一种基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法，通过多个压电智能骨料传感器阵列来监测爆破时的压电信号，利用CEEMDAN方法处理压电信号，以得到多个I MF分量，结合交叉小波分析通过与原始信号的相关度，在多个I MF分量中确定原始信号的主分量，再通过H i l bert变换并取模值，绘制包络线图并通过包络线图中各凸峰点对应时刻从而首先确定群孔延时爆破振动段间延期时间初始值，而后考虑各炮孔到监测点的距离差异，在段间延期时间初始值基础上加上或减去纵波传播时间差，从而确定群孔延时爆破实际段间延期时间，能够计算出实际段间延期时间，并结合爆破效果和延期时间，对起爆网络进行优化，从而改善爆破效果，提高施工效率，确保施工安全。确保施工安全。确保施工安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法


[0001]本专利技术涉及爆破监测
，具体的讲是一种基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法。

技术介绍

[0002]工程爆破作为破碎岩石最常用的施工技术手段，其中控制爆破被广泛运用于各类采矿、土木及水利等工程中，国内外控制爆破工程中多采用群孔延时爆破，由于实际工况不同，不同群孔延时爆破方案所采用的延期雷管段别组合是不同的，但由于雷管自身延时误差原因导致段间实际延期时间与设计延期时间存在极大差异。
[0003]同时，实际爆破开挖过程中，往往由于网路延期时间设置不合理，时常会出现盲炮(某一段别雷管、炸药未按设计延期时间正常起爆)现象，对施工过程中工程技术人员安全造成较大影响。
[0004]因此，为了精确识别群孔延时爆破中实际段间延期时间，据此对起爆网路进行优化设计，从而进一步改善岩石开挖爆破效果，提供施工效率；并准确确定实际爆破过程中是否发生盲炮，确保工程技术人员施工安全，对群孔毫秒延时爆破振动进行有效监测，并借助先进信号分析方法进行分析处理极为必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法，本专利技术用于识别群孔延时爆破时各段的延期时间，考虑了各段距离差异的因素。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法，包括以下步骤:/>[0008]步骤1、在群孔延时爆破的爆破区域内进行炸药布孔，布置起爆网络，在爆破区域的下方埋设多个压电智能骨料传感器；
[0009]步骤2、引爆炸药，通过压电智能骨料传感器监测岩土中的原始压电信号；
[0010]步骤3、利用改进的CEEMDAN方法处理原始压电信号，得到多个IMF分量；
[0011]步骤4、将所有IMF分量通过交叉小波分析与原始压电信号的相关度，在所有IMF分量中选择一个与原始压电信号相关度最高的主分量；
[0012]步骤5、将主分量进行Hilbert变换并作出包络线图，通过包络线图中各凸峰点对应时刻计算出含路程差的群孔延时爆破各段间初始延期时间；
[0013]步骤6、根据各炮孔到压电智能骨料传感器的距离差异，在段间初始延期时间加上或减去纵波传播时间差，从而确定群孔延时爆破实际段间延期时间。
[0014]进一步的，所述步骤1中压电智能骨料传感器的埋设深度Δh的取值应满足：0<Δh
‑
L<L+1，其中，L为炮孔深度。
[0015]进一步的，所述步骤2中，压电智能骨料传感器的数量与炮孔的数量成正相关，且压电智能骨料传感器的数量不小于10个。
[0016]进一步的，所述步骤3包括以下步骤：
[0017]步骤31、使用EMD方法找到原始压电信号的最小值点和最大值点；
[0018]步骤32、作出最大值点和最小值点的包络线，并求出该包络线的平均值m；
[0019]步骤33、用原始压电信号减去包络线的平均值，得到IMF分量h(t)，其公式为：
[0020]h(t)＝f(x)
‑
m
[0021]其中，f(x)为原始压电信号，m为对应包络线的平均值。
[0022]进一步的，所述步骤3在通过CEEMDAN方法分解得到一个IMF分量后，又重新给残值加入白噪声或白噪声的IMF分量，并求此时的IMF分量均值，在逐次迭代得到合适的IMF分量数。
[0023]进一步的，所述步骤5中通过包络线图中各凸峰点对应时刻计算出含路程差的群孔延时爆破各段间初始延期时间的公式为：
[0024][0025]其中，T
ij
为第j个压电测点信号包络线图中i个突峰对应的时刻。
[0026]进一步的，所述步骤6包括以下步骤：
[0027]步骤61、计算各炮孔爆心距离差异造成的地震波传播时间差其公式为：
[0028][0029]其中，c为爆破区域地震波的传播速度，D
i,j
为第i号炮孔到第j号压电智能骨料传感器的距离；
[0030]步骤62、计算段间实际延期间隔ΔT
i,i+1
，其公式为：
[0031][0032]其中，当D
i+1,j
≥D
i,j
时，
±
取减号；当D
i+1,j
＜D
i,j
时，
±
取加号，c为爆破区域地震波的传播速度，D
i,j
为第i号炮孔到第j号压电智能骨料传感器的距离。
[0033]进一步的，还包括步骤7：
[0034]步骤7、统计包络线图的突峰数量，若突峰数量等于起爆网络的段数，则没有盲炮；若突峰数量小于起爆网络段数，则有炮孔未正常起爆。
[0035]本专利技术采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
[0036]1、本专利技术可用于群孔延时爆破的监测，通过多个压电智能骨料传感器阵列来监测爆破时的压电信号，利用CEEMDAN方法处理压电信号，以得到多个IMF分量，结合交叉小波分析通过与原始信号的相关度，在多个IMF分量中确定原始信号的主分量，再通过Hilbert变换并取模值，绘制包络线图并通过包络线图中各凸峰点对应时刻从而首先确定群孔延时爆破振动段间延期时间初始值，而后考虑各炮孔到监测点距离差异(地震纵波传播距离)因素，在段间延期时间初始值基础上加上或减去纵波传播时间差，从而确定群孔延时爆破实际段间延期时间，能够计算出实际段间延期时间，并结合爆破效果和延期时间，对起爆网络进行优化，从而改善爆破效果，提高施工效率；
[0037]2、本专利技术通过优化CEEMNAD方法，能够对采集到的压电信号进行去噪处理，提高最终得出的实际段间延期时间的精准度；
[0038]3、本专利技术能根据识别得到的实际段间延期时间与设计的理论延期时间进行对比分析，从而确定是否有盲炮发生，并能够根据实际延期时间对网络延时时间进行优化，来降低盲炮的发生，保证下一阶段的施工安全；
[0039]4、本专利技术根据群孔延时爆破的布孔方式来确定压电智能骨料阵列的布置方式和布置数量，所涉及的设备相对简单，可根据爆破方案进行适当调整，便于实施。
[0040]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。
附图说明
[0041]图1为本专利技术的实施示意图；
[0042]图2为典型爆破振动压电信号时程曲线示意图；
[0043]图3为压电信号EMD
‑
IMF包络线图。
具体实施方式
[0044]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0045]如图1所示，一种基于群孔延时爆破振动监测系统，包括多个压电智能骨料传感器，根据群孔延时爆破的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1、在群孔延时爆破的爆破区域内进行炸药布孔，布置起爆网络，在爆破区域的下方埋设多个压电智能骨料传感器；步骤2、引爆炸药，通过压电智能骨料传感器监测岩土中的原始压电信号；步骤3、利用改进的CEEMDAN方法处理原始压电信号，得到多个IMF分量；步骤4、将所有IMF分量通过交叉小波分析与原始压电信号的相关度，在所有IMF分量中选择一个与原始压电信号相关度最高的主分量；步骤5、将主分量进行Hilbert变换并作出包络线图，通过包络线图中各凸峰点对应时刻计算出含路程差的群孔延时爆破各段间初始延期时间；步骤6、根据各炮孔到压电智能骨料传感器的距离差异，在段间初始延期时间加上或减去纵波传播时间差，从而确定群孔延时爆破实际段间延期时间。2.根据权利要求1所述的基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法，其特征在于，所述步骤1中压电智能骨料传感器的埋设深度Δh的取值应满足：0<Δh
‑
L<L+1，其中，L为炮孔深度。3.根据权利要求1所述的基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法，其特征在于，所述步骤2中，压电智能骨料传感器的数量与炮孔的数量成正相关，且压电智能骨料传感器的数量不小于10个。4.根据权利要求1所述的基于压电智能骨料阵列的群孔延时爆破延期时间识别方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：步骤31、使用EMD方法找到原始压电信号的最小值点和最大值点；步骤32、作出最大值点和最小值点的包络线，并求出该包络线的平均值m；步骤33、用原始压电信号减去包络线的平均值，得到IMF分量h(t)，其公式为：h(t)＝f(x)
‑
m其中，f(x)为原始压电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永胜，黄小武，陈德志，韩传伟，刘昌邦，何理，刘易和，
申请(专利权)人：武汉爆破有限公司，
类型：发明
国别省市：