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一种数码电子雷管的起爆控制系统

申请号 CN202410150207.0 申请日 2024-02-02 公开(公告)号 CN117824448A 公开(公告)日 2024-04-05
申请人 昆明理工大学; 发明人 李祥龙; 陶子豪; 王建国; 胡启文; 胡涛; 左庭; 赵品喆; 赵泽虎;
摘要 本 发明 涉及爆破技术领域,具体为一种数码 电子 雷管 的起爆控制系统,系统包括:芯片控制子系统和起爆子系统;通过所述芯片控制子系统输出起爆 电流 ,所述芯片控制子系统包括电子延期装置、安全警报器、连接器和脚线;在所述电子延期装置内设置起爆电流控 制模 型;所述起爆子系统接收所述起爆电流,所述起爆子系统包括连接脚线、 橡胶 塞、桥丝、药头、引火剂、雷管管壳、起爆药以及聚能穴;基于芯片控制子系统和起爆子系统控制数码电子雷管爆破,芯片控制子系统安装于雷管外部,起爆子系统安装于雷管内部。本发明将芯片控制系统和起爆系统分开安装,并利用芯片控制系统精准控制雷管爆破时间,解决数码电子雷管芯片损毁、滞后爆破以及拒爆等问题。
权利要求

1.一种数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述数码电子雷管的起爆控制系统包括:芯片控制子系统和起爆子系统;
通过所述芯片控制子系统输出起爆电流,所述芯片控制子系统包括电子延期装置、安全警报器、连接器和脚线;
在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型;
所述起爆子系统接收所述起爆电流,所述起爆子系统包括连接脚线、橡胶塞、桥丝、药头、引火剂、雷管管壳、起爆药以及聚能穴;
基于所述芯片控制子系统和所述起爆子系统控制数码电子雷管爆破,所述芯片控制子系统安装于雷管外部,所述起爆子系统安装于雷管内部。
2.根据权利要求1所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:
在所述电子延期装置内构建起爆电流控制模型,所述起爆电流控制模型包括延迟时间预测模型、延迟结果检验模型以及起爆电流评估模型。
3.根据权利要求2所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:
依据数码电子雷管信息和爆破试验数据构建起爆电流控制模型;
依据所述起爆电流控制模型获得爆破电子线路的最高峰数值;
基于所述最高峰数值分析数码电子雷管的起爆电流。
4.根据权利要求3所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述起爆电流控制模型,满足如下关系:
其中,PLmax表示爆破电子线路的最高峰值,d(w)表示爆破振动信号的分量,E表示爆破′
边际的瞬时能量,v表示最高峰值对应的振动速度,w表示最高峰值对应的幅度值,w表示爆破电子线路的平均幅度值。
5.根据权利要求2所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:
利用所述延迟结果检验模型对时间延迟结果进行检验,并获得检验结果;
根据所述检验结果分析数码电子雷管延迟时间的可靠性。
6.根据权利要求5所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述延迟结果检验模型,满足如下关系:
其中,δ表示时间延迟结果的可靠系数,PLmax表示爆破电子线路的最高峰值,n表示电子延期装置每周期的指令数量,f表示电子延期装置的容频频率,ve表示电子延期装置的实际计算速度。
7.根据权利要求2所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:
通过所述起爆电流评估模型对所述起爆电流进行评估,并获得评估结果;
基于所述评估结果分析起爆电流的稳定情况。
8.根据权利要求7所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述起爆电流评估模型,满足如下关系:
其中,S表示起爆电流的稳定性,ΔIi表示i时刻的电流值,ΔIi‑1表示i‑1时刻的电流值,D表示i时刻起爆电流的占空值。
9.根据权利要求1所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述数码电子雷管的起爆控制系统还包括:
所述芯片控制子系统安装于爆破雷管外部,所述起爆子系统安装于爆破雷管内部,且所述芯片控制子系统和所述起爆子系统通过脚线相互连接。
10.根据权利要求2所述的数码电子雷管的起爆控制系统,其特征在于,所述数码电子雷管的起爆控制系统还包括:
通过所述延迟结果检验模型监测起爆电流的可靠度;
利用所述起爆电流评估模型保障起爆电流的稳定性;
若所述可靠度和/或所述稳定性不合符预设条件,所述安全警报器发出警告信号并阻止数码电子雷管的起爆。

说明书全文

一种数码电子雷管的起爆控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及爆破技术领域,具体为一种数码电子雷管的起爆控制系统。

背景技术

[0002] 在爆破工程中,数码电子雷管有着至关重要的作用。传统的雷管控制系统通常采用预设时间的方式来控制雷管起爆,这种方式的缺点在于延迟时间是固定的,无法根据实际需求和爆破条件进行灵活调整。此外传统系统还存在控制过程复杂、难以实现雷管精确起爆和控制等问题。
[0003] 另一方面,在传统的数码电子雷管构造中,控制芯片、引火药头和起爆药是相互关联的。当模型装药孔的孔距较小时,雷管内部的芯片可能会遭到损伤,进而引发电子雷管的据爆,不仅影响爆破试验的效果,还对试验进程产生严重干扰。此外,传统电子雷管的芯片和引火药头都集成在管壳内部。在试验过程中放入炮孔内部的电子雷管,极易受到炮孔所产生的应波和振动的影响,进而导致芯片或引火药头的损坏,使电子雷管失去爆破能力。
[0004] 因此,亟需一种新型的数码电子雷管起爆控制系统,以解决电子雷管的滞后爆破、拒接爆破、雷管受损以及起爆控制等问题。此系统将能够更好地适应各种爆破条件,提高爆破试验效率和安全性,并进一步推动爆破工程的发展。

发明内容

[0005] 针对现有方法的不足以及实际应用的需求,为了解决电子雷管在爆破过程中出现的滞后爆破、拒爆、装置受损以及精准爆破控制等问题,进而提高爆破试验的效率和安全性,更好地适应多样化的爆破条件。一方面本发明提供了一种数码电子雷管的起爆控制系统,其系统包括:芯片控制子系统和起爆子系统;通过所述芯片控制子系统输出起爆电流,所述芯片控制子系统包括电子延期装置、安全警报器、连接器和脚线;在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型;所述起爆子系统接收所述起爆电流,所述起爆子系统包括连接脚线、橡胶塞、桥丝、药头、引火剂、雷管管壳、起爆药以及聚能穴;基于所述芯片控制子系统和所述起爆子系统控制数码电子雷管爆破,所述芯片控制子系统安装于雷管外部,所述起爆子系统安装于雷管内部。本发明的数码电子雷管起爆控制系统结合芯片控制子系统和起爆子系统,能够实现雷管的精准起爆,更好地适应各种爆破条件,提高爆破试验的安全性。
[0006] 可选地,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:在所述电子延期装置内构建起爆电流控制模型,所述起爆电流控制模型包括延迟时间预测模型、延迟结果检验模型以及起爆电流评估模型。本发明在电子延期装置中构建了一个起爆电流控制模型,且模型包括了延迟时间预测模型、延迟结果检验模型以及起爆电流评估模型,能够进一步提高爆破试验过程的精确性和可靠性。
[0007] 可选地,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:依据数码电子雷管信息和爆破试验数据构建起爆电流控制模型;依据所述起爆电流控制模型获得爆破电子线路的最高峰数值;基于所述最高峰数值分析数码电子雷管的起爆电流。本发明依据数码电子雷管信息和爆破试验数据构建数学模型,能够提高模型的准确性和可靠性,通过收集和分析数据信息,可以更好地了解雷管性能和爆破规律,为构建准确的起爆电流控制模型提供有力支持。
[0008] 可选地,所述起爆电流控制模型,满足如下关系:
[0009]
[0010] 其中,PLmax表示爆破电子线路的最高峰值,d(w)表示爆破振动信号的分量,E表示爆破边际的瞬时能量,v表示最高峰值对应的振动速度,w表示最高峰值对应的幅度值,w′表示爆破电子线路的平均幅度值。本发明的模型中包含了多个可变参数,使得起爆电流控制模型具有很好的灵活性和适应性,可以更好地应对不同的爆破条件和预测需求。
[0011] 可选地,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:利用所述延迟结果检验模型对时间延迟结果进行检验,并获得检验结果;根据所述检验结果分析数码电子雷管延迟时间的可靠性。本发明通过延迟结果检验模型对时间延迟结果进行检验,可以及时发现时间设置中的误差或异常情况,有助于保障起爆时间的准确性和可靠性,提高爆破试验过程的稳定性和成功概率。
[0012] 可选地,所述延迟结果检验模型,满足如下关系:
[0013]
[0014] 其中,δ表示时间延迟结果的可靠系数,PLmax表示爆破电子线路的最高峰值,n表示电子延期装置每周期的指令数量,f表示电子延期装置的容频频率,ve表示电子延期装置的实际计算速度。本发明考虑了影响时间延迟结果可靠性、的多种影响因素,使得模型具有更好的适应性和泛化能力。
[0015] 可选地,所述在所述电子延期装置内设置起爆电流控制模型包括:通过所述起爆电流评估模型对所述起爆电流进行评估,并获得评估结果;基于所述评估结果分析起爆电流的稳定情况。本发明基于评估结果分析起爆电流的稳定情况,可以对雷管的起爆性能进行深入评估,及时发现潜在的问题或不足之处,并采取相应的措施进行优化和改进。
[0016] 可选地,所述起爆电流评估模型,满足如下关系:
[0017]
[0018] 其中,S表示起爆电流的稳定性,ΔIi表示i时刻的电流值,ΔIi‑1表示i‑1时刻的电流值,D表示i时刻起爆电流的占空值。本发明比较相邻时刻的电流值和占空值,能够更精确地评估起爆电流的稳定性,基于细微的电流变化保证评估结果的准确性和可靠性。
[0019] 可选地,所述数码电子雷管的起爆控制系统还包括:所述芯片控制子系统安装于爆破雷管外部,所述起爆子系统安装于爆破雷管内部,且所述芯片控制子系统和所述起爆子系统通过脚线相互连接。本发明将芯片控制子系统安装在爆破炮孔外部,起爆子系统安装在炮孔内部,并通过脚线相互连接,能够提供更高的灵活性、安全性、维护便利性、抗干扰能力和可靠性,进而提高爆破试验工程的安全性。
[0020] 可选地,所述数码电子雷管的起爆控制系统还包括:通过所述延迟结果检验模型监测起爆电流的可靠度;利用所述起爆电流评估模型保障起爆电流的稳定性;若所述可靠度和/或所述稳定性不合符预设条件,所述安全警报器发出警告信号并阻止数码电子雷管的起爆。本发明能够在起爆前确保电流处于安全和可靠的范围内,能够及时发现潜在的问题或故障,从而大大降低了因电流问题导致的拒绝爆破、滞后爆破以及意外爆炸险。附图说明
[0021] 图1为本发明的数码电子雷管起爆控制系统流程图
[0022] 图2为本发明的数码电子雷管控制系统的爆破振动信号示意图;
[0023] 图3为本发明的数码电子雷管控制系统的理论延迟时间与预测延迟时间对比示意图;
[0024] 图4为本发明的数码电子雷管控制系统的结构示意图。

具体实施方式

[0025] 下面将详细描述本发明的具体实施例,应当注意,这里描述的实施例只用于举例说明,并不用于限制本发明。在以下描述中,为了提供对本发明的透彻理解,阐述了大量特定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中,为了避免混淆本发明,未具体描述公知的电路软件或方法。
[0026] 在整个说明书中,对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的示图都是为了说明的目的,并且示图不一定是按比例绘制的。
[0027] 请参见图1,本发明通过改进电子雷管的结构设计,提高起爆控制系统的稳定性和可靠性,减少系统装置受损的可能性,并且提高数码电子雷管起爆控制系统的准确性和安全性,确保电子雷管的准时爆破,同时降低滞后爆破和拒爆的风险,本发明提供了一种数码电子雷管的起爆控制系统,所述数码电子雷管的起爆控制系统包括如下步骤:
[0028] S1、在数码电子雷管的起爆控制系统中设置了:芯片控制子系统和起爆子系统,其具体设置步骤及实施内容如下:
[0029] 首先在数码电子雷管的起爆控制系统中设置芯片控制子系统,具体设置内容如下:
[0030] 在本实施例中上述芯片控制子系统主要包括了电子延期装置、安全警报器、连接器和脚线;并通过芯片控制子系统输出起爆控制系统所需要的起爆电流。
[0031] 其中芯片控制子系统可以利用集成电路芯片进行输入初始电流的信号处理、控制、决策与控制执行等操作,实施例中芯片控制子系统需要进一步结合传感技术、微处理技术和数字信号处理技术等,使其具有高度智能化、高精度、高速度和可靠性的特点。
[0032] 在一个可选地实施例中,芯片控制子系统会首先接收并处理初始电流信号,这些信号可以是电路中的模拟信号或数字信号,经过分析处理之后,系统能够获取到与初始电流相关的物理量以及环境条件等信息。接下来,芯片控制子系统将处理后的电流信号和特征数据发送到相应的设备或模型中,并生成相应的控制指令。上述指令可用于驱动执行模型、调整系统参数以及信号输送等,基于此方式,芯片控制子系统能够实现自动控制和指令调整,确保芯片控制子系统的稳定性和可靠性。同时还可以根据预设条件或爆破环境条件对指令信息进行智能调整,进而提高爆破试验的准确性。
[0033] 在芯片控制子系统设置了电子延期装置。在本实施例中电子延期装置可以根据预设程序或外部指令信号精确地控制雷管的起爆时间,以确保爆破过程按照预定的计划进行,上述电子延期装置还具备数据记录功能,能够记录雷管每次起爆的时间、电流以及能量等信息,有利于为爆破效果评估和后续试验提供重要的参考依据。利用电子延期装置,可以避免因人为操作或机械故障导致的误起爆事件,同时电子延期装置具有较高的精确度和稳定性,能够确保起爆的可靠性和准确性。
[0034] 在芯片控制子系统中,安全警报器作为关键组件之一,与电子延期装置紧密配合,共同保障爆破试验的安全与稳定。当安全警报器监测到起爆前的异常情况或出现其他问题时,安全警报器会迅速发出警告信号,上述安全警报器与电子雷管起爆器通过导线连接进而可以快速、稳定地传输安全报警信号,此外还可以在较远距离内实现报警信号的安全输送。在一个可选地实施例中,安全警报器的输出端输送报警电流信号,起爆器的输入端接收报警电流信号之后立即发出振动信号,提醒相关操作人员注意,以及时采取应对措施。本实施例的预警机制有效地降低了爆破意外事件的发生风险,确保了人员和设备的安全。
[0035] 此外,连接器和脚线在芯片控制子系统中发挥着至关重要的作用,它们将电子延期装置与安全警报器等其他组件相互连接,形成一个完整且可靠的芯片控制子系统。通过连接器和脚线的稳定传输,各组件和装置之间能够实现准确无误的数据交换和指令传输,确保整个系统的高效准确运行。上述连接方式提高了芯片控制子系统的集成度和可维护性,降低了机械故障的发生概率,进一步增强了爆破试验的安全性和稳定性。
[0036] 更进一步地,本实施例中芯片控制子系统的组合方法,仅仅只是本发明的一个可选实施方式,其他一个或者一些实施例中可以根据爆破试验需求和实际情况对系统构成方式进行调整,进而形成一个完整的爆破试验系统,保障各组件和装置之间的协同工作,进一步提高整个系统的工作效率和稳定性,是实现高效、安全爆破试验的重要保障。
[0037] S2、更进一步地,本实施例在电子延期装置内设置起爆电流控制模型,其具体设置步骤及实施内容如下:
[0038] 为了根据不同的爆破需求选择合适的延迟时间,使得爆破试验更加灵活,能够适应多样化的爆破条件和需求,本实施例在电子延期装置内建立了起爆电流控制模型,且起爆电流控制模型还包括了:延迟时间预测模型、延迟结果检验模型以及起爆电流评估模型,其具体实施内容如下:
[0039] 其中,延迟时间预测模型负责对起爆前的延迟时间进行精确预测。其可以根据输入的初始电流信号和其他相关参数,快速计算出合适的延迟时间,确保爆破试验的准确性和稳定性。
[0040] 首先,基于数码电子雷管信息和爆破试验数据构建起爆电流控制模型。为了更全面地了解爆破环境信息,将引入多种传感器其包括压力传感器温度传感器等,组成一个综合的传感器网络。上述传感器对环境参数和爆破条件进行实时监测,并从中提取与起爆电流相关的特征信息,上述特征信息包括但不限于线路中的初始电流、峰值电流以及能量大小等关键参数。
[0041] 进一步地,利用人工智能算法机器学习技术,对起爆电流控制模型进行建立和优化。通过大量爆破试验数据对模型进行训练,以实现模型的不断学习和迭代更新,从而提高起爆电流预测结果的准确度和控制精度,有利于更好地适应各种复杂的爆破环境,提高爆破试验的可靠性,基于此保证数码电子雷管的精准爆破。
[0042] 此外,为了更好地评估和调整起爆电流控制模型,还可以利用其他技术或方法,可以基于模糊逻辑算法对传感器数据进行处理和分析,以更准确地提取与起爆电流相关的特征信息。同时还可以与其他系统进行数据集成,实现数据共享和协同工作,进一步提高整个爆破控制系统的性能和稳定性。
[0043] 依据起爆电流控制模型获得爆破电子线路的最高峰数值,然后基于最高峰数值分析数码电子雷管的起爆电流,其具体实施内容如下:
[0044] 通过起爆电流控制模型确定爆破电子线路的最高峰数值,此外将结合其他传感器,如电流传感器、电压传感器等,以获取更全面的线路电流信息。通过多传感器数据融合技术,将多个传感器的数据进行综合处理,以获得更准确的最高峰数值。
[0045] 上述起爆电流控制模型,满足如下关系:
[0046]
[0047] 其中,PLmax表示爆破电子线路的最高峰值,d(w)表示爆破振动信号的分量,E表示爆破边际的瞬时能量,v表示最高峰值对应的振动速度,w表示最高峰值对应的幅度值,w′表示爆破电子线路的平均幅度值。
[0048] 爆破电子线路的最高峰值指的是在爆破过程中,电子线路中电流的最大值。爆破电子线路的最高峰值对于评估爆破效果、安全性和可靠性具有重要意义,基于最高峰值可以了解爆破过程中电流或电压的变化规律,还可以评估起爆系统和相关装置的工作状态。
[0049] 爆破振动信号的分量指的是初始电流信号中的不同频率成分或模式。在爆破过程中,振动信号通常由多个频率成分组成,上述成分可以是与爆破事件相关的固有频率,也可以是由环境因素或噪声引起的其他频率。实施例中可以利用频谱分析方法将信号分解成不同的频率成分,然后分析各成分的振幅和频率,以了解电流信号的能量分布和变化情况。
[0050] 在爆破试验过程中,边际瞬时能量指的是在某一特定时间点上,爆破释放出的能量与对应时间点介质吸收能量之差,可以用于描述爆破过程中能量的动态变化和分布情况,可以采用地震波速测法、加速度计、声波测量仪等设备对爆破过程中产生的地震波、加速度、声波等进行实时监测和记录。同时需要注意排除其他干扰因素的影响,以保证测量结果的准确性和可靠性。
[0051] 上述爆破边际的瞬时能量,满足如下关系:
[0052]
[0053] 其中,E表示爆破边际的瞬时能量,H表示对爆破瞬时幅度值的平方在频域内积分,τ表示爆破幅度对应的频域。
[0054] 在电流信号处理中,频域是描述信号频率特性的方式。在本实施例中频域积分是对一个函数在特定频率范围内的积分,通常用于分析信号的频率成分,有助于了解爆破瞬时幅度在整个频率范围内的分布和强度。
[0055] 爆破幅度对应的频域指的是爆破声音的频率范围。根据不同的爆破条件和环境,爆破声音的频率范围会有所不同。例如,硐室爆破的频率通常小于20Hz,露天深孔爆破的频率在10Hz‑60Hz之间,露天浅孔爆破的频率在40Hz‑100Hz之间,地下深孔爆破的频率在30Hz‑100Hz之间,地下浅孔爆破的频率在60Hz‑300Hz之间,基于频率范围可以分析爆破试验的相关特性和爆炸影响范围。
[0056] 在本实施例中将爆破瞬时幅度值平方在频域内进行积分,可以得到爆破能量在各个频率范围内的分布情况,有助于了解爆破能量的主要成分、分布情况以及峰值变化趋势,从而更好地控制爆破效果和减少对周围环境的影响。另外一方面,对爆破边际瞬时能量进行分析,可以更好地了解爆破过程中能量的释放和传播规律,有助于优化爆破预测模型的相关参数,减小延迟时间的误差系数,提高爆破效果和效率,降低爆破成本。
[0057] 最高峰值对应的振动速度是指,在爆破过程中振动信号的最大速度值。速度值通常出现在爆破事件发生后的瞬间,反映了爆破能量释放时对周围介质产生的冲击力和加速度,可以深入了解爆破过程中能量的传递和散播情况,为优化爆破结构设计提供有力支持,更进一步地爆破振速的大小与炸药量、距离以及被爆岩体的特性密切相关,同时与爆破区域地质、爆破方法等因素亦有明显关系,其中最高峰值对应的振动速度满足如下关系:
[0058]
[0059] 其中,v表示最高峰值对应的振动速度,K表示爆破条件对应的相关参数,Q表示质点段的炸药量,l表示最高峰值点至爆破源的直线距离,μ表示爆破条件的影响权重。
[0060] 爆破条件的相关参数包括但不限于炮孔直径、炮孔深度、炮孔间距和排距、单位炸药消耗量、每米炮孔粉碎矿量、装药长度、药包直径和密度、间隔装药等。
[0061] 质点段炸药量是衡量炸药爆炸能量大小的重要指标之一,指的是在爆破过程中,炸药爆炸后产生的冲击波和气体产物作用于介质内部质点,使其达到一定的速度和加速度所需要的炸药量。在实际应用中,需要根据不同的爆破条件和要求,通过试验和计算确定合理的质点段炸药量,以达到安全、经济、有效的爆破效果。
[0062] 最高峰值点至爆破源的直线距离指的是在爆破过程中,爆破产生的冲击波或振动波的最高峰值点与炸药爆炸位置之间的直线距离,此距离可以用于评估爆破对周围环境的影响,包括对建筑物基础设施、生态环境等方面的破坏程度。
[0063] 爆破条件的影响权重是指在进行爆破设计和评估时,各种爆破条件对爆破效果和安全性的影响程度。上述条件包括但不限于地质条件、炸药类型、炮孔参数、爆破方式、环境因素等,通过分析爆破条件对爆破效果和安全性的影响程度,可以及时调整爆破参数和方案,以确保爆破试验的安全顺利进行。
[0064] 其中爆破条件对应的相关参数和影响权重均为常数,且与被爆岩体及场地爆破条件有关,上述条件主要包括爆破方式、传播介质及场地条件等相关因素,现根据《爆破安全操作规范》,不同岩性中爆破条件对应的相关参数和影响权重可参见表1。
[0065] 表1
[0066] 岩性 K μ超硬岩 20‑50 1.0‑1.3
硬岩 50‑100 1.3‑1.5
中硬岩 100‑160 1.5‑1.6
软岩 160‑200 1.8‑2.1
极软岩 200‑250 2.1‑2.5
[0067] 不同爆破条件的岩性参考表格
[0068] 基于表1中数据可知不同岩石硬度的取值范围,有利于优化爆破药量,提高爆破振动效果。为了取得准确的爆破条件相关参数和影响权重值,采用最小二乘法原理进行回归分析得出较为准确的参数值和影响权重值。同时,根据现场切割槽爆破振动数据对模型试验得到的参数值和影响权重值进行再次优化,从而为后续爆破电子线路最高峰值的评估检验具有重要意义。
[0069] 为了可以更直观地了解爆破试验过程中振动速度变化情况,更好地理解爆破效果,相关示意图可以更详细的呈现爆破信号的振动速度,有助于提高决策的科学性和准确性,为爆破控制系统提供更加可靠的数据支持,具体请参见图2。
[0070] 最高峰值对应的幅度值是指在信号中最高峰值点所对应的幅值。在信号处理中幅度值是指信号的绝对值,也就是信号在垂直方向上所占的单位长度,对于一个具有峰值的信号,幅度值通常是指该峰值点所对应的幅值,也就是信号的最大值。
[0071] 爆破电子线路的平均幅度值是指在一个时间周期内信号幅度的平均值。在本实施例中将时间周期内的所有幅度值相加,然后除以时间周期内的采样点数,基于平均幅度值可以评估爆破的实验效果,对爆破过程中的能量分布和释放情况进行分析。
[0072] 在本实施例中将爆破振动信号、爆破瞬时能量、爆破振动速度、最高峰值幅度值以及平均幅度值作为参数分析爆破电子线路的最高峰值,通过测量和评估各参数可以更全面地了解爆破过程中能量的释放、传播和分布情况,以及爆破对周围环境的影响,有助于更好地评估爆破效果,并为后续的延迟时间和起爆电流的预测提供数据支撑
[0073] 此外上述参数也可以作用于安全警报器。基于实时监测的爆破振动信号分量、瞬时能量等参数,可以及时发现数码电子雷管的异常情况并发出预警,从而采取相应的应对措施,保障人员和爆破设备的安全。
[0074] 然后,基于最高峰数值分析数码电子雷管的起爆电流,其具体内容如下:
[0075] 利用延迟时间预测模型对同一个试验的延迟时间进行多次运算,获得多个最高峰数值,然后通过平均值法得到相关预测结果的平均值,通过此方法可以消除异常值对计算结果的影响,使得最高峰数值更加准确。
[0076] 根据爆破电子线路最高峰值的平均值,利用合适的数学模型对爆破电路的电流波形进行仿真拟合,其中数学模型包括但不限于线性回归、多项式拟合等,依据已知的最高峰值预测未来电流的变化趋势,为延迟时间的分析提供参考依据。具体可以在拟合曲线上找出电流的最大值和电流最小值,即对应着爆破电路中最大的瞬时电流和最小的瞬时电流,然后将爆破电路中的最大瞬时电流与最小瞬时电流相除,得到起爆电路的电流有效值。
[0077] 通过上述有效电流值找到与之相对应的延迟时间。由于电流和爆破延迟时间之间是非线性的,电子路线中的电流变化不会立即导致延迟时间发生改变,所以实施例中对其进行一段时间的积累和反应,具体可以使用时间常数概念,在RC电路中,电容的充电或放电时间取决于电阻和电容的值,基于路线中的有效电流值,可以通过测量电容从一个已知电压变化到另一个已知电压所需的时间来找到最佳的延迟时间,更进一步地还可以通过数字电路模型来计算和分析相关数据以获得相应的延迟时间。
[0078] 在找到合适的延迟时间之后,利用延迟结果检验模型对延迟效果进行监测和评估,以确保延迟时间的准确性,若验证结果不符合最低标准或者未达到及格线则需要采取必要的调整措施。为了保障延迟时间的准确性和可靠性,利用延迟结果检验模型对时间延迟结果进行检验,可以更准确地评估数码电子雷管控制系统的延迟时间性能,从而获得更可靠的分析结果。
[0079] 上述延迟结果检验模型,满足如下关系:
[0080]
[0081] 其中,δ表示时间延迟结果的可靠系数,PLmax表示爆破电子线路的最高峰值,n表示电子延期装置每周期的指令数量,f表示电子延期装置的容频频率,ve表示电子延期装置的实际计算速度。
[0082] 时间延迟结果可靠系数指的是在特定条件下,时间延迟结果的可信程度和稳定性,基于此可以反映测量结果的一致性、准确性和可靠性,对于后续的数码电子雷管安全爆破具有重要意义。在本实施例中可靠系数的数值越大则表明对应的延迟时间约可靠。
[0083] 最高峰值对应的振动速度和幅度值可以反映爆破时产生的能量和冲击力。在爆破过程中,时间延迟的可靠性对于控制爆破能量释放和确保安全至关重要。通过最高峰值可以评估电子延期装置在处理高强度信号时的性能表现。
[0084] 电子延期装置每周期的指令数量指的是在电子延期装置的一个工作周期内,可以执行或处理的指令数量,可以用于衡量电子延期装置的处理能力和效率。在爆破过程中电子延期装置快速准确地处理大量的指令,以确保时间延迟的准确性和稳定性,且较高的指令处理能力意味着更高的可靠性和更低的误差率。
[0085] 电子延期装置的容频频率指的是电子延期装置所能容纳和处理的最高频率。容频频率越高,表示电子延期装置处理高速信号的能力越强。在数码电子爆破中,高频率信号的处理对于时间延迟的精确控制至关重要,通过容频频率可以评估电子延期装置在实际工作条件下处理高速信号的可靠性和稳定性。
[0086] 电子延期装置实际计算速度指的是电子延期装置在实际工作条件下每秒钟能够处理的指令数量,可以用于衡量电子延期装置的实际性能表现,包括处理速度、响应时间和吞吐量等。在爆破过程中实际计算速度可以评估时间延迟的准确性和及时性。
[0087] 在本实施例中电子延期装置是数码电子爆破系统中的关键组成部分,其性能直接影响到爆破效果和安全性,基于电子延期装置的最高峰值、指令数量、容频频率以及计算速度来综合分析时间延迟结果的可靠性,请参见图3,在一个可选地实施例中,为了进一步更准确地评估时间延迟结果的可靠性,从而提高结果的置信度,绘制了不同爆破试验组的理论延迟时间间隔和预测延迟时间间隔的曲线图,并进行对比分析。
[0088] 在另外一个可选的实施例中,根据理论延迟时间数据和预测延迟时间结果绘制了对比数据表格,具体请参见表2,基于表格数据可以快速识别出异常的延迟时间,如果某个实施例的预测结果远高于理论延迟时间,则可能需要进一步调查是否存在瓶颈或问题,可以深入分析不同任务或场景下的延迟情况、指导优化以及可视化展示结果,有助于提高分析和决策的效率和准确性。
[0089] 表2
[0090]
[0091]
[0092] 理论延迟时间和实际延迟时间信息对比表格
[0093] 更进一步地,本实施例中对延迟结果检验模型的具体设定,仅仅只是本发明的一个可选条件,其他一个或者一些实施例中可以根据爆破需求和实验目标,对相关模型的具体建立步骤和组成结构进行调整,针对不同的实验目标和数据特征,对检验模型的结构和参数进行调整,可以提高分析结果的精度和准确性。
[0094] 芯片控制子系统在接受初始电流之后,经过电子延期装置的处理分析可以输出一个对应的起爆电流,为了保障电子雷管的安全且准确爆破,实施例中利用起爆电流评估模型对起爆电流进行全面评估。
[0095] 通过起爆电流的相关参数包括但不限于幅度、波形以及数值等信息,对芯片控制子系统最终输出的起爆电流进行评估,并基于起爆电流的评估结果分析起爆电流的稳定情况。
[0096] 上述起爆电流评估模型,满足如下关系:
[0097]
[0098] 其中,S表示起爆电流的稳定性,ΔIi表示i时刻的电流值,ΔIi‑1表示i‑1时刻的电流值,D表示i时刻起爆电流的占空值。
[0099] 起爆电流稳定性指的是在一定时间内,起爆电流能够保持恒定或相对恒定的能力。在实际的爆破试验过程中,起爆电流的稳定性会受到多种因素的影响,包括但不限于电源的稳定性、导线电阻、连接点接触状况以及环境条件等。如果起爆电流的稳定性较差,可能会导致电流值波动过大,从而影响爆破效果和爆破安全性。
[0100] 任意时刻的路线中的电流值指的是在任意一个时间点测得的电流数值,即表示在该时刻电流的具体数值,且任意时刻的电流值满足如下关系:
[0101] ΔI=I1‑I2
[0102] ΔI表示任意时刻的电流值,I1表示任意时刻前缘调制电流值,I2表示任意时刻后缘调制电流值。可以使用合适的电流表或测量设备精确测量电路中电流的瞬时值,并提供实时监测和数据记录功能,为后续起爆电流的评估提供数据支撑。
[0103] 任意时刻前缘调制电流值指的是在任何指定的时间点前缘调制器所使用的电流值,也可以是在特定时间点对电流信号或电流进行调制或调整。前缘调制电流可以用于控制电子设备或系统中的特定功能,具体来说可以用来控制电流信号的强度、功率、频率或相位等参数。在一个可选地实施例中,可以使用脉冲宽度调制(PWM)或脉冲位置调制(PPM)用于控制脉冲的开始时间或持续时间,以实现特定的控制目标。
[0104] 后缘调制电流值是指在一个脉冲宽度调制(PWM)信号的脉冲结束时所施加的电流,可以提高系统装置或者设备的性能或达到特定的控制目标。基于此调制方式通可以控制起爆电路电源、时间延迟装置等设备的功率转换,改变脉冲的宽度就可以控制电子设备的运行状态。
[0105] 任意时刻起爆电流的占空值是指在任意一个特定时刻,起爆电流在一个周期内所占的时间比例。占空值是评估电流波形的一个重要参数,其可以反映电流的工作状态和能量传输的效率。在爆破工程中,起爆电流通常是在短时间内产生的高峰值电流,用于引爆炸药或其他爆炸物,上述占空值的大小直接影响到引爆的可靠性和效果。更进一步地,如果电流占空值较大,则说明在较短时间内电流能够达到较高的峰值,从而更可靠地引爆爆炸物;反之如果占空值过小,则有可能会导致电流峰值过低,无法成功引爆或引爆效果不佳。
[0106] 为了确保爆破过程的可靠性和安全性,需要合理设计起爆电路、选择适当的起爆元件,以确保延迟时间所对应起爆电流的占空值达到适当的平。同时,在实际应用中,还需要考虑环境因素、电源稳定性、连接电阻等因素对起爆电流占空值的影响,并进行相应的调整和优化。
[0107] 更进一步地,本实施例中对于起爆电流的检验方法,仅仅只是本发明的一个可选实施方式,其他一个或者一些实施例中可以根据数据需求和系统运行情况对电流分析方法进行调整,根据不同的应用场景和实验目标,灵活地调整电流检验方法可以提高分析结果的准确性、降低试验成本、并提高爆破试验的可靠性和安全性。
[0108] S3、然后在数码电子雷管的起爆控制系统中设置起爆子系统,具体设置内容如下:
[0109] 实施例中起爆子系统主要包括:连接脚线、橡胶塞、桥丝、药头、引火剂、雷管管壳、起爆药以及聚能穴,上述起爆子系统用于接收芯片控制子系统输出的起爆电流。
[0110] 在本实施例中,起爆子系统是一个复杂而精细的子系统,其包括了多个关键组件,且各组件之间协同工作足以确保起爆过程的准确性和安全性其具体内容如下:
[0111] 其中连接脚线是起爆系统的神经网络,其负责将芯片控制子系统与起爆子系统以及各个组件进行连接,确保起爆电流的稳定传输,连接各组件形成一个完整的数码电子雷管起爆电路。
[0112] 橡胶塞则作为一种保护和密封材料,能够确保数码电子雷管起爆控制系统的气密性和防潮性,还起到物理隔离的作用,保护安装在炮孔外部的芯片控制子系统和组件,进而保证数码电子雷管爆破试验的安全性。
[0113] 桥丝是一种细导线其可以传输电能,作为电流传输媒介桥丝的质量和稳定性直接决定了雷管起爆的可靠性,选择合适的桥丝有利于起爆药被有效地引燃。
[0114] 药头是数码电子雷管起爆控制系统的核心控制部分之一,负责接收并处理来自芯片控制子系统的爆破指令,同时触发起爆过程,是整个起爆控制系统的指挥中心。
[0115] 引火剂可以是一种敏感的化学物质或者其他容易引燃的试剂,能够在接收到足够的电能的同时迅速引燃并触发爆破动作,确保了电能的快速、高效转化,进而引发数码电子雷管的爆炸。
[0116] 雷管管壳可以是一种坚固的外壳,将用于保护炮孔内部的起爆子系统以及相关组成元件,同时为起爆子系统提供必要的结构支撑和保护,确保数码电子雷管的起爆控制系统在复杂多变的环境仍具有一定稳定性。
[0117] 起爆药则是实际引发爆炸的物质,提供主要的爆炸能量其性能决定了爆破效果,将会释放足够大的爆破能量和爆炸冲击力,进而实现爆破试验的爆破目的。
[0118] 聚能穴是一个特殊设计的结构,用于集中和增强电流的能量,还可以优化电流的能量分布,确保引火剂能够被有效、快速地点燃。
[0119] 起爆子系统的各组件紧密协同地工作,以接收并响应来自芯片控制子系统的起爆电流。起爆电流通过连接脚线和桥丝传输,触发药头的反应,进而点燃引火剂和起爆药,最终引发爆炸,基于精心设计和配置的起爆子系统可以精确控制爆炸的发生,从而在各种工程和爆破作业中发挥关键作用。
[0120] 更进一步地,本实施例中起爆子系统的组成元件,仅仅只是本发明的一个可选条件,其他一个或者一些实施例中可以根据爆破需求和环境条件,对起爆子系统的具体元件进行更换,不同的爆破场景可能需要不同的起爆元件来适应特定的环境条件和安全要求,可以更好地适应各种爆破需求,进而解决雷管停滞爆破和拒绝爆破等问题。
[0121] S4、基于芯片控制子系统和起爆子系统控制数码电子雷管爆破,且芯片控制子系统安装于雷管外部,起爆子系统安装于雷管内部。
[0122] 请参见图4,其中,a表示芯片控制子系统内的电子延期装置,b表示芯片控制子系统内的安全报警器且包括了声音报警器和光报警器,A表示起爆子系统,B表示芯片控制子系统,实施例中芯片控制子系统安装于爆破雷管外部,起爆子系统安装于爆破雷管内部,且芯片控制子系统和起爆子系统通过脚线相互连接。
[0123] 将芯片控制子系统置于外部,可以避免在爆破过程中受到爆炸冲击的影响,从而降低芯片损坏和误操作的风险。同时将起爆子系统位于雷管内部,可以更好地保护起爆系统,进而减小外部环境因素,包括但不限于风雨、温度以及湿度变化等因素的影响,提高起爆子系统的稳定性和可靠性。
[0124] 将芯片控制子系统安装于爆破雷管外部,可以更方便地检测和维修芯片控制子系统的构成组件。在一个可选地实施例中,如果芯片控制子系统发生故障或需要升级,只需要在雷管外部对芯片控制子系统进行处理,而不需要深入雷管内部,从而降低了数码电子雷管起爆控制系统维修和升级的难度。
[0125] 将芯片控制子系统和起爆子系统分开安装设计,易于起爆控制系统的安装与配置,使得两个子系统可以独立优化和日常维护,使得安装和配置过程更加简单和快速。
[0126] 在本实施例中,将芯片控制子系统置于外部、起爆子系统置于内部并通过脚线连接的设计,可以为爆破控制系统提供更高的安全性、便利性、灵活性和稳定性,有助于提高整个起爆系统的实用性能和可靠性,降低操作和维护成本,是爆破工程中一种先进和有效的技术方案。
[0127] 更进一步地,本发明的数码电子雷管起爆控制系统还可以通过起爆电流的可靠度和稳定性监测数码电子雷管的安全、准确爆破。
[0128] 在一个可选地实施例中,若起爆电流的可靠度或者起爆电流的稳定性,再或者起爆电流的可靠度和稳定性不合符起爆控制系统的预设条件,数码电子雷管起爆控制系统中的安全警报器就会发出警告信号并立即阻止数码电子雷管的起爆。
[0129] 在一个可选的实施例中,提供芯片控制子系统中的延迟结果检验模型来持续监测起爆电流的可靠度。基于时间延迟结果的可靠系数分析起爆电流在预设时间段内的变化趋势和稳定性,并进一步评估起爆电流是否满足起爆控制系统的预设条件。如果检测到起爆电流的可靠度不符合起爆控制系统所规定的标准,会立即开启安全警报器向起爆器发出无线警告信号,同时立即阻止数码电子雷管的起爆。本实施例的实时监测和快速响应机制能够显著提高整个起爆过程的安全性,降低误操作和意外事故的风险。
[0130] 此外,还可以根据历史数据和经验,预测起爆电流可能存在的问题,从而提前采取预防措施,进一步提升系统的稳定性和可靠性。通过不断优化和调整延迟结果检验模型的参数和算法,可以进一步提高其对起爆电流可靠度的监测精度和响应速度,为爆破作业提供更加安全和可靠的保障,进而确保电子雷管的准时爆破、降低滞后爆破和拒爆风险。
[0131] 在另外一个可选的实施例中,利用芯片控制子系统的起爆电流评估模型来确保起爆电流的稳定性,利用上述模型收集和分析起爆电流的相关数据,评估起爆电流是否在起爆控制系统预设的稳定范围内。
[0132] 如果检测到起爆电流的稳定性不符合预设条件,会立即触发安全警报器,发出无线警告信号,并立即中止数码电子雷管的起爆过程。此机制确保了即使在电流出现不稳定的情况下,也能迅速采取措施,防止可能引发的滞后爆破或者拒绝爆破等问题。
[0133] 此外,起爆电流评估模型还可以实时监测和分析电流输送信息,基于此预测可能出现的电流异常情况或者电流波动趋势,从而提前采取措施来稳定起爆电流。在本实施例中所设计的监测和响应机制,有助于提高整个起爆控制系统的稳定性和可靠性。
[0134] 通过不断优化和调整起爆电流评估模型的参数和算法,可以提高其对起爆电流稳定性的监测精度和响应速度,进一步增强爆破作业的安全性和可靠性。本实施例提供了一种有效的技术手段,以保障起爆电流的稳定性,从而确保数码电子雷管起爆控制系统的安全和高效运行,提高起爆控制系统的稳定性和可靠性。
[0135] 请参见图4,在一个可选的实施例中,本发明还提供了数码电子雷管的起爆控制系统,所述系统包括芯片控制子系统和起爆子系统,执行如本发明所提供的数码电子雷管起爆控制系统以及相关实施例的具体步骤。本发明的数码电子雷管的起爆控制系统,结构完整、客观稳定,能够高效地执行本发明数码电子雷管起爆控制系统的具体步骤,提升本发明整体适用性和实际应用能力。
[0136] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
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