基于爆破飞石最大安全距离的电子围栏生成方法与流程

本发明涉及爆破，是一种基于爆破飞石最大安全距离的电子围栏生成方法。

背景技术：

1、在一些工业环境中，如采矿、建筑爆破、爆炸试验等，爆破过程中会产生大量的飞石和碎片。这些飞石具有高速度和威力，可能对附近的建筑物、设备和人员构成严重威胁。因此，确保危险工业环境中的安全至关重要。

2、传统的安全措施，如遮挡物或安全警告，往往难以完全保护周围的人员和财产。此外，这些方法通常是静态的，无法根据实际情况进行调整。

3、随着科技的发展，智能化和自动化技术在工业领域的应用日益增多。这包括传感技术、自动控制系统和实时数据分析等领域的进步，这些技术可以用于提高工业环境的安全性。鉴于在危险工业环境中飞石带来的潜在风险，迫切的需求来开发一种创新的、智能化的安全措施，能够根据实时情况调整并保护周围的人员和资产，同时降低潜在风险。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于爆破飞石最大安全距离的电子围栏生成方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决传统的安全措施往往难以完全保护周围的人员和财产，且无法根据实际情况进行调整的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于爆破飞石最大安全距离的电子围栏生成方法，包括以下步骤：

3、根据炸药轰炸速度、炸药单耗和钻孔直径，初步估算爆破飞石的初始速度；

4、根据飞石的初始速度和水平夹角，运用物理力学原理对飞石轨迹进行计算，初步预算爆破飞石的最大飞行距离，从而设定飞石最大安全距离；

5、以每个钻孔为圆心，以飞石最大安全距离为半径，计算每个钻孔爆破所产生的最大安全圈；

6、以钻孔为中心，选取每个钻孔多个方向与安全圈的交点形成安全点集；连接安全点集中每个点，最终形成电子围栏。

7、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

8、上述每个钻孔多个方向可包括0°、45°、90°、135°和180°方向。

9、在电子围栏上可均匀布置传感器，检测爆破飞石的位置和速度，传感器将捕捉到的数据传送给控制单元。

10、控制单元接收传感器传来的数据，并同时存储点集坐标、围栏信息、每个钻孔的最大安全距离。

11、当有爆破飞石接近或超过安全距离，或有人员、车辆靠近电子围栏时，控制单元将触发警报单元，并采取相应的安全措施。

12、警报单元发出声光警报信号，以提醒施工现场的人员避开飞石区域；控制单元通过短信提醒、邮件的形式发送给工作人员和工作车辆，让其迅速撤离。

13、估算上述爆破飞石的初始速度时，具体可包括以下步骤：

14、根据量纲分析法得到爆破后爆破飞石的初始速度v0：

15、

16、式中d为炸药爆轰速度，q为炸药单耗，w为底盘抵抗线，d为钻孔直径；

17、假设在爆破准备过程中，第一排钻孔的填药量q为：

18、q＝qwah  (2)

19、式中a为第一排钻孔的孔距，q为炸药单耗，w为底盘抵抗线；

20、假设在环境相对稳定的情况下进行爆破作业，即具备相同的地质条件，在爆破作业过程中每个钻孔使用相同的炸药，同时每个钻孔采用相同的装药结构，则起爆方式和根据岩石性质选定的炸药单耗应该是恒定值，此时对爆破飞石的飞行距离有较大影响的元素分别是：台阶高度(h)、孔网参数(a×b)和钻孔孔径(d)，此时根据量纲分析法得到爆破后爆破飞石的初始速度：

21、v0＝f(q,d,h,a,eε,λ,w,d,στ,σ∈,στ,e,g,μ,vτ,eτ)  (3)

22、在相同的特定条件下，可以得到参数之间变量和初始速度的关系式(4)：

23、

24、根据爆破飞石与台阶高度、孔径和前排孔距的变化规律，可以得到爆破后爆破飞石的初始速度预测公式(5)：

25、

26、式中k1为炸药性能影响因子；k2为岩石性质影响因子；β、γ、δ分别为前排孔距、台阶高度和孔径与底盘抵抗线的变化影响因子。

27、预测上述爆破飞石起始最大飞行距离时，具体可包括以下步骤：

28、假设开采台阶高度为h，根据上述爆破飞石初始速度v0和水平夹角α，利用物理力学原理对爆破飞石的飞行轨迹进行预测，则s为爆破飞石的最大飞行距离；

29、假设爆破飞石向上飞行的时间为t1，飞石达到最高点后下落；设飞石从最高点降落至地面的时间为t2，重力加速度为g；假设爆破飞石在整个飞行过程中不受空气阻力等不确定因素的影响，则根据牛顿第二定律可得：

30、

31、对公式(6)进行求解，可以得出爆破飞石的最大飞行距离为：

32、

33、实现报警时，具体可包含以下步骤：

34、根据确定要使用的电子围栏形状以及电子围栏的用图标，不形状的电子围栏可能需要不同的布局；

35、确定电子围栏所覆盖的区域的尺寸，根据传感器的感测范围和覆盖区域的尺寸，计算出传感器之间的最佳间距；

36、利用计算机辅助设计工具，制定传感器的布局计划；考虑将传感器平均分布在围栏上，以确保覆盖均匀，其中凹凸部分都要布设传感器；

37、给工作人员或工作车辆佩戴终端，终端会通过北斗定位系统定时计算其与最近的传感器的距离，如果终端出现在围栏内，传感器会利用通讯协议将信息上传至网关，网关在拦截到消息后，通过消息队列下发给控制单元；

38、控制单元将信息再通过短信、邮件或者传递至终端实现报警。

39、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于爆破飞石最大安全距离的电子围栏设计系统，包括：

40、爆破飞石初始速度预算单元，用于根据炸药轰炸速度、炸药单耗、钻孔直径，初步估算爆破飞石的初始速度；

41、爆破飞石起始最大安全距离预测单元，用于根据飞石的初始速度和水平夹角，运用物理力学原理对飞石轨迹进行计算，初步预算爆破飞石的最大飞行距离；

42、电子围栏设计算法单元，用于根据算法形成电子围栏；

43、控制单元，用于负责接收、处理和分析传感器数据；

44、警报单元，用于通知周围的工作人员和相关方，以采取适当的安全措施；

45、数据记录与分析单元，用于对传感器上传和控制单元记录的数据进行分析，并生成相应的报告。

46、本发明能够通过计算出爆破飞石的最大安全距离建立电子围栏，通过传感器的检测数据对电子围栏进行调整，最终辅以多模块报警机制以确保最佳的保护措施。本发明有望显著提高危险工业操作的安全性，降低潜在风险，并减少飞石对人员、设备和建筑物的威胁。本发明具有卓越的创新性和实用性，其主要优势在于能够提供高效的安全保护，并显著减小了飞石和碎片对周围环境的威胁。该系统在工业领域有广泛的应用前景，将提高工作场所的安全性，降低潜在的风险，为危险行业带来了新的安全标准。本发明通过结合电子围栏算法、传感技术、自动化控制和实时数据分析，提供一种更为智能和自适应的安全措施，以确保在危险环境中的爆破活动能够更加安全和可控。