CN115388729A - 一种现场混装炸药智能化装药系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种现场混装炸药智能化装药系统及方法，装药系统包括云服务器、智能现场混装炸药车和智能移动终端；云服务器搭载有爆破设计软件，并存储有爆破设计数据，且能基于云传输技术提供爆破设计数据；智能现场混装炸药车具有卫星定位模块、具有装药机构和行驶系统的执行机构，以及包括数据存储单元和控制单元的数据控制柜；数据控制柜通过网络服务器与云服务器形成数据通信连接；智能移动终端具有与数据控制柜形成数据通信的无线通信模块，智能移动终端能够借助控制单元操控智能现场混装炸药车。装药方法基于前述装药系统实施。本发明的有益效果是，装药系统为装药方法提供硬件保障，装药方法可提高装药效率，确保装药质量，降低装药成本。

Description

一种现场混装炸药智能化装药系统及方法
技术领域
本发明属于工程爆破技术领域，涉及一种现场混装炸药智能化装药系统及方法。
背景技术
现场混装炸药车技术在大型露天矿山爆破作业中得到了越来越广泛的应用。虽然随着装药机械化和自动化程度提高，应用规模逐步扩大，但其智能化程度不理想，如基于卫星定位的自动定位技术，基于云技术的云计算和云传输爆破设计和数据传输，基于物联网的智能终端控制等先进技术的应用都极为鲜见。从而导致实际施工过程中，需要配备大量现场人员，包括装药车驾驶员、装药人员，现场管理人员等，不仅存在因人员素质参差不齐导致施工质量难以保障外，还会随着劳动力成本的不断提高，大量现场人员必然导致施工成本居高不下。为此，本发明提出了一种智能化装药技术，以节省人力，确保施工质量并降低施工成本。
发明内容
本发明的第一目的就是针对现有现场混装炸药装药工作人员配备数量大的不足，提供一种现场混装炸药智能化装药系统，该装药系统包括云服务器、智能现场混装炸药车和用于控制现场混装炸药车的智能移动终端；并借助卫星定位技术实现自动定位，借助云技术实现爆破设计和数据传输，借助物联网技术实现装药机的智能化控制，从而大量节省现场人员，消除人员素质导致的质量保障力度低的隐患，并通过智能化提高装药效率，从而降低装药成本。本发明的第二目的是提供一种基于装药系统的装药方法，以确保装药质量，降低装药成本。
为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。
一种现场混装炸药智能化装药系统，包括云服务器、智能现场混装炸药车和用于控制现场混装炸药车的智能移动终端；
所述云服务器搭载有爆破设计软件，并存储有爆破设计数据，且能基于云传输技术提供爆破设计数据；
所述智能现场混装炸药车具有基于卫星定位的定位模块、具有装药机构和行驶系统的执行机构，以及包括数据存储单元和控制单元的数据控制柜；数据控制柜通过网络服务器与云服务器形成基于云传输技术的数据通信连接；
所述智能移动终端具有与所述数据控制柜形成数据通信的无线通信模块，智能移动终端能够借助控制单元操控智能现场混装炸药车。
采用前述方案的本发明装药系统，借助卫星定位技术实现自动定位，借助云技术实现爆破设计和数据传输，借助物联网技术实现装药机的智能化控制，不仅可大量节省现场人员，消除人员素质因素导致的质量保障能力弱的隐患，还可通过智能化提高装药效率，借助云计算平台降低爆破设计所需硬件设施要求，从而可从多方面降低装药成本。其中，智能移动终端构成智能现场混装炸药车的无线控制器，其类似于智能手机，其与智能现场混装炸药车的控制连接方式能够借助现有成熟的物联网技术可方便地实现，其可基于自身位置信息和爆破设计位置信息进行匹配，并在匹配成功后从数据控制柜获得爆破设计数据。智能现场混装炸药车可利用现有技术手段通过自动化升级和智能化对现有装药车进行改造后形成智能化的装药设备，以根据无线控制器的无线控制信号执行基于卫星定位技术、位置指令，利用经基于辅助驾驶技术改进后的行驶系统，自动行驶到目的地，并在接受到装药指令后，通过装药机构自动装药。具体装药时，现场人员可以利用智能移动终端安装的控制软件，指令装药机构的装药机构移动到对应炮孔位置实施装药作业。数据控制柜构成数据中继站，可实现云服务器与智能移动终端之间的数据传输、存储等中转功能，在作业完成后，作业数据可自动上传给云服务器和监管平台。本方案中，若智能移动终端没有与爆破设计位置信息配对成功，可在智能移动终端上手动设置参数，直接操作数据控制柜进行装药控制，其作业数据也会自动上传给云服务器和监管平台。
优选的，所述无线通信模块由WiFi模块，和/或，蓝牙模块构成。以利用成熟的无线数据传输手段实现无线传输。其中，WiFi模块和蓝牙模块可择一配置，也可两者都配置，两者都配置的条件下，使用时具有可选择性，从而可避免在一中传送方式出现故障的情况下，通过另一种手段保证设备正常运行的可靠性。
优选的，所述数据控制柜具有与安全监管平台形成数据上报的网络通信接口。以形成监管数据的自动上传，相对于现有专人抄送，可进一步节省人力。
优选的，所述智能移动终端还具有基于卫星定位的高精度定位模块。高精度定位模块是指定位精度为厘米级的卫星定位模块，以便现场人员站在炮孔附近位置手持智能移动终端时，由智能移动终端的位置信息体现炮孔位置信息，以此作为智能现场混装炸药车的装药目标位置，从而提高装药目标位置的准确性。
进一步优选的，所述智能现场混装炸药车上的定位模块采用高精度定位模块，并输药口位置作为智能现场混装炸药车的所在位置。以利用卫星定位技术实现对输药口的厘米级精准定位。以便在接收到装药指令后，基于智能移动终端发送的装药目标位置信息，利用智能现场混装炸药车上的装药机构运动驱动系统，或者，炸药车的行驶系统和装药机构运动驱动系统的共同作用，驱使装药机构运动到输药口运动到装药目标位置后，自动完成装药，从而可实现装药指令一键发送方式的操作控制。
为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。
一种现场混装炸药智能化装药方法，基于实现第一目的的现场混装炸药智能化装药系统实施，包括以下步骤：
第一步，爆破设计数据下载：包括从云服务器上将爆破设计数据下载到智能现场混装炸药车上的数据控制柜上；
第二步，爆破设计数据读取：智能移动终端基于自身位置信息和爆破设计位置信息进行匹配，匹配成功，则从数据控制柜上读取爆破设计数据；若匹配失败，则在智能移动终端上手动设置包括装药参数的爆破设计数据；
第三步，发送装药指令：智能移动终端基于爆破设计数据向智能现场混装炸药车发送包括炮孔位置和装药量的装药指令；
第四步，装药执行：智能现场混装炸药车基于接受到的装药指令，依据炮孔位置将装药机构上的输药口运动到对正指定炮孔的位置，并在到位后开始装药，直至装药完成；
第五步，结果上传：在完成装药作业后，数据控制柜基于云传输技术将作业数据自动上传至云服务器。
采用前述方案的本发明装药方法，基于实现第一目的的现场混装炸药智能化装药系统实施，以借助卫星定位技术实现自动定位，借助云技术实现爆破设计和数据传输，借助物联网技术实现装药机的智能化控制，不仅可通过智能化提高装药效率，还可大量节省现场人员，消除人员素质因素导致的质量保障能力弱的隐患，并且还能借助云计算平台减少爆破设计的硬件设施，并降低硬件设施的配置要求，从而可确保装药质量，并从多方面降低装药成本。其中，装药指令可以是一键完成的指令，也可以是包括对装药机构的移动速度和移动位置进行实时控制的指令，以在装药机构输药口移动到设定炮孔位后，再执行炸药装填指令，并由装药机构自动完成装药。其中，一键完成指令是指只需操作一个实体按键或虚拟按键就完成操作的型式，装药机构可自动运动到指定的炮孔位置，并接续完成装药。对装药机构的移动速度和移动位置进行实时控制的指令，是指由操作人员判断装药机构的装药机构的实时位置，并在到位且启动装药指令后，装药机构再完成炸药装填工作。
优选的，还包括在完成装药作业后，数据控制柜基于安全监管平台的数据上传指令，利用网络通信接口将作业数据上传至安全监管平台。无需配备专人填报符合安全监管要求的数据，进一步节省人力，降低成本，还可有效避免人工填报可能出现的错误。
优选的，在智能现场混装炸药车所在位置由输药口位置体现的装药过程中，装药目标位置信息合并在装药指令中，并在输药口到达目标位置后自动完成装药。以形成一键完成的装药指令型式，进一步提高装药效率。此过程中，待装药炮孔即目标位置信息可借助爆破设计数据选取，也可通过其他测量方式获得，如高精度的卫星定位技术等方式获得。
优选的，在所述第二步中，还包括读取智能现场混装炸药车所在位置信息，并将一选定的炮孔位置作为目标位置，在指令智能现场混装炸药车行驶到目标位置后，再执行第三步。以实现对智能现场混装炸药车位置的自动调动，进一步提高智能化水平，并提高装药效率。
优选的，所述第一步到第三步均通过操作智能移动终端安装的APP实现，其操作内容还包括爆破设计选择、爆破区域选择、人员选择、装药车作业参数设置和信息采集；所述信息采集在结果上传前完成，采集内容为装药结果数据。以实现多项操控内容的控制，确保装药效果。其中，人员选择是指选择数据库中确定的具有作业资格的备选人员，以便进行质量追溯。
本发明的有益效果是，装药系统为装药方法提供硬件保障，装药方法可提高装药效率，确保装药质量，降低装药成本。
附图说明
图1是本发明中装药系统的结构示意框图。
图2是本发明装药系统中装药车的部分结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1，参见图1和图2，一种现场混装炸药智能化装药系统，包括云服务器、智能现场混装炸药车和用于控制现场混装炸药车的智能移动终端；
所述云服务器搭载有爆破设计软件，并存储有爆破设计数据，且能基于云传输技术提供爆破设计数据；
所述智能现场混装炸药车具有基于卫星定位的定位模块、具有装药机构和行驶系统的执行机构，以及包括数据存储单元和控制单元的数据控制柜；数据控制柜通过网络服务器与云服务器形成基于云传输技术的数据通信连接；
所述智能移动终端具有与所述数据控制柜形成数据通信的无线通信模块，智能移动终端能够借助控制单元操控智能现场混装炸药车。
其中，智能现场混装炸药车可利用现有技术手段通过自动化升级和智能化对现有装药车进行改造后形成智能化的装药设备。
无线通信模块由WiFi模块和蓝牙模块构成。数据控制柜具有与安全监管平台形成数据上报的网络通信接口。智能移动终端还具有基于卫星定位的厘米级高精度定位模块。装药机构上还设有厘米级高精度定位模块，该高精度定位模块用于体现装药机构上输药口位置。
本实施例中，无线通信模块也仅可由WiFi模块，或者，仅由蓝牙模块构成。
实施例2，结合图1和图2，一种现场混装炸药智能化装药方法，基于实施例1的现场混装炸药智能化装药系统实施，包括以下步骤：
第一步，爆破设计数据下载：包括从云服务器上将爆破设计数据下载到智能现场混装炸药车上的数据控制柜上；
第二步，爆破设计数据读取：智能移动终端基于自身位置信息和爆破设计位置信息进行匹配，匹配成功，则从数据控制柜上读取爆破设计数据；若匹配失败，则在智能移动终端上手动设置包括装药参数的爆破设计数据；
第三步，发送装药指令：智能移动终端基于爆破设计数据向智能现场混装炸药车发送包括炮孔位置和装药量的装药指令；
第四步，装药执行：智能现场混装炸药车基于接受到的装药指令，依据炮孔位置将装药机构上的输药口运动到对正指定炮孔的位置，并在到位后开始装药，直至装药完成；
第五步，结果上传：在完成装药作业后，数据控制柜基于云传输技术将作业数据自动上传至云服务器。
还包括在完成装药作业后，数据控制柜基于安全监管平台的数据上传指令，利用网络通信接口将作业数据上传至安全监管平台。
其中，在智能现场混装炸药车所在位置由输药口位置体现的装药过程中，装药目标位置信息合并在装药指令中，并在输药口到达目标位置后自动完成装药。在所述第二步中，还包括读取智能现场混装炸药车所在位置信息，并将一选定的炮孔位置作为目标位置，在指令智能现场混装炸药车行驶到目标位置后，再执行第三步。
另外，第一步到第三步均通过操作智能移动终端安装的APP实现，其操作内容还包括爆破设计选择、爆破区域选择、人员选择、装药车作业参数设置和信息采集；所述信息采集在结果上传前完成，采集内容为装药结果数据。
本实施中，智能现场混装炸药车也可采用人工驾驶方式行驶，在智能移动终端或智能现场混装炸药车高精度定位模块之一失效，或装药机构运动精度难以满足定位的高精确度要求时，也可由人工手动操控的方式代替一键完成指令，通过肉眼实时观察输药口位置和目标位置，从而使其最终在到达目标位置后，再发送炸药装填作业指令。
本发明的工作过程如下：
爆破设计人员通过云服务器上的爆破设计软件进行设计，其数据通过网络服务器传输到智能现场混装炸药车的数据控制柜上；智能移动终端通过WiFi或蓝牙连接读取数据控制柜中的爆破设计数据，并通过卫星赋予位置信息或自身网络与爆破设计位置信息进行匹配，匹配成功后，点击自动装药，装药指令直接反馈给数据控制柜；数据控制柜收到信号后，开始驱动执行机构执行装药命令。在完成作业后，其作业数据会自动上传给云服务器和监管平台。若智能移动终端没有与爆破设计位置信息配对成功，可在智能移动终端上手动设置参数，直接操作数据控制柜进行控制装药，其作业数据也会自动上传给云服务器和监管平台。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种现场混装炸药智能化装药系统，其特征在于，包括云服务器、智能现场混装炸药车和用于控制现场混装炸药车的智能移动终端；
所述云服务器搭载有爆破设计软件，并存储有爆破设计数据，且能基于云传输技术提供爆破设计数据；
所述智能现场混装炸药车具有基于卫星定位的定位模块、具有装药机构和行驶系统的执行机构，以及包括数据存储单元和控制单元的数据控制柜；数据控制柜通过网络服务器与云服务器形成基于云传输技术的数据通信连接；
所述智能移动终端具有与所述数据控制柜形成数据通信的无线通信模块，智能移动终端能够借助控制单元操控智能现场混装炸药车。
2.根据权利要求1所述的现场混装炸药智能化装药系统，其特征在于，所述无线通信模块由WiFi模块，和/或，蓝牙模块构成。
3.根据权利要求1所述的现场混装炸药智能化装药系统，其特征在于，所述数据控制柜具有与安全监管平台形成数据上报的网络通信接口。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的现场混装炸药智能化装药系统，其特征在于，所述智能移动终端还具有基于卫星定位的高精度定位模块。
5.根据权利要求4所述的现场混装炸药智能化装药系统，其特征在于，所述智能现场混装炸药车上的定位模块采用高精度定位模块，并输药口位置作为智能现场混装炸药车的所在位置。
6.一种现场混装炸药智能化装药方法，其特征在于，基于权利要求1～5中任意一项所述的现场混装炸药智能化装药系统实施，包括以下步骤：
第一步，爆破设计数据下载：包括从云服务器上将爆破设计数据下载到智能现场混装炸药车上的数据控制柜上；
第二步，爆破设计数据读取：智能移动终端基于自身位置信息和爆破设计位置信息进行匹配，匹配成功，则从数据控制柜上读取爆破设计数据；匹配失败，则在智能移动终端上手动设置包括装药参数的爆破设计数据；
第三步，发送装药指令：智能移动终端基于爆破设计数据向智能现场混装炸药车发送包括炮孔位置和装药量的装药指令；
第四步，装药执行：智能现场混装炸药车基于接受到的装药指令，依据炮孔位置将装药机构上的输药口运动到对正指定炮孔的位置，并在到位后开始装药，直至装药完成；
第五步，结果上传：在完成装药作业后，数据控制柜基于云传输技术将作业数据自动上传至云服务器。
7.根据权利要求6所述的现场混装炸药智能化装药方法，其特征在于，还包括在完成装药作业后，数据控制柜基于安全监管平台的数据上传指令，利用网络通信接口将作业数据上传至安全监管平台。
8.根据权利要求6或7所述的现场混装炸药智能化装药方法，其特征在于，在智能现场混装炸药车所在位置由输药口位置体现的装药过程中，装药目标位置信息合并在装药指令中，并在输药口到达目标位置后自动完成装药。
9.根据权利要求8所述的现场混装炸药智能化装药方法，其特征在于，在所述第二步中，还包括读取智能现场混装炸药车所在位置信息，并将一选定的炮孔位置作为目标位置，在指令智能现场混装炸药车行驶到目标位置后，再执行第三步。
10.根据权利要求6或7所述的现场混装炸药智能化装药方法，其特征在于，所述第一步到第三步均通过操作智能移动终端安装的APP实现，其操作内容还包括爆破设计选择、爆破区域选择、人员选择、装药车作业参数设置和信息采集；并在结果上传前，通过信息采集操作采集装药结果数据。
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