一种用于积雪爆破的起爆系统及其起爆控制方法与流程

本发明涉及积雪爆破，具体涉及一种用于积雪爆破的起爆系统及其起爆控制方法。

背景技术：

1、在中国的西藏和其他高原地区，山区是非常常见的地形。在这些地区，由于海拔较高，气温较低，下雪的情况往往持续半年之久。长期下雪导致积雪会大量堆积，日积月累下会形成危险的大规模雪崩现象。

2、雪崩是一种自然现象，当大量的积雪因某种原因如振动、风吹等原因突然崩塌，会形成强大的冲击力和破坏力。这种力量无法被人类抵挡，会对山岭区域的公路、居住地的安全造成威胁。

3、目前，对于这种雪崩的隐患，当前的想法是提前引发爆破积雪，将雪崩的危害控制在可控的范围内，避免大规模雪崩造成的危害，但是具体如何实施，还没有找到一种有效且实用的处理方式。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种用于积雪爆破的起爆系统及其起爆控制方法，其在易发生雪崩的位置进行雪量检测后，提前远程对积雪点进行爆破，避免大规模雪崩的发生。

2、其技术方案是这样的：一种用于积雪爆破的起爆系统，其特征在于，包括通讯连接的：

3、远距离控制主机，用于发送起爆命令；

4、起爆控制子机和炸药，所述起爆控制子机分别与所述起爆控制主机和所述炸药相连接；

5、其特征在于，还包括：

6、载重无人机，所述载重无人机携带所述起爆控制子机和所述炸药移动到爆破位置；

7、巡航无人机，所述巡航无人机和所述起爆控制子机分别包括无线通讯模块，所述远距离控制主机的起爆命令通过所述巡航无人机进行信号中继，所述巡航无人机将所述起爆命令转发给所述起爆控制子机进行起爆控制，所述巡航无人机还包括摄像头模块，用于采集图像数据。

8、进一步的，所述起爆控制子机和所述炸药一体设置，所述载重无人机与所述起爆控制子机和所述炸药之间通过伸缩绳连接，所述伸缩绳连接有所述拉力传感器。

9、进一步的，所述载重无人机和所述巡航无人机还包括定位模块，用于定位无人机的位置。

10、进一步的，还包括传感器，所述传感器用于检测积雪状态数据，所述传感器包括电池和无线通讯模块，所述传感器通过载重无人机携带并下放至积雪区域。

11、进一步的，所述起爆控制子机包括：

12、电源，所述电源采用耐低温电池，用于供电确保起爆控制子机在雪山上的正常工作；；

13、电源管理模块，与电源连接，用于管理电源；

14、无线通讯模块，用于进行无线通讯；

15、主控模块，用于对所述起爆控制子机的各个模块进行协调，并对信号进行处理；

16、延时起爆模块，用于带动炸药进行起爆；

17、雷管控制模块，所述雷管控制模块连接所述主控模块和所述延时起爆模块，用于控制延时起爆模块，对延时起爆模块进行延时、信号通信及起爆控制。

18、一种用于积雪爆破的起爆系统的起爆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

19、巡航无人机飞行至积雪区域，通过摄像头模块采集积雪区域的数据，再通过无线通讯模块发送给远距离控制主机；

20、远距离控制主机与服务器通讯，将巡航无人机采集积雪区域的数据发送给服务器，根据巡航无人机采集的数据确定爆破位置；

21、载重无人机携带起爆控制子机和炸药移动到爆破位置，通过定位模块检测载重无人机的位置，确保载重无人机到达爆破位置；

22、载重无人机下放起爆控制子机和炸药，通过拉力传感器检测起爆控制子机和炸药的下落情况，确保与爆破位置的雪面接触，随后解除载重无人机与起爆控制子机和炸药的连接；

23、远距离控制主机发送起爆信号给起爆控制子机，控制炸药同步起爆。

24、进一步的，所述的远距离控制主机发送起爆信号给起爆控制子机，控制炸药同步起爆，包括以下步骤：

25、远距离控制主机首先发送点名指令给起爆控制子机，起爆控制子机收到点名指令后进行点名应答，远距离控制主机根据起爆控制子机的点名应当情况，发送起爆命令。

26、所起爆控制子机设置有n台，起爆控制子机解析起爆信号的时间为t0，第一台起爆控制子机转发起爆信号到第二台起爆控制子机的时间为t1，第n-1台起爆控制子机转发起爆信号到第n台起爆控制子机的时间为t(n-1)，设置第n台起爆控制子机在接收到起爆信号后延时t0+t1时间后起爆，设置第一台起爆控制子机在接收到起爆信号后延时t0+t1+...+t(n-1)时间后起爆。

27、进一步的，当处在超远距离信号传输或者山体遮挡位置导致信号无法传输时，远距离主机通过无线通讯模块发送连接命令给巡航无人机，接收连接命令的巡航无人机参与信号中继；

28、远距离控制主机发送点名指令给巡航无人机和起爆控制子机，巡航无人机和起爆控制子机收到点名指令后进行点名应答，巡航无人机和远距离控制主机根据起爆控制子机的点名应当情况，发送起爆命令；

29、在有p台巡航无人机参与起爆信号的中继时，远距离控制主机发送起爆信号给起爆控制子机进行同步起爆，具体如下执行：

30、巡航无人机解析起爆信号的时间为m0，第一台巡航无人机转发起爆信号到第二台巡航无人机的时间为m1，第p-1台巡航无人机转发起爆信号到第p台巡航无人机的时间为m(p-1)，第p台巡航无人机转发起爆信号到第1台起爆控制子机的时间为mp，起爆控制子机解析起爆信号的时间为t0，第一台起爆控制子机转发起爆信号到第二台起爆控制子机的时间为t1，第n-1台起爆控制子机转发起爆信号到第n台起爆控制子机的时间为t(n-1)，设置第n台起爆控制子机在接收到起爆信号后延时m0+m1+...+m(p-1)+mp+t0+t1时间后起爆，设置第一台起爆控制子机在接收到起爆信号后延时m0+m1+...+m(p-1)+mp+t0+t1+...+t(n-1)时间后起爆。

31、进一步的，所述的根据巡航无人机采集的数据确定爆破位置，包括以下步骤：

32、通过巡航无人机采集图像数据，获取积雪区域的积雪状态数据；

33、将获取的积雪区域的积雪状态数据导入三维雪崩动力学模型,推导出雪板的垂向沉降和薄弱层的应力分布，追踪裂纹尖端位置随时间的变化，从而判断是否需要对积雪区域爆破；

34、根据三维雪崩动力学模型确定适合爆破的位置，并预估装药量，装药量估计如以下公式：

35、

36、式中，ph和p0对应低压和标准大气压下的环境压力，单位为kpa；th和t0对应低压和标准大气压下的环境温度，单位为k；z表示对比距离，单位是m/kg1/3，w表示装药量，单位为kg，i是比冲量，是衡量炸药推进性能的指标，代表每单位质量炸药能提供的推力；

37、通过能量法以质点峰值振动速度来确定雪山边坡上潜在滑体在爆破振动下是否能引起雪崩。

38、本发明的用于积雪爆破的起爆系统，采用巡航无人机的视野监控，在易发生雪崩的位置进行图像数据采集，并通过巡航无人机的无线通讯模块将采集的积雪区域的图像数据回传到后端的服务器完成雪量检测，在发现积雪量满足爆破的条件后，载重无人机搭载起爆控制子机和炸药移动到爆破位置，将起爆控制子机和炸药下放完成起爆网络的布置，然后通过远距离控制主机远程发送起爆命令，巡航无人机进行信号中继，起爆控制子机接收起爆命令，控制炸药进行同步爆破，采用炸药的冲击的方式人为的制造雪崩，对积雪进行预先处理，将积雪的危害控制在可控范围内，消弭大规模雪崩的危害。