本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)策略優(yōu)化的，具體涉及一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、爆破技術(shù)作為巖土體破碎和結(jié)構(gòu)拆除的重要手段，廣泛應(yīng)用于礦山開采、隧道掘進(jìn)、建筑拆除、水利工程等工程場景。傳統(tǒng)爆破設(shè)計(jì)通常依賴經(jīng)驗(yàn)公式、試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場人員的工程經(jīng)驗(yàn)來確定裝藥結(jié)構(gòu)、孔網(wǎng)參數(shù)和起爆順序。盡管已有一定的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)流程，但在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下仍存在參數(shù)選擇不精準(zhǔn)、爆破效果不穩(wěn)定、對周邊環(huán)境干擾難以預(yù)測等問題。

2、近年來，隨著傳感技術(shù)、地質(zhì)勘測技術(shù)和數(shù)值模擬方法的發(fā)展，爆破設(shè)計(jì)逐漸向數(shù)字化、智能化方向演進(jìn)。三維地質(zhì)建模、能量分析模擬以及起爆過程仿真成為提高爆破設(shè)計(jì)科學(xué)性和可控性的關(guān)鍵支撐手段。同時(shí)，爆破系統(tǒng)也逐步實(shí)現(xiàn)自動化操作，下位機(jī)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對多個(gè)起爆點(diǎn)的精準(zhǔn)控制，為爆破參數(shù)優(yōu)化和反饋控制提供了實(shí)施基礎(chǔ)。

3、然而，目前多數(shù)優(yōu)化方法仍局限于單目標(biāo)或簡單規(guī)則驅(qū)動，難以在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化與智能決策。此外，缺乏對爆破能量作用過程的量化評估與動態(tài)分析方法，限制了自動化爆破系統(tǒng)在更高精度、更高安全標(biāo)準(zhǔn)下的適應(yīng)性。因此，如何融合多源地質(zhì)信息、精細(xì)建模爆破過程，并實(shí)現(xiàn)更高層次的優(yōu)化控制，已成為行業(yè)發(fā)展的重要方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，提出了一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法，包括，獲取下位機(jī)上傳的自動化爆破方案和爆破對象的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)；

2、根據(jù)所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對所述自動化爆破方案中的爆破參數(shù)進(jìn)行能量分析；

3、通過所述能量分析對爆破目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，得到爆破目標(biāo)在當(dāng)前方案下的預(yù)計(jì)完成情況；

4、利用所述爆破目標(biāo)，對所述爆破參數(shù)進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，得到自動化爆破的最優(yōu)方案；

5、將得到所述預(yù)計(jì)完成情況和所述最優(yōu)方案，分別下發(fā)至下位機(jī)，用于自動化爆破的方案指導(dǎo)；

6、所述能量分析包括，通過構(gòu)建爆破熵的概念，通過分析所述爆破熵的傳播和累積，分析所述爆破目標(biāo)是否能夠被完成。

7、作為本發(fā)明所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述自動化爆破方案包括，爆破目標(biāo)、爆破地點(diǎn)、每個(gè)爆破孔在所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)的位置和每個(gè)爆破孔的爆破參數(shù)；

8、所述爆破目標(biāo)包括，爆破任務(wù)中，需要破壞或去除的區(qū)域；

9、所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)包括，通過地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘測技術(shù)，將地下巖土體的空間分布、物理屬性和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行數(shù)字化建模后形成的空間數(shù)據(jù)模型。

10、作為本發(fā)明所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述爆破參數(shù)包括，炸藥類型、起爆時(shí)間、裝藥量。

11、作為本發(fā)明所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述爆破熵包括，通過對每種炸藥類型下，裝藥量和炸藥爆炸時(shí)釋放的能量進(jìn)行擬合，得到炸藥爆炸時(shí)釋放的能量與裝藥量的函數(shù)關(guān)系，作為a類函數(shù)關(guān)系；

12、對于每個(gè)所述爆破參數(shù)，在a類函數(shù)關(guān)系中，通過所述炸藥類型匹配到函數(shù)關(guān)系a后，將所述裝藥量輸入到函數(shù)關(guān)系a中，輸出炸藥爆炸時(shí)釋放的能量，作為所述爆破參數(shù)的爆破熵；

13、分析所述爆破熵的傳播和累積包括，通過所述起爆時(shí)間，在時(shí)間軸上對每個(gè)爆破孔中炸藥的引爆；設(shè)每個(gè)爆破孔中的炸藥在爆炸時(shí)，所述爆破熵以爆破孔底部為起點(diǎn)，呈放射狀傳播；

14、通過對不同介質(zhì)中，爆破熵在同一坐標(biāo)位置的衰減與爆破熵大小之間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行擬合，得到b類函數(shù)關(guān)系；

15、通過對傳播過程中，爆破熵在當(dāng)前坐標(biāo)位置到下一個(gè)坐標(biāo)位置傳播時(shí)，爆破熵的衰減與當(dāng)前坐標(biāo)位置的爆破熵大小之間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行擬合，得到c類函數(shù)關(guān)系；

16、利用所述c類函數(shù)關(guān)系，在時(shí)間軸上，按照能量傳播速度，將爆破熵在所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)的每個(gè)坐標(biāo)位置上進(jìn)行傳播；在傳播過程中，對每個(gè)坐標(biāo)位置上的爆破熵進(jìn)行累計(jì)，并且利用所述b類函數(shù)關(guān)系，對每個(gè)坐標(biāo)位置上，累計(jì)的爆破熵進(jìn)行衰減；得到在時(shí)間軸上，每個(gè)坐標(biāo)的爆破熵。

17、作為本發(fā)明所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述預(yù)計(jì)完成情況包括，對每個(gè)坐標(biāo)的爆破熵進(jìn)行綜合分析，針對每種介質(zhì)預(yù)設(shè)穩(wěn)定性閾值，坐標(biāo)位置（x，y，z）中，若爆破熵大于對應(yīng)的穩(wěn)定性閾值，則判斷（x，y，z）位置不穩(wěn)定；反正，則判斷為穩(wěn)定；

18、對所有不穩(wěn)定的坐標(biāo)位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若區(qū)域t中，不穩(wěn)定的坐標(biāo)密度大于預(yù)設(shè)值1時(shí)，則預(yù)測區(qū)域t實(shí)現(xiàn)破壞；若任意平面r內(nèi)，不穩(wěn)定的坐標(biāo)密度大于預(yù)設(shè)值2時(shí)，則預(yù)測平面r之外的部分實(shí)現(xiàn)去除；

19、在時(shí)間軸上，當(dāng)任意區(qū)域或平面，實(shí)現(xiàn)爆破目標(biāo)的破壞或去除時(shí)，在所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行同步，并根據(jù)同步后的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)繼續(xù)分析，直至爆破結(jié)束，實(shí)現(xiàn)所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)中破壞或去除部分的累積；

20、在爆破結(jié)束后，若同步后三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)中不存在所述爆破目標(biāo)，則判斷爆破目標(biāo)完成；反之，則判斷為爆破失敗；

21、所述穩(wěn)定性閾值包括，針對不同介質(zhì)中每個(gè)坐標(biāo)代表的計(jì)量部分，判斷爆破熵是否能夠影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的閾值。

22、作為本發(fā)明所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述參數(shù)尋優(yōu)包括，分別對每種爆破參數(shù)，預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)時(shí)的步長；計(jì)算每種爆破參數(shù)的可行值；每個(gè)爆破孔中，炸藥類型的可行值：；

23、每個(gè)爆破孔中，起爆時(shí)間的可行值：；

24、每個(gè)爆破孔中，裝藥量的可行值：；

25、其中，表示第k個(gè)炸藥類型，k表示炸藥類型的可選個(gè)數(shù)；表示起爆時(shí)間在時(shí)間軸上，第q個(gè)可選時(shí)刻；q表示爆破孔中，起爆時(shí)間的可選時(shí)刻數(shù)量；表示爆破孔中，第e個(gè)可選的裝藥量；e表示爆破孔中，裝藥量的可選值；

26、分別在kl、kq、kz中任選一個(gè)參數(shù)進(jìn)行組合，得到一組爆破參數(shù)，作為待評估參數(shù)組合；對所述待評估參數(shù)組合，進(jìn)行爆破目標(biāo)完成情況的預(yù)計(jì)，得到所有滿足約束條件，且預(yù)計(jì)爆破目標(biāo)完成的待評估參數(shù)組合，作為待優(yōu)化參數(shù)組合；

27、對每個(gè)待優(yōu)化參數(shù)組合，進(jìn)行每種炸藥類型的裝藥量求和，得到每個(gè)待優(yōu)化參數(shù)組合下，使用的所有炸藥類型以及每種炸藥類型的總裝藥量；

28、所述約束條件為：破壞或去除部分的累積體積-爆破目標(biāo)的體積≤預(yù)設(shè)值θ。

29、作為本發(fā)明所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述最優(yōu)方案包括，根據(jù)所述每個(gè)待優(yōu)化參數(shù)組合下，每種炸藥類型的總裝藥量，以預(yù)設(shè)的選擇原則進(jìn)行方案選優(yōu)，輸出最終方案。

30、本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供了一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化系統(tǒng)，本發(fā)明解決現(xiàn)有自動化爆破優(yōu)化系統(tǒng)在復(fù)雜地質(zhì)條件下難以精準(zhǔn)評估爆破效果、參數(shù)配置優(yōu)化效率低的問題，通過對能量作用過程的量化分析，并結(jié)合三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行動態(tài)穩(wěn)定性預(yù)測，提升爆破效果判斷的準(zhǔn)確性。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多維爆破參數(shù)的高效組合優(yōu)化，在滿足復(fù)雜爆破目標(biāo)的同時(shí)，顯著提升自動化爆破方案的可靠性與智能化水平。

31、作為本發(fā)明所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其特征在于，包括：采集單元，獲取下位機(jī)上傳的自動化爆破方案和爆破對象的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)；

32、分析單元，根據(jù)所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對所述自動化爆破方案中的爆破參數(shù)進(jìn)行能量分析；

33、預(yù)測單元，通過所述能量分析對爆破目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，得到爆破目標(biāo)在當(dāng)前方案下的預(yù)計(jì)完成情況；

34、優(yōu)化單元，利用所述爆破目標(biāo)，對所述爆破參數(shù)進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，得到自動化爆破的最優(yōu)方案；

35、輸出單元，將得到所述預(yù)計(jì)完成情況和所述最優(yōu)方案，分別下發(fā)至下位機(jī)。

36、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的步驟。

37、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的一種基于自動化爆破的方案優(yōu)化方法的步驟。

38、本發(fā)明的有益效果：通過構(gòu)建爆破熵的傳播與累積模型，實(shí)現(xiàn)了對爆破過程中能量釋放、傳遞及其對地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的量化分析，突破了傳統(tǒng)爆破設(shè)計(jì)中難以預(yù)測爆破效果的問題?；谌S地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模與介質(zhì)強(qiáng)度標(biāo)記，系統(tǒng)可準(zhǔn)確識別爆破目標(biāo)區(qū)域及其穩(wěn)定性變化，實(shí)現(xiàn)對爆破目標(biāo)完成情況的動態(tài)預(yù)測。通過參數(shù)尋優(yōu)機(jī)制，系統(tǒng)在多種炸藥類型、起爆時(shí)間與裝藥量組合中快速篩選出滿足約束條件的最優(yōu)爆破方案，有效提升優(yōu)化效率與精度。最終方案可同步下發(fā)至自動化爆破設(shè)備，實(shí)現(xiàn)從爆破設(shè)計(jì)、優(yōu)化到執(zhí)行的閉環(huán)控制，顯著提升了爆破作業(yè)的自動化程度、施工安全性和資源利用效率，適用于復(fù)雜地質(zhì)條件下的精細(xì)化、智能化爆破場景。