确保施工过程安全，最大可能避免经济损失和人员伤亡。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明硬件框图；
图2为本发明边缘计算流程图；
图3为本发明使用状态参考图；
图4本发明工作流程图；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
如图1-3所示，电子雷管施工信息的边缘计算起爆器,所述边缘计算起爆器与电子雷管相连，所述边缘计算起爆器包括：
扫描部分，与控制检测部分通信连接，通过扫描施工图纸，得到图纸信息，并将所述图纸信息传输至所述控制检测部分；
所述控制检测部分，分别与所述扫描部分、终端显示部分、所述电子雷管的雷管芯片及数据储存部分通信连接，用于接受所述终端显示部分的指令并进行指令响应，同时将指令传送至所述电子雷管并将电子雷管爆炸时的爆炸数据回传，另外将所述图纸信息和所述爆炸数据进行去冗余处理，得到精简准确数据，并将该精简准确数据传输至所述数据储存部分和所述终端显示部分；
所述终端显示部分，与所述控制检测部分通信连接，用于输入起爆指令，同时接收来自所述控制检测部分的精简准确数据，并对所述精简准确数据进行显示；
所述数据储存部分，与所述控制检测部分通信连接，用于将所述精简准确数据进行本地及上传云端存储。
还包括电源部分，所述电源部分与所述扫描部分、所述控制检测部分、所述终端显示部分及所述数据储存部分连接，用于各个部分的电力供给。
所述扫描部分包括电路相连的摄像头和图像编/解码器，所述摄像头通过扫描施工图纸得到图纸信息，并将所述图纸信息传输至所述图像编/解码器，所述图像编/解码器对所述图纸信息进行预处理，并传输至所述控制检测部分。
所述控制检测部分包括电路相连的DSP控制模块、边缘计算模块和数据交互模块，所述DSP控制模块用于接收所述终端显示部分发出的指令，并对指令的不同做出不同响应；所述数据交互模块与所述电子雷管的雷管芯片电路相连，用于提取所述电子雷管的电子雷管及网络回路基础数据，同时将起爆指令传输至雷管芯片内，及电子雷管爆炸时的爆炸数据回传；所述边缘计算模块，对来自扫描部分预处理后的图纸信息和所述爆炸数据进行去冗余处理，得到精简准确数据，并将该精简准确数据传输至所述数据储存部分和所述终端显示部分。
所述边缘计算模块进行去冗余处理的计算公式为：
Figure BDA0003232450090000061
其中，H表示当前数据大小，f为可自定义的偏移量，n为当前处理信息数量，ti(H±f)表示对数据大小在[H-f,H+f]的数据进行处理时所需要的时间。
所述终端显示部分包括LCD显示模块、计时模块、按键模块和蜂鸣器，所述按键模块用于向所述DSP控制模块输入操作指令，所述LCD显示模块用于所述精简准确数据的显示，所述蜂鸣器用于警报提醒，所述计时模块用于记录起爆过程时间。
所述数据储存部分包括存储芯片、能掉电保存数据的记忆体电路以及蓝牙模块，所述存储芯片用于所述精简准确数据进行实时储存，所述蓝牙模块，与智能终端无线连接用于将所述精简准确数据上传云端保存；记忆体电路防止断电后数据丢失情况出现。
所述电源部分包括电池、保护电路和切换开关，所述保护电路防止过压及过流危险出现，所述切换开关用于通信电压与起爆电压的转换。
所述边缘计算模块为数据接收层、边缘计算层和控制编排层，所述数据接收层用于将来自扫描部分预处理后的图纸信息边缘解压缩，解压缩后的图纸信息进入边缘计算层的各个独立的边缘数据分析单元，所述控制编排层用于为边缘数据分析单元提供边缘网络环境并为边缘计算模块中的每个数据分析单元分配资源，同时监督每个数据分析单元的资源状况，每个边缘数据分析单元进行数据去重和特征提取，得到精准数据。
图4是本发明提供的边缘计算起爆器的控制方法流程图。如图4所示，本发明还提供了边缘计算起爆器的控制方法的控制方法，包括以下步骤:
S1，输入指令：通过扫描部分扫描施工图纸向控制检测部分输入指令或通过终端显示部分按键向控制检测部分输入指令；
S2，指令判断:控制检测部分会对输入指令进行判断，并发送执行指令到电源部分和终端显示部分；
S3，指令响应：电源部分和终端显示部分会根据执行指令作出响应。
所述步骤S2之后进一步包括：数据储存部分实时存储控制检测部分发送的执行指令信息。
下面结合具体指令详细描述本发明的工作流程：
本发明的数据源之一是扫描部分采集图纸信息。首先，确定是否进行图纸扫描，确定图纸扫描后，扫描部分完整扫描施工图纸，将图像信息转化为数字信息并压缩后，将压缩数据送入控制检测部分，控制检测部分的边缘计算模块对数据信息快速响应，将处理后的数据信息一方面传输至终端显示部分内置的电子地图，在地图中做出标记并显示；另一方面，将信息传递到数据储存部分，用于数据的分析、比对。
本发明的另一数据源是终端显示部分发送指令。终端显示部分发送起爆指令前，控制检测部分中的数据交互模块提取雷管组网情况，自行检测组网电路是否存在安全隐患；自检完毕后，LCD显示模块予以提示。指令发送，DSP控制模块识别指令，对比数据库信息安全阈值，判断指令是否合理。当指令不合理时，在LCD显示模块上进行警示，终止指令并且等待新的指令到来。在指令合理情况下，电源部分的切换开关将通信电压转换为起爆电压，与此同时，起爆指令通过数据交互模块传入电子雷管芯片，待电子雷管响应后，数据交互模块将起爆信息回传至边缘计算模块进行边缘数据处理，将已处理的数据进行存储，同时在电子地图上显示实时电子雷管起爆时间、位置等信息。
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、部件拆分或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.电子雷管施工信息的边缘计算起爆器,所述边缘计算起爆器与电子雷管相连，其特征在于，所述边缘计算起爆器包括：
扫描部分，与控制检测部分通信连接，通过扫描施工图纸，得到图纸信息，并将所述图纸信息传输至所述控制检测部分；
所述控制检测部分，分别与所述扫描部分、终端显示部分、所述电子雷管的雷管芯片及数据储存部分通信连接，用于接受所述终端显示部分的指令并进行指令响应，同时将指令传送至所述电子雷管并将电子雷管爆炸时的爆炸数据回传，另外将所述图纸信息和所述爆炸数据进行去冗余处理，得到精简准确数据，并将该精简准确数据传输至所述数据储存部分和所述终端显示部分；所述控制检测部分包括电路相连的DSP控制模块、边缘计算模块和数据交互模块，所述DSP控制模块用于接收所述终端显示部分发出的指令，并对指令的不同做出不同响应；所述数据交互模块与所述电子雷管的雷管芯片电路相连，用于提取所述电子雷管的电子雷管及网络回路基础数据，同时将起爆指令传输至雷管芯片内，及电子雷管爆炸时的爆炸数据回传；所述边缘计算模块，对来自扫描部分预处理后的图纸信息和所述爆炸数据进行去冗余处理，得到精简准确数据，并将该精简准确数据传输至所述数据储存部分和所述终端显示部分；
所述边缘计算模块为数据接收层、边缘计算层和控制编排层，所述数据接收层用于将来自扫描部分预处理后的图纸信息边缘解压缩，解压缩后的图纸信息进入边缘计算层的各个独立的边缘数据分析单元，所述控制编排层用于为边缘数据分析单元提供边缘网络环境并为边缘计算模块中的每个数据分析单元分配资源，同时监督每个数据分析单元的资源状况，每个边缘数据分析单元进行数据去重和特征提取，得到精准数据；
所述终端显示部分，与所述控制检测部分通信连接，用于输入起爆指令，同时接收来自所述控制检测部分的精简准确数据，并对所述精简准确数据进行显示；
所述数据储存部分，与所述控制检测部分通信连接，用于将所述精简准确数据进行本地及上传云端存储；
还包括电源部分，所述电源部分与所述扫描部分、所述控制检测部分、所述终端显示部分及所述数据储存部分连接，用于各个部分的电力供给。
2.根据权利要求1所述的电子雷管施工信息的边缘计算起爆器，其特征在于，所述扫描部分包括电路相连的摄像头和图像编/解码器，所述摄像头通过扫描施工图纸得到图纸信息，并将所述图纸信息传输至所述图像编/解码器，所述图像编/解码器对所述图纸信息进行预处理，并传输至所述控制检测部分。
3.根据权利要求2所述的电子雷管施工信息的边缘计算起爆器，其特征在于，所述边缘计算模块进行去冗余处理的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，H表示当前数据大小，f为可自定义的偏移量，n为当前处理信息数量，表示对数据大小在的数据进行处理时所需要的时间。
4.根据权利要求3所述的电子雷管施工信息的边缘计算起爆器，其特征在于，所述终端显示部分包括LCD显示模块、计时模块、按键模块和蜂鸣器，所述按键模块用于向所述DSP控制模块输入操作指令，所述LCD显示模块用于所述精简准确数据的显示，所述蜂鸣器用于警报提醒，所述计时模块用于记录起爆过程时间。
5.根据权利要求4所述的电子雷管施工信息的边缘计算起爆器，其特征在于，所述数据储存部分包括存储芯片、能掉电保存数据的记忆体电路以及蓝牙模块，所述存储芯片用于所述精简准确数据进行实时储存，所述蓝牙模块，与智能终端无线连接用于将所述精简准确数据上传云端保存；记忆体电路防止断电后数据丢失情况出现。
6.根据权利要求5所述的电子雷管施工信息的边缘计算起爆器，其特征在于，所述电源部分包括电池、保护电路和切换开关，所述保护电路防止过压及过流危险出现，所述切换开关用于通信电压与起爆电压的转换。
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