技术领域
[0001] 本发明涉及爆破监测技术领域，特别涉及一种智能化爆破振动监测系统。
相关背景技术
[0002] 山体岩石爆破是一种在土木工程中常用的施工方法，通过使用炸药的爆炸作用对山体岩石施加荷载，从而使岩石破碎，以减少工程难度和准确控制工程进度，这种方法主要应用于土石方工程、道路拓宽以及其他需要岩石破除的场合，随着科学技术的快速发展，通过二氧化碳进行山体岩石爆破的方法也应运而生。
[0003] 目前，针对二氧化碳爆破时，由于二氧化碳爆破产生的威力会造成山体滑坡，以及产生振动，因此，会提前预测爆破振动状态，但是爆破振动前，无法及时根据爆破点周围环境进行最佳爆破范围的确定，爆破的监测点可能因地表移动或爆破振动而发生位移，影响监测数据的准确性，监测点发生位移时，会出现危险区域的偏离，无法精准确定爆破区域的危险范围，使得爆破存在较大的安全隐患，且在爆破时产生的振动速度与损伤深度之间的关系并非直线性，这使得通过监测数据预测爆破造成的损伤程度存在不确定性，影响爆破振动监测精准度。
[0004] 因此，现提出一种智能化爆破振动监测系统解决上述问题。
具体实施方式
[0059] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0060] 实施例一
[0061] 请参照图1‑2所示：一种智能化爆破振动监测系统，包括环境识别端、区域预警端和振动预测端；
[0062] 环境识别端用于通过对爆破山体部位的环境进行实时检测，并通过检测到的环境参数确定最佳爆破范围，对最佳爆破范围进行爆破范围测量，以及对测量后的爆破范围进行二氧化碳容量准备，实时追踪爆破点环境，并根据环境参数实时调整爆破点，保证最佳爆破点；
[0063] 区域预警端用于通过对最佳爆破范围进行安全区域的爆破压力和爆破温度实时监测，并通过爆破压力和爆破温度对最佳爆破点进行危险区域预测，并在危险区域预测范围内外扩影响区域，通过定位器实时追踪爆破监测点设备，并通过爆破压力和爆破温度实时调整危险区域范围；
[0064] 振动预测端用于通过地震传感器实时采集爆破点振动参数，并对振动参数进行爆破振动的实时检测，计算爆破振动点与实际振动点的位移偏离差值，根据计算出的爆破点位移偏离值进行振动点位移补偿，并对爆破振动点进行振动涉及范围预测，实时监测爆破振动损伤。
[0065] 环境识别端包括环境采集模块和爆破准备模块和爆破追踪模块；
[0066] 环境采集模块包括环境采集单元和爆破设定单元；
[0067] 环境采集单元用于通过温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光敏感度传感器、二氧化碳爆破设备、压缩空气罐以及计时器，实时采集爆破点周围环境；
[0068] 爆破设定单元用于通过计时器设定爆破时间点，并通过定位器和测量仪设定爆破位置。
[0069] 爆破准备模块包括爆破测量单元和爆破准备单元；
[0070] 爆破测量单元用于通过对环境参数的实时检测，确定最佳爆破范围，以及通过测量仪对最佳爆破范围的爆破面积进行测量；
[0071] 爆破准备单元用于通过二氧化碳爆破设备、压缩空气罐以及定时器，通过定量设备提前准备爆破状态，并计算二氧化碳爆破量，具体方法如下：
[0072] 步骤1：在爆破山体上布置若干个与地面竖直放置的爆破振动监测点，若干个爆破振动监测点与爆破区域之间的距离设置为10—20m；
[0073] 步骤2：将若干个爆破振动监测传感器分别对应固定在若干个爆破振动监测点上；
[0074] 步骤3：设置爆破振动仪，并通过连接导线将爆破振动仪与若干个爆破振动监测传感器连接；
[0075] 步骤4：通过萨道夫斯基公式计算每次爆破所需的二氧化碳容量，计算公式如下：
[0076] 爆破装药量的公式为q＝kw3
[0077] 装药量修正计算公式为q＝kv‑kahw
[0078] 其中，q是单孔装药量，k是炸药损耗，v是单孔爆破岩石容量，w是最小抵抗线，a是孔距；
[0079] 二氧化碳爆破量装药公式为q＝NQ‑kv
[0080] 其中，q是一次爆破炸药总量(kg)，N是一次爆破炮孔总数，v是一次炮孔爆破总方3
量(m)。
[0081] 爆破追踪模块包括爆破追踪单元、爆破调整单元和实时预警单元；
[0082] 爆破追踪单元用于通过数据追踪仪、传感器、视频捕捉设备以及信号接收器实时追踪爆破点的位置信息以及环境参数；
[0083] 爆破调整单元用于通过时钟将当前时刻追踪到的爆破点的位置信息和环境参数，与初始时刻爆破点的位置信息和环境参数进行差值计算，若差值＝0则判断爆破点的位置未偏移，若差值≠0则判断爆破点的位移出现偏移；
[0084] 实时预警单元用于当判断爆破点的位移出现偏移时，发出语音警报，反馈人工处理。
[0085] 通过对爆破山体部位的环境进行实时检测，并通过检测到的环境参数确定最佳爆破范围，对最佳爆破范围进行爆破范围测量，以及对测量后的爆破范围进行二氧化碳容量准备，能够及时根据爆破点周围环境进行最佳爆破范围的确定，并实时追踪爆破点环境，并根据环境参数实时调整爆破点，使得二氧化碳爆破的精确度更高，减少爆破误差。
[0086] 实施例二
[0087] 请参照图3所示：一种智能化爆破振动监测系统，包括环境识别端、区域预警端和振动预测端；
[0088] 环境识别端用于通过对爆破山体部位的环境进行实时检测，并通过检测到的环境参数确定最佳爆破范围，对最佳爆破范围进行爆破范围测量，以及对测量后的爆破范围进行二氧化碳容量准备，实时追踪爆破点环境，并根据环境参数实时调整爆破点，保证最佳爆破点；
[0089] 区域预警端用于通过对最佳爆破范围进行安全区域的爆破压力和爆破温度实时监测，并通过爆破压力和爆破温度对最佳爆破点进行危险区域预测，并在危险区域预测范围内外扩影响区域，通过定位器实时追踪爆破监测点设备，并通过爆破压力和爆破温度实时调整危险区域范围；
[0090] 振动预测端用于通过地震传感器实时采集爆破点振动参数，并对振动参数进行爆破振动的实时检测，计算爆破振动点与实际振动点的位移偏离差值，根据计算出的爆破点位移偏离值进行振动点位移补偿，并对爆破振动点进行振动涉及范围预测，实时监测爆破振动损伤。
[0091] 区域预警端包括损伤检测模块、区域预警模块和位移追踪模块；
[0092] 损伤检测模块包括爆破检测单元，爆破检测单元包括爆破压力单元和爆破温度单元；
[0093] 爆破压力单元用于通过爆破压力传感器实时检测最佳爆破区域的爆破压力；
[0094] 爆破温度单元用于通过温度传感器实时检测最佳爆破区域的爆破温度。
[0095] 区域预警模块包括区域预测单元和区域外扩单元；
[0096] 区域预测单元用于通过对应周期内不同时间段的环境参数对最佳爆破范围的危险区域进行预测，并通过三维激光扫描仪对爆堆整体进行扫描，获取爆堆表面点云数据，确定爆破涉及区域范围；
[0097] 区域外扩单元用于通过区域外扩，对爆破涉及区域范围外扩周边50至100m。
[0098] 位移追踪模块包括区域追踪单元和区域预警单元；
[0099] 区域追踪单元用于通过传感器实时追踪爆破监测点的爆破压力和爆破温度，并通过定时器进行时间区分，将当前时刻追踪到的爆破压力和爆破温度，与最初爆破压力和爆破温度进行差值计算，若差值＝0则判断最佳爆破范围正常，若差值≠0则判断最佳爆破范围异常；
[0100] 区域预警单元用于当判断最佳爆破范围异常时，实时调整危险区域范围。
[0101] 通过爆破压力和爆破温度对最佳爆破点进行危险区域预测，并在危险区域预测范围内外扩影响区域，使得爆破振动系统的监测点因地表移动或爆破振动而发生位移时，可以及时调整并外扩危险区域范围，避免爆破时出现危险区域的偏离，能够精准确定爆破区域的危险范围，降低爆破存在的安全隐患。
[0102] 实施例三
[0103] 请参照图4所示：一种智能化爆破振动监测系统，包括环境识别端、区域预警端和振动预测端；
[0104] 环境识别端用于通过对爆破山体部位的环境进行实时检测，并通过检测到的环境参数确定最佳爆破范围，对最佳爆破范围进行爆破范围测量，以及对测量后的爆破范围进行二氧化碳容量准备，实时追踪爆破点环境，并根据环境参数实时调整爆破点，保证最佳爆破点；
[0105] 区域预警端用于通过对最佳爆破范围进行安全区域的爆破压力和爆破温度实时监测，并通过爆破压力和爆破温度对最佳爆破点进行危险区域预测，并在危险区域预测范围内外扩影响区域，通过定位器实时追踪爆破监测点设备，并通过爆破压力和爆破温度实时调整危险区域范围；
[0106] 振动预测端用于通过地震传感器实时采集爆破点振动参数，并对振动参数进行爆破振动的实时检测，计算爆破振动点与实际振动点的位移偏离差值，根据计算出的爆破点位移偏离值进行振动点位移补偿，并对爆破振动点进行振动涉及范围预测，实时监测爆破振动损伤。
[0107] 振动预测端包括振动损伤模块、误差计算模块和位移补偿模块；
[0108] 振动损伤模块包括损伤检测单元；
[0109] 损伤检测单元用于通过振动检测仪和无线振动诊断仪实时采集最佳爆破范围的振动数值，并进行损伤检测，检测公式如下：
[0110] Xx(a,b)＝
[0111] 其中，ya,b(t)是由爆破点损伤检测的母小波y(t)经过平移和缩放得到的子小波，a和b分别是爆破点缩放和平移的参数。
[0112] 振动损伤模块包括损伤检测单元，误差计算模块用于计算时刻爆破振动的振动速度，计算公式如下：
[0113]
[0114] 其中，V表示安全允许的爆破振动速度cm/s，K表示最佳爆破区域的场地系数，Q表示压缩空气灌的最大装药量kg，R表示爆破测量点与爆破位置的距离m，α表示爆破点振动衰减系数。
[0115] 位移补偿模块包括位移补偿单元和振动预测单元；
[0116] 位移补偿单元用于通过爆破点的位移偏差值，自动调整爆破监测点位置；
[0117] 振动预测单元用于根据爆破损伤程度，预测爆破状态。
[0118] 通过爆破压力和爆破温度对最佳爆破点进行危险区域预测，并在危险区域预测范围内外扩影响区域，使得爆破振动系统的监测点因地表移动或爆破振动而发生位移时，可以及时调整并外扩危险区域范围，避免爆破时出现危险区域的偏离，能够精准确定爆破区域的危险范围，降低爆破存在的安全隐患。
[0119] 本发明中，一种智能化爆破振动监测系统，本系统在操作时，通过温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光敏感度传感器、二氧化碳爆破设备、压缩空气罐以及计时器，实时采集爆破点周围环境，通过对环境参数的实时检测，确定最佳爆破范围，通过对爆破山体部位的环境进行实时检测，并通过检测到的环境参数确定最佳爆破范围，对最佳爆破范围进行爆破范围测量，以及对测量后的爆破范围进行二氧化碳容量准备，能够及时根据爆破点周围环境进行最佳爆破范围的确定，并实时追踪爆破点环境，并根据环境参数实时调整爆破点，使得二氧化碳爆破的精确度更高，减少爆破误差，以及通过测量仪对最佳爆破范围的爆破面积进行测量，二氧化碳爆破设备、压缩空气罐以及定时器，通过定量设备提前准备爆破状态，通过爆破压力和爆破温度对最佳爆破点进行危险区域预测，并在危险区域预测范围内外扩影响区域，使得爆破振动系统的监测点因地表移动或爆破振动而发生位移时，可以及时调整并外扩危险区域范围，避免爆破时出现危险区域的偏离，能够精准确定爆破区域的危险范围，降低爆破存在的安全隐患，并计算二氧化碳爆破量，通过对应周期内不同时间段的环境参数对最佳爆破范围的危险区域进行预测，并通过三维激光扫描仪对爆堆整体进行扫描，获取爆堆表面点云数据，确定爆破涉及区域范围，通过振动检测仪和无线振动诊断仪实时采集最佳爆破范围的振动数值，并进行损伤检测，通过爆破点的位移偏差值，自动调整爆破监测点位置，通过地震传感器实时采集爆破点振动参数，并对振动参数进行爆破振动的实时监测，计算爆破振动点与实际振动点的位移偏离差值，根据计算出的爆破点位移偏离值进行振动点位移补偿，且通过实时监测爆破振动产生的振动损伤，能够使得爆破产生的振动速度与损伤深度之间的关系呈直线性，增加爆破振动检测的时效性，增加预测爆破振动产生损伤的不确定性，提高爆破振动监测精准度，完成爆破振动的实时监测和损伤检测。
[0120] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
