專利名稱：物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物探行業(yè)中的，具體地說，涉及一種物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
物探行業(yè)中的大量使用井炮激發(fā)方法，而井炮激發(fā)中對施工人員距離爆破井口的 距離有規(guī)定的安全距離要求，其主要原因就是井口下面的炸藥爆炸后會可能會產(chǎn)生地面破 壞或亂石飛濺，只有人員和井口之間的距離超過安全距離，才能將消除這種破壞對人員產(chǎn) 生的威脅。物探井炮激發(fā)中安全距離的控制就成了物探隊伍中減少人員傷亡的一個重要方 面。而現(xiàn)有的技術(shù)中還沒有能實時測量施工人員到井口距離的設(shè)備。 另一方面，物探行業(yè)中對激發(fā)點(也就是井口 )坐標(biāo)的記錄要求準(zhǔn)確無誤，由于地 理障礙等原因生產(chǎn)過程中有一些井口的實際坐標(biāo)可能與設(shè)計坐標(biāo)不一致。而現(xiàn)有技術(shù)中還 沒有能實時發(fā)現(xiàn)井口實際坐標(biāo)與設(shè)計坐標(biāo)之間偏差的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實時測量施工人員到井口距 離，且能實時發(fā)現(xiàn)井口實際坐標(biāo)與設(shè)計坐標(biāo)之間偏差的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其改進(jìn)點在 于a、包括井口站、控制站以及移動站，所述井口站與控制站之間通過無線直接進(jìn)行通訊， 所述井口站與移動站之間通過無線直接進(jìn)行通訊，而控制站與移動站之間進(jìn)行間接通訊； b、所述井口站包括GPS天線、第一外置天線、GPS模塊、第一無線測距和通訊模塊、GPRS天 線、GPRS模塊、第一電源轉(zhuǎn)換模塊、第一微控制器、第一外殼和第一電池，所述第一電池、GPS 模塊、第一無線測距和通訊模塊、第一電源轉(zhuǎn)換模塊、GPRS天線、GPRS模塊和第一微控制器 均設(shè)置在第一外殼中，所述GPS天線與GPS模塊電連接，所述GPRS天線與GPRS模塊電連接， 第一外置天線與第一無線測距和通訊模塊電連接，第一電池通過第一電源轉(zhuǎn)換模塊給GPS 模塊、第一無線測距和通訊模塊、GPRS模塊以及第一微控制器供電，第一微控制器與GPS模 塊、GPRS模塊以及第一無線測距和通訊模塊分別用串口連接；c、所述控制站包括第二外 殼和第二外置天線，第二外殼上固定有炮線連接端子、爆炸機(jī)連接端子和電源接線柱，第二 外殼內(nèi)具有第二無線測距和通訊模塊、繼電器、第二微控制器和第二電源轉(zhuǎn)換模塊，第二外 置天線的一端與第二無線測距和通訊模塊電連接且另一端伸出第二外殼，第二無線測距和 通訊模塊與第二微控制器之間用串口連接，炮線連接端子與繼電器電連接，爆炸機(jī)連接端 子與繼電器電連接，繼電器受第二微控制器控制，電源接線柱與第二電源轉(zhuǎn)換模塊電連接， 第二電源轉(zhuǎn)換模塊分別與第二無線測距和通訊模塊和第二微控制器電連接；d、所述移動站 包括第三外殼和置于第三外殼內(nèi)的內(nèi)置天線、第三無線測距和通訊模塊、第三控制器、第二 電池和第三電源轉(zhuǎn)換模塊，所述內(nèi)置天線與第三無線測距和通訊模塊電連接，第三無線測 距和通訊模塊與第三控制器之間用串口連接，所述第二電池通過第三電源轉(zhuǎn)換模塊給第三 無線測距和通訊模塊以及第三控制器供電。
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所述第一外殼中還具有SD存儲卡，所述SD存儲卡與第一微控制器之間用數(shù)據(jù)線 和控制線連接。SD存儲卡能夠記錄放炮時間、放炮時刻施工人員到井口的距離和井口的 實際坐標(biāo)。 所述井口站還包括電池盒蓋和LED指示燈，所述電池盒蓋和LED指示燈安裝在第 一外殼上。電池盒蓋可以方便井口站更換電池，LED指示燈用來指示井口站的是否工作。
所述控制站還包括高壓信號檢測模塊，所述高壓信號檢測模塊與爆炸機(jī)連接端子 電連接，所述高壓信號檢測模塊還與第二微控制器和第二電源轉(zhuǎn)換模塊電連接。
所述控制站還包括第一蜂鳴器，第一蜂鳴器與第二電源轉(zhuǎn)換模塊和第二微控制器 電連接，且第一蜂鳴器受第二微控制器控制。第一蜂鳴器能夠提醒施工人員保持安全距離。
所述移動站還包括第二蜂鳴器，所述第二蜂鳴器與第三控制器電連接，且受第三 控制器控制。第二蜂鳴器能夠提醒施工人員保持安全距離。 所述第 一 無線測距和通訊模塊選用NanoLoc AVR模塊，GPS模塊選用的
Hemisphere HC 12(A)模土央或Novate 1 0EMV-1模塊。 所述第二無線測距和通訊模塊選用NanoLoc AVR模塊。 所述第三無線測距和通訊模塊選用NanoLoc AVR模塊。 所述井口站的第一外殼中還具有內(nèi)殼，且所述GPS模塊、第一無線測距和通訊模 塊、GPRS模塊、第一電源轉(zhuǎn)換模塊、第一微控制器和SD存儲卡均置于內(nèi)殼中。具有內(nèi)殼可 以增強(qiáng)對安裝在內(nèi)殼內(nèi)的GPS模塊、第一無線測距和通訊模塊、GPRS模塊、第一電源轉(zhuǎn)換模 塊、第一微控制器和SD存儲卡的保護(hù)，當(dāng)?shù)谝煌鈿ぴ趷毫迎h(huán)境中被損壞后，不會對內(nèi)殼內(nèi) 的重要部件造成損壞，只需要更換第一外殼就可以修復(fù)井口站。 本發(fā)明的有益效果由于包括井口站、控制站以及移動站，所述井口站與控制站之 間通過無線直接進(jìn)行通訊，所述井口站與移動站之間通過無線直接進(jìn)行通訊，而控制站與 移動站之間進(jìn)行間接通訊，井口站具有GPS、GPRS、第一外置天線等，控制站具有第二外置天 線等，移動站具有內(nèi)置天線等，且井口站、控制站以及移動站均具有無線測距和通訊模塊， 這樣的結(jié)構(gòu)能實時測量施工人員到井口的距離，并通過控制爆炸機(jī)與炮線的連接來實現(xiàn)對 安全距離的控制，保障施工人員的安全；同時，還能實時發(fā)現(xiàn)井口實際坐標(biāo)和設(shè)計坐標(biāo)之間 的偏差，從而提高了坐標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。本發(fā)明可以實時監(jiān)測施工人員距離井口的距離，當(dāng) 施工人員在安全距離范圍內(nèi)活動時，系統(tǒng)自動切斷爆炸機(jī)與雷管上炮線的連接，并將炮線 兩端短路，使得雷管不會被引爆，從而保障人員安全。另外，系統(tǒng)使用了高精度GPS，通過檢 測爆破起爆信號，記錄起爆時刻井口站的坐標(biāo)，所有坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過GPRS回傳給監(jiān)控中心， 達(dá)到實時發(fā)現(xiàn)井口實際坐標(biāo)與設(shè)計坐標(biāo)之間偏差的目的。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖；
圖2為井口站結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為控制站結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為移動站結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 如圖1 4所示，一種物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，包括井口站1、控制站2以 及移動站3，所述井口站1與控制站2之間通過無線直接進(jìn)行通訊，所述井口站1與移動站 3之間通過無線直接進(jìn)行通訊，而控制站2與移動站3之間進(jìn)行間接通訊；所述井口站1包 括GPS天線l-l、第一外置天線1-4、內(nèi)殼l-6、GPS模塊l-8、第一無線測距和通訊模塊1-9、 GPRS模塊l-10、GPRS天線l-7、第一電源轉(zhuǎn)換模塊l-12、第一微控制器1-13、第一外殼1-15 和第一電池1-16，內(nèi)殼1-6和第一電池1-16置于第一外殼1-15中，所述GPS模塊l-8、第 一無線測距和通訊模塊l-9、GPRS模塊l-10、第一電源轉(zhuǎn)換模塊1-12和第一微控制器1-13 均設(shè)置在內(nèi)殼1-6中，所述GPS天線1-1與GPS模塊1-8電連接，GPRS天線1_7與GPRS模 塊1-10電連接，第一外置天線1-4與第一無線測距和通訊模塊1-9電連接，第一電池1-16 通過與第一電池l-16連接的第一電源轉(zhuǎn)換模塊l-12給GPS模塊l-8、第一無線測距和通 訊模塊1-9、 GPRS模塊1-10以及第一微控制器1-13供電，第一微控制器1-13與GPS模塊 1-8、 GPRS模塊1-10以及第一無線測距和通訊模塊1-9分別用串口連接；所述控制站2包 括第二外殼2-11和第二外置天線2-1，第二外殼2-11上固定有炮線連接端子2-2、爆炸機(jī) 連接端子2-3和電源接線柱2-10，第二外殼2-11內(nèi)具有第二無線測距和通訊模塊2-4、繼 電器2-5、第二微控制器2-7和第二電源轉(zhuǎn)換模塊2-9，第二外置天線2-1的一端與第二無 線測距和通訊模塊2-4電連接且另一端伸出第二外殼2-ll，第二無線測距和通訊模塊2-4 與第二微控制器2-7之間用串口連接，炮線連接端子2-2與繼電器2-5電連接，爆炸機(jī)連接 端子2-3分成兩路，一路與繼電器2-5電連接，繼電器2-5受第二微控制器2-7控制，電源 接線柱2-10與第二電源轉(zhuǎn)換模塊2-9電連接，第二電源轉(zhuǎn)換模塊2-9分別與第二無線測距 和通訊模塊2-4和第二微控制器2-7電連接；所述移動站3包括第三外殼3-7和置于第三 外殼3-7內(nèi)的內(nèi)置天線3-l、第三無線測距和通訊模塊3-2、第三控制器3-4、第二電池3_5 和第三電源轉(zhuǎn)換模塊3-6，所述內(nèi)置天線3-1與第三無線測距和通訊模塊3-2電連接，第三 無線測距和通訊模塊3-2與第三控制器3-4之間用串口連接，所述第二電池3-5通過與其 連接的第三電源轉(zhuǎn)換模塊3-6給第三無線測距和通訊模塊3-2以及第三控制器3-4供電。 繼電器2-5受第二微控制器2-7控制，可以斷開炮線連接端子2-2和爆炸機(jī)連接端子2-3 之間的通路。高壓信號檢測模塊2-6將檢測信號傳送給第二微控制器2-7。
所述內(nèi)殼1-6中還具有SD存儲卡1-14，所述SD存儲卡1_14與第一微控制器1_13 之間用數(shù)據(jù)線和控制線連接。 所述井口站1還包括電池盒蓋1-11和LED指示燈l-2，所述電池盒蓋1_11和LED 指示燈1-2安裝在第一外殼1-15上?？梢酝ㄟ^擰開和旋緊電池盒蓋1-11來更換第一電池 1-16。 所述控制站2還包括高壓信號檢測模塊2-6，所述高壓信號檢測模塊2-6與爆炸機(jī) 連接端子2-3的另一路電連接，所述高壓信號檢測模塊2-6與第二微控制器2-7和第二電 源轉(zhuǎn)換模塊2-9電連接。 所述控制站2還包括第一蜂鳴器2-8，第一蜂鳴器2-8與第二電源轉(zhuǎn)換模塊2_9和
第二微控制器2-7電連接，且第一蜂鳴器2-8受第二微控制器2-7控制。 所述移動站3還包括第二蜂鳴器3-3，所述第二蜂鳴器3-3與第三控制器3_4電連
6接，且受第三控制器3-4控制。 GPS模塊1-8選用帶SBAS功能的Hemisphere HC12 (A)模塊或NovatelOEMV-1模 塊。 第一、第二、第三無線測距和通訊模塊l-9、2-4、3-2都是選用線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù) 的NanoL0C AVR模塊，模塊之間可以進(jìn)行測距和通訊，測距采取到達(dá)時間(T0A)的方法，并 且可以相互之間進(jìn)行少量的無線數(shù)據(jù)通訊。為無線傳感器。 所述第一微控制器1-13選用LPC2378 ARM7。所述第三控制器3-4選用ATMEGA644 單片機(jī)。 所述第一電池l-16、第二電池3-5均可以選用鋰電池。第一外置天線l-4、第二外 置天線2-1以及內(nèi)置天線可選用頻率為2. 4G的。 本發(fā)明是通過一個井口站、一個控制站、若干個移動站來對井炮激發(fā)施工中的安 全距離進(jìn)行控制，并對井口坐標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。具體是在井口附近放置井口站，爆炸機(jī)上安裝 控制站，施工人員安全帽上安裝移動站，井口站實時測量施工人員距離井口站的直線距離， 并通過控制站控制爆炸機(jī)與炮線之間的連接，只有井口站、控制站和移動站都上電工作并 且所有人員都在安全距離之外，才接通切斷爆炸機(jī)與炮線之間的連接，從而對安全距離進(jìn) 行控制，保障人身安全；另外，井口站上帶GPS和GPRS設(shè)備，能夠?qū)⑵渥鴺?biāo)和每次放炮前后 10秒的人員距離井口的距離數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心服務(wù)器，并帶有存儲卡，在GPRS信號不好的 時候能夠?qū)?shù)據(jù)暫時保存在存儲卡中，待GPRS信號恢復(fù)的時候?qū)?shù)據(jù)回傳；GPRS與監(jiān)控 中心進(jìn)行通訊，將施工過程中的人員距離和井口坐標(biāo)回傳，通過監(jiān)控軟件可以進(jìn)行實時監(jiān) 控，并進(jìn)行事后回放和分析?？刂普旧蠋У谝环澍Q器，當(dāng)小于安全距離的時候，給出蜂鳴器 報警；控制站上帶放炮的指示燈，閃爍時表示可以爆炸機(jī)與炮線直接連通，熄滅時表示不連 通，長亮5秒表示檢測到放炮信號。移動站上帶第二蜂鳴器，當(dāng)小于安全距離的時候，給出 蜂鳴器報警。本發(fā)明具有的基本功能是實時測量施工人員到井口的距離，并通過控制爆炸 機(jī)與炮線的連接來實現(xiàn)對安全距離的控制，保障施工人員的安全；同時，實時發(fā)現(xiàn)井口實際 坐標(biāo)和設(shè)計坐標(biāo)之間的偏差，從而提高了坐標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。
權(quán)利要求
一種物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于a、包括井口站(1)、控制站(2)以及移動站(3)，所述井口站(1)與控制站(2)之間通過無線直接進(jìn)行通訊，所述井口站(1)與移動站(3)之間通過無線直接進(jìn)行通訊，而控制站(2)與移動站(3)之間進(jìn)行間接通訊；b、所述井口站(1)包括GPS天線(1-1)、第一外置天線(1-4)、GPS模塊(1-8)、第一無線測距和通訊模塊(1-9)、GPRS天線(1-7)、GPRS模塊(1-10)、第一電源轉(zhuǎn)換模塊(1-12)、第一微控制器(1-13)、第一外殼(1-15)和第一電池(1-16)，所述第一電池(1-16)、GPS模塊(1-8)、第一無線測距和通訊模塊(1-9)、第一電源轉(zhuǎn)換模塊(1-12)、GPRS天線(1-7)、GPRS模塊(1-10)和第一微控制器(1-13)均設(shè)置在第一外殼(1-15)中，所述GPS天線(1-1)與GPS模塊(1-8)電連接，所述GPRS天線(1-7)與GPRS模塊(1-10)電連接，第一外置天線(1-4)與第一無線測距和通訊模塊(1-9)電連接，第一電池(1-16)通過第一電源轉(zhuǎn)換模塊(1-12)給GPS模塊(1-8)、第一無線測距和通訊模塊(1-9)、GPRS模塊(1-10)以及第一微控制器(1-13)供電，第一微控制器(1-13)與GPS模塊(1-8)、GPRS模塊(1-10)以及第一無線測距和通訊模塊(1-9)分別用串口連接；c、所述控制站(2)包括第二外殼(2-11)和第二外置天線(2-1)，第二外殼(2-11)上固定有炮線連接端子(2-2)、爆炸機(jī)連接端子(2-3)和電源接線柱(2-10)，第二外殼(2-11)內(nèi)具有第二無線測距和通訊模塊(2-4)、繼電器(2-5)、第二微控制器(2-7)和第二電源轉(zhuǎn)換模塊(2-9)，第二外置天線(2-1)的一端與第二無線測距和通訊模塊(2-4)電連接且另一端伸出第二外殼(2-11)，第二無線測距和通訊模塊(2-4)與第二微控制器(2-7)之間用串口連接，炮線連接端子(2-2)與繼電器(2-5)電連接，爆炸機(jī)連接端子(2-3)與繼電器(2-5)電連接，繼電器(2-5)受第二微控制器(2-7)控制，電源接線柱(2-10)與第二電源轉(zhuǎn)換模塊(2-9)電連接，第二電源轉(zhuǎn)換模塊(2-9)分別與第二無線測距和通訊模塊(2-4)和第二微控制器(2-7)電連接；d、所述移動站(3)包括第三外殼(3-7)和置于第三外殼(3-7)內(nèi)的內(nèi)置天線(3-1)、第三無線測距和通訊模塊(3-2)、第三控制器(3-4)、第二電池(3-5)和第三電源轉(zhuǎn)換模塊(3-6)，所述內(nèi)置天線(3-1)與第三無線測距和通訊模塊(3-2)電連接，第三無線測距和通訊模塊(3-2)與第三控制器(3-4)之間用串口連接，所述第二電池(3-5)通過第三電源轉(zhuǎn)換模塊(3-6)給第三無線測距和通訊模塊(3-2)以及第三控制器(3-4)供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一外 殼(1-15)中還具有SD存儲卡(l-14)，所述SD存儲卡(1-14)與第一微控制器(1-13)之間 用數(shù)據(jù)線和控制線連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述井 口站(1)還包括電池盒蓋(HI)和LED指示燈(l-2)，所述電池盒蓋(1-11)和LED指示燈 (1-2)安裝在第一外殼(1-15)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述井口站 (1)的第一外殼(1-15)中還具有內(nèi)殼(l-6)，且所述GPS模塊(l-8)、第一無線測距和通訊 模塊(l-9)、GPRS模塊(l-10)、第一電源轉(zhuǎn)換模塊(l-12)、第一微控制器(1-13)和SD存儲 卡(1-14)均置于內(nèi)殼(1-6)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制站(2)還包括高壓信號檢測模塊(2-6)，所述高壓信號檢測模塊(2-6)與爆炸機(jī)連接端子 (2-3)電連接，所述高壓信號檢測模塊(2-6)還與第二微控制器(2-7)和第二電源轉(zhuǎn)換模塊 (2-9)電連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述控 制站(2)還包括第一蜂鳴器(2-8)，第一蜂鳴器(2-8)與第二電源轉(zhuǎn)換模塊(2-9)和第二微 控制器(2-7)電連接，且第一蜂鳴器(2-8)受第二微控制器(2-7)控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述移動站 (3)還包括第二蜂鳴器(3-3)，所述第二蜂鳴器(3-3)與第三控制器(3-4)電連接，且受第 三控制器(3-4)控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一 無線測距和通訊模塊(1-9)選用NanoLoc AVR模塊，GPS模塊(1-8)選用帶SBAS功能的 Hemisphere HC12(A)?！姥牖騈ovate 1 0EMV-1模塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述第二無 線測距和通訊模塊(2-4)選用NanoLoc AVR模塊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，其特征在于所述第三無 線測距和通訊模塊(3-2)選用NanoLoc AVR模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種物探井炮激發(fā)安全距離控制系統(tǒng)，包括井口站、控制站以及移動站，井口站與控制站之間通過無線直接進(jìn)行通訊，井口站與移動站之間通過無線直接進(jìn)行通訊，井口站包括GPS天線、第一外置天線、GPS模塊、第一無線測距和通訊模塊等，控制站包括第二外置天線、第二無線測距和通訊模塊等，移動站包括內(nèi)置天線、第三無線測距和通訊模塊等。本發(fā)明能實時測量施工人員到井口的距離，并通過控制爆炸機(jī)與炮線的連接來實現(xiàn)對安全距離的控制，保障施工人員的安全；同時，還能實時發(fā)現(xiàn)井口實際坐標(biāo)和設(shè)計坐標(biāo)之間的偏差，從而提高了坐標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。
文檔編號G01S5/14GK101770020SQ200910258289
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者劉旺, 張照云, 曲秀山, 曹元 , 李俊, 田國發(fā), 白旭明, 郭君武, 韓軍, 韓國林 申請人:常州唐恩軟件科技有限公司;中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司東部勘探事業(yè)部華北物探公司;常州南京大學(xué)高新技術(shù)研究院