专利名称：地面爆破定位检测系统及方法
技术领域：
本发明涉及爆破分析技术领域，尤其涉及一种地面爆破定位检测系统及方法。
背景技术：
地面爆破技术在水利、矿山、交通、城市建设等行业发挥着越来越重要的作用，与此同时，地面爆破诱发的地震负效应，对周围设施和建筑物所造成的危害，也越来越受到重视，特别是爆破诱发的地面震动波(通常简称为面波)，其波长大、振幅强，沿地表面向四周传播，是造成爆破点周围设施和建筑物强烈破坏的主要因素。通过研究爆破诱发的地面震动的能量分布特征，可以找到对周围建筑物和设施的危害较小的爆破点进行爆破，减少财产损失。但是，由于技术能力的限制、利益的驱使等原因，在一些特殊区域，例如在富有矿产资源的山区，一些个人还是会不顾他人利益私自进行地面爆破作业，这种行为不仅不利于周边设施的保护，还很可能�：Φ奖谱饕嫡叩娜松聿撇踩虼苏庵治シ捶ü娴孛娴谋谱饕敌形Φ笔艿窖细竦募喙芸刂�。但是，由于目前缺乏有效地检测手段，监管人员很难准确的获知在什么时间、什么地点发生了地面爆破作业，从而为违反法规的地面爆破作业的查处带来了极大地困难。如果出现一种有效检测特定区域内爆破点所在位置的手段，一旦发生地面爆破作业，监管人员就能够及时获知爆破点位置，从而为违法爆破作业的查处提供有利的线索。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有技术难以检测有限区域内的未知爆破点这一问题，提出一种地面爆破定位检测系统，以及采用该系统进行地面爆破定位检测的方法，以便于监管人员就能够及时获知爆破点位置，为违法地面爆破作业的查处提供有利的线索。为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段
一种地面爆破定位检测系统，包括检测中心以及通过无线通信网络与检测中心通信的数据采集终端；检测区域内的地面分布设置有N个面波检测装置，N的取值为5 10，且其中任意三个面波检测装置所在位置均能够构成三角形；所述N个面波检测装置的信号输出端与数据采集终端的数据采集端连接；数据采集终端记录有检测区域内各个面波检测装置所在位置的地理坐标，且数据采集终端实时采集各个面波检测装置检测的面波信号，并将各个面波检测装置检测所在位置的地理坐标、检测的面波信号以及对应的信号采集时间一并发送给检测中心；检测中心根据各个面波检测装置检测所在位置的地理坐标、检测的面波信号以及对应的信号采集时间进行定位，确定检测区域内地面爆破发生位置的地理坐标。一种地面爆破定位检测方法，采用上述的地面爆破定位检测系统实现，具体包括如下步骤a)检测中心预设定有面波信号起震幅度阈值，每当一个面波信号的幅值由小到大超过面波信号起震幅度阈值时所对应的信号采集时间，检测中心将其判定为检测该面波信号的面波检测装置检测到面波的起震时间；
b)检测中心记录检测区域内N个面波检测装置测到面波的起震时间，并以每三个面波检测装置为一个检测组合，计算出各个检测组合所确定的地面爆破发生位置的参考地理坐标；以一个检测组合的三个面波检测装置计算地面爆破发生位置的参考地理坐标的方法如下
其中，(X1, Y1)、(X2，y2)和(X3，y3)分别表示该检测组合的三个面波检测装置所在位置的地理坐标，UD，yD)表示地面爆破发生位置的参考地理坐标；屯、d2和d3分别表示地面爆破发生位置与该检测组合的三个面波检测装置所在位置的距离；ν表示面波在检测区域地面的传播速度；
c)检测中心对各个检测组合所求的地面爆破发生位置的参考地理坐标通过粒子群优化算法进行优化，将优化所得的地理坐标作为地面爆破发生位置的实际地理坐标，并以地图形式加以显示。相比于现有技术，本发明具有如下有益效果
1、本发明的地面爆破定位检测系统结构简单，对硬件设备的要求低，易于实现。2、本发明的地面爆破定位检测方法中，通过5 10个面波检测装置联合确定检测区域内地面爆破发生位置的实际地理坐标，检测时先通过分组得到各组的参考地理坐标， 在对各组的参考地理坐标用粒子群优化算法加以优化，得到实际地理坐标，从而使得地面爆破发生位置的定位更加的准确、可靠。
图1为本发明系统的结构示意图1中，标号1表示检测中心，标号2表示数据采集终端，标号3表示检测区域，标号4 表示面波检测装置。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。本发明借助了面波传播范围广、振幅强、传播速度相对较慢的特点，通过对检测区域内不同位置面波起震时间的检测，实现地面爆破发生位置的定位。如图1所示的实施例，在一个检测区域3内的地面分布设置了 8个面波检测装置 4，8个检测装置所在位置各不相同，且其中任意三个面波检测装置所在位置均能够构成三角形这样设置是为了便于定位计算；8个面波检测装置4的号输出端与数据采集终端2的数据采集端连接；数据采集终端2再通过无线通信网络与检测中心1通信，从而构成了地面爆破定位检测系统。数据采集终端记录有检测区域内各个面波检测装置所在位置的地理坐标，且数据采集终端实时采集各个面波检测装置检测的面波信号，并将各个面波检测装置检测所在位置的地理坐标、检测的面波信号以及对应的信号采集时间一并发送给检测中心；检测中心根据各个面波检测装置检测所在位置的地理坐标、检测的面波信号以及对应的信号采集时间进行定位，确定检测区域内地面爆破发生位置的地理坐标。系统中，面波检测装置可以采用振动传感器，也可以采用市购的面波仪；数据采集终端可采用以单片机或ARM处理器为核心的集成装置实现；检测中心即可采用连接到无线通信网络的计算机实现。该系统结构简单，对硬件设备的要求也比较低，易于实现。 在未检测到面波时，面波检测装置所检测到的面波信号的幅值几近于零，当地面爆破引发的面波传播到面波检测装置所在位置时，面波检测装置检测的面波信号幅度急剧增大；因此检测中心通过预设定面波信号起震幅度阈值来确定面波检测装置检测到面波的起震时间，进而运算定位地面爆破发生位置。具体过程如下
a)检测中心预设定有面波信号起震幅度阈值，每当一个面波信号的幅值由小到大超过面波信号起震幅度阈值时所对应的信号采集时间，检测中心将其判定为检测该面波信号的面波检测装置检测到面波的起震时间；
b)检测中心记录检测区域内8个面波检测装置测到面波的起震时间，并以每三个面波检测装置为一个检测组合，计算出各个检测组合所确定的地面爆破发生位置的参考地理坐标；以一个检测组合的三个面波检测装置计算地面爆破发生位置的参考地理坐标的方法如下
权利要求
1.一种地面爆破定位检测系统，其特征在于，包括检测中心以及通过无线通信网络与检测中心通信的数据采集终端；检测区域内的地面分布设置有N个面波检测装置，N的取值为5 10，且其中任意三个面波检测装置所在位置均能够构成三角形；所述N个面波检测装置的信号输出端与数据采集终端的数据采集端连接；数据采集终端记录有检测区域内各个面波检测装置所在位置的地理坐标，且数据采集终端实时采集各个面波检测装置检测的面波信号，并将各个面波检测装置检测所在位置的地理坐标、检测的面波信号以及对应的信号采集时间一并发送给检测中心；检测中心根据各个面波检测装置检测所在位置的地理坐标、检测的面波信号以及对应的信号采集时间进行定位，确定检测区域内地面爆破发生位置的地理坐标。
2.一种地面爆破定位检测方法，其特征在于，采用权利要求1所述的地面爆破定位检测系统实现，具体包括如下步骤a)检测中心预设定有面波信号起震幅度阈值，每当一个面波信号的幅值由小到大超过面波信号起震幅度阈值时所对应的信号采集时间，检测中心将其判定为检测该面波信号的面波检测装置检测到面波的起震时间；b)检测中心记录检测区域内N个面波检测装置测到面波的起震时间，并以每三个面波检测装置为一个检测组合，计算出各个检测组合所确定的地面爆破发生位置的参考地理坐标；以一个检测组合的三个面波检测装置计算地面爆破发生位置的参考地理坐标的方法如下
全文摘要
本发明提供了一种地面爆破定位检测系统及方法，该系统借助了面波传播范围广、振幅强、传播速度相对较慢的特点，通过对检测区域内不同位置面波起震时间的检测，实现地面爆破发生位置的定位；并且在一个检测区域中，通过5~10个面波检测装置联合确定爆破发生位置的实际地理坐标，检测时先通过分组得到各组的参考地理坐标，在对各组的参考地理坐标用粒子群优化算法加以优化，得到实际地理坐标，从而使得地面爆破发生位置的定位更加的准确、可靠。借助本发明的地面爆破定位检测系统，监管人员就能够及时获知爆破点位置，为违法地面爆破作业的查处提供有利的线索。
文档编号G01S5/20GK102298136SQ20111013874
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者张慧敏, 甘平, 许磊, 黄扬帆 申请人:重庆大学
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