本發(fā)明涉及電子雷管，具體涉及一種提高無(wú)線透地起爆電子雷管可靠性的環(huán)形發(fā)射天線及方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代工程建設(shè)、礦業(yè)開采等眾多領(lǐng)域中，爆破作業(yè)是一項(xiàng)關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)，而電子雷管的起爆可靠性直接關(guān)乎整個(gè)爆破工程的安全性與效率。傳統(tǒng)的有線起爆方式存在諸多弊端，例如在復(fù)雜的施工環(huán)境下，布線工作繁瑣且易受外界因素干擾，如在山區(qū)地形中，線纜可能會(huì)因巖石滾落、地形起伏而受損，導(dǎo)致起爆信號(hào)傳輸中斷，影響爆破進(jìn)程，甚至引發(fā)安全事故。

2、隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線起爆技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中無(wú)線透地起爆電子雷管技術(shù)具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。它能夠克服地形障礙，無(wú)需復(fù)雜的地面布線，在地下工程等場(chǎng)景中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而，目前的無(wú)線透地起爆電子雷管技術(shù)仍面臨著一些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

3、現(xiàn)有的無(wú)線透地起爆系統(tǒng)通常缺乏對(duì)這些復(fù)雜因素的有效應(yīng)對(duì)機(jī)制。在天線設(shè)置方面，大多采用固定角度或簡(jiǎn)單的手動(dòng)調(diào)整方式，無(wú)法根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)和地形條件實(shí)時(shí)優(yōu)化發(fā)射角度，難以保證信號(hào)在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定傳輸和有效接收。

4、基于此，急需一種高無(wú)線透地起爆電子雷管可靠性的環(huán)形發(fā)射天線及方法，能夠在不同的待起爆場(chǎng)地上對(duì)環(huán)形發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)射角度的自動(dòng)調(diào)整，從而提高無(wú)線透地起爆電子雷管的起爆可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種提高無(wú)線透地起爆電子雷管可靠性的環(huán)形發(fā)射天線及方法，能夠在不同的待起爆場(chǎng)地上對(duì)環(huán)形發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)射角度的自動(dòng)調(diào)整，從而提高無(wú)線透地起爆電子雷管的起爆可靠性。

2、為了達(dá)到上述目的，提供了一種提高無(wú)線透地起爆電子雷管可靠性的方法，包括以下步驟：

3、s1、在待起爆場(chǎng)地上進(jìn)行鉆孔，并在鉆孔完成之后將無(wú)線透地起爆電子雷管放置到孔內(nèi)；所述無(wú)線透地起爆電子雷管中的微型接收天線水平放置；

4、s2、根據(jù)無(wú)線透地起爆電子雷管的放置位置，基于預(yù)設(shè)間距，確定用于起爆無(wú)線透地起爆電子雷管的低頻信號(hào)發(fā)射裝置所對(duì)應(yīng)的放置位置，在對(duì)應(yīng)的放置位置上設(shè)置天線轉(zhuǎn)動(dòng)架，并將低頻信號(hào)發(fā)射裝置中的小直徑環(huán)形發(fā)射天線安裝到天線轉(zhuǎn)動(dòng)架上；

5、s3、在無(wú)線透地起爆電子雷管以及低頻信號(hào)發(fā)射裝置所在的位置處設(shè)置多種類型的傳感器；

6、s4、將各個(gè)類型的傳感器所采集到的傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給服務(wù)端，所述服務(wù)端對(duì)接收到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并提取出對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵特征；

7、s5、所述服務(wù)端根據(jù)提取出來(lái)的關(guān)鍵特征，基于預(yù)設(shè)的角度預(yù)測(cè)模型，輸出對(duì)應(yīng)的小直徑環(huán)形發(fā)射天線所對(duì)應(yīng)的最佳發(fā)射角度；

8、s6、根據(jù)輸出的小直徑環(huán)形發(fā)射天線所對(duì)應(yīng)的最佳發(fā)射角度，控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)架上的小直徑環(huán)形發(fā)射天線轉(zhuǎn)動(dòng)，直到天線轉(zhuǎn)動(dòng)架上的小直徑環(huán)形發(fā)射天線的角度為對(duì)應(yīng)的最佳發(fā)射角度時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；

9、s7、在小直徑環(huán)形發(fā)射天線停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，啟動(dòng)低頻信號(hào)發(fā)射裝置，低頻信號(hào)發(fā)射裝置與無(wú)線透地起爆電子雷管之間通過小直徑環(huán)形發(fā)射天線和微型接收天線進(jìn)行通信。

10、本方案的技術(shù)原理及效果：在本方案中，在待起爆場(chǎng)地鉆孔并放置無(wú)線透地起爆電子雷管后，將其微型接收天線水平放置，這是基于對(duì)地下信號(hào)接收特性的研究。水平放置的天線能夠在一定程度上與地層結(jié)構(gòu)更好地適配，減少因天線方向與地層介質(zhì)不匹配而導(dǎo)致的信號(hào)接收障礙，使接收天線能夠更有效地捕捉來(lái)自地面的低頻信號(hào)，提高信號(hào)接收的靈敏度和穩(wěn)定性。

11、根據(jù)無(wú)線透地起爆電子雷管的放置位置確定低頻信號(hào)發(fā)射裝置的放置位置并設(shè)置天線轉(zhuǎn)動(dòng)架和小直徑環(huán)形發(fā)射天線，是為了構(gòu)建一個(gè)合理的信號(hào)傳輸空間架構(gòu)。預(yù)設(shè)間距的確定綜合考慮了信號(hào)的有效傳輸范圍、地層對(duì)信號(hào)的衰減特性以及避免信號(hào)干擾等因素。通過合理布局，確保發(fā)射裝置能夠在合適的位置向電子雷管發(fā)送足夠強(qiáng)度且穩(wěn)定的低頻信號(hào)，同時(shí)天線轉(zhuǎn)動(dòng)架的設(shè)置為后續(xù)根據(jù)實(shí)際環(huán)境調(diào)整發(fā)射角度提供了硬件基礎(chǔ)。

12、在起爆系統(tǒng)關(guān)鍵位置設(shè)置多種類型的傳感器，這些傳感器涵蓋了地質(zhì)、地形和環(huán)境等多個(gè)方面。地質(zhì)傳感器如電導(dǎo)率傳感器、磁導(dǎo)率傳感器和地層結(jié)構(gòu)傳感器等，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)地下地層的物理和電磁特性，因?yàn)檫@些特性直接影響電磁波在地下的傳播路徑和衰減程度。傳感器采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)椒?wù)端后，服務(wù)端利用數(shù)據(jù)處理算法和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行處理和關(guān)鍵特征提取。

13、當(dāng)服務(wù)端接收到傳感器數(shù)據(jù)并提取關(guān)鍵特征后，將其輸入到訓(xùn)練好的角度預(yù)測(cè)模型中，模型經(jīng)過內(nèi)部的復(fù)雜計(jì)算和推理，輸出小直徑環(huán)形發(fā)射天線的最佳發(fā)射角度。然后，根據(jù)輸出的角度信息，通過控制系統(tǒng)向天線轉(zhuǎn)動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送控制指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照指令精確地轉(zhuǎn)動(dòng)天線，直到達(dá)到最佳發(fā)射角度。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化的角度調(diào)整，確保發(fā)射天線能夠以最優(yōu)的角度向電子雷管發(fā)送信號(hào)，提高信號(hào)傳輸效率和起爆的成功率。

14、通過精確調(diào)整發(fā)射天線的角度，能夠有效克服復(fù)雜地質(zhì)地形和環(huán)境因素對(duì)起爆信號(hào)的干擾。在存在地下溶洞、斷層或高導(dǎo)電性地層等不利地質(zhì)條件的區(qū)域，以及地形起伏較大或周邊電磁干擾較強(qiáng)的環(huán)境中，本方法能夠根據(jù)傳感器反饋的信息及時(shí)調(diào)整發(fā)射角度，使信號(hào)繞過障礙物、減少衰減和避免干擾，確保無(wú)線透地起爆電子雷管能夠接收到足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定的信號(hào)，從而大大降低拒爆或誤爆的風(fēng)險(xiǎn)，提高起爆的可靠性。

15、多種類型傳感器的設(shè)置和基于其數(shù)據(jù)的智能角度調(diào)整機(jī)制，使系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)不同的地質(zhì)和地形環(huán)境。無(wú)論是在高電導(dǎo)率的黏土地區(qū)、低電導(dǎo)率的砂巖地區(qū)，還是在山區(qū)、平原等不同地形的場(chǎng)地，以及城市建設(shè)中周邊電磁環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，系統(tǒng)都能根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整發(fā)射天線角度，保證起爆系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這種環(huán)境適應(yīng)性使得本方法在各種爆破工程中都具有廣泛的應(yīng)用前景，提高了無(wú)線透地起爆技術(shù)的通用性和實(shí)用性。

16、整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化操作，減少了人工干預(yù)和人為判斷的誤差。從傳感器數(shù)據(jù)采集、處理到發(fā)射角度預(yù)測(cè)和天線轉(zhuǎn)動(dòng)控制，都由系統(tǒng)自動(dòng)完成，提高了操作的準(zhǔn)確性和效率。相比傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)整發(fā)射天線角度或憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的方式，本方法能夠在短時(shí)間內(nèi)完成角度調(diào)整，節(jié)省了大量的時(shí)間和人力成本，同時(shí)也提高了起爆作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化程度。在不同的待起爆場(chǎng)地上對(duì)環(huán)形發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)射角度的自動(dòng)調(diào)整，從而提高無(wú)線透地起爆電子雷管的起爆可靠性。

17、進(jìn)一步，所述s3包括：

18、s30、根據(jù)無(wú)線透地起爆電子雷管所在的鉆孔的深度，以及無(wú)線透地起爆電子雷管與低頻信號(hào)發(fā)射裝置之間的距離值，確定低頻信號(hào)發(fā)射裝置向無(wú)線透地起爆電子雷管發(fā)射信號(hào)所對(duì)應(yīng)的發(fā)射難度；

19、s31、根據(jù)低頻信號(hào)發(fā)射裝置向無(wú)線透地起爆電子雷管發(fā)射信號(hào)所對(duì)應(yīng)的發(fā)射難度，確定對(duì)應(yīng)的發(fā)射衰減度；

20、s32、根據(jù)對(duì)應(yīng)的發(fā)射衰減度，對(duì)待起爆場(chǎng)地所對(duì)應(yīng)的信號(hào)類型區(qū)進(jìn)行確定，根據(jù)該待起爆場(chǎng)地所對(duì)應(yīng)的信號(hào)類型區(qū)，調(diào)取對(duì)應(yīng)信號(hào)類型區(qū)所對(duì)應(yīng)的傳感器布置策略，所述信號(hào)類型區(qū)包括穩(wěn)定信號(hào)區(qū)、衰減過渡區(qū)以及高衰減風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；

21、s33、根據(jù)調(diào)取到的對(duì)應(yīng)的傳感器布置策略，對(duì)無(wú)線透地起爆電子雷管以及低頻信號(hào)發(fā)射裝置所在的位置處設(shè)置對(duì)應(yīng)的傳感器。

22、有益效果：通過對(duì)鉆孔深度和收發(fā)裝置間距的綜合考量來(lái)確定發(fā)射難度和衰減度，能夠更精確地反映待起爆場(chǎng)地的信號(hào)傳輸特性。相比于傳統(tǒng)的固定或經(jīng)驗(yàn)性的傳感器布置方式，這種基于實(shí)際信號(hào)傳輸情況的分析方法使得傳感器布置更具針對(duì)性。例如，在鉆孔深度較大且收發(fā)裝置間距較遠(yuǎn)的情況下，可能會(huì)被判定為高衰減風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)取該區(qū)域?qū)?yīng)的傳感器布置策略，確保能夠全面捕捉可能影響起爆信號(hào)的因素，有效提高了傳感器資源的利用效率，避免了在低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的過度配置和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的配置不足。

23、能夠根據(jù)不同的信號(hào)類型區(qū)動(dòng)態(tài)調(diào)整傳感器布置，使起爆系統(tǒng)更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的地質(zhì)和地理環(huán)境。在實(shí)際的起爆作業(yè)中，不同場(chǎng)地的地質(zhì)條件(如地層的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、孔隙率等)和地形地貌(如坡度、高差、障礙物分布等)差異很大，這些因素都會(huì)對(duì)起爆信號(hào)產(chǎn)生不同程度的影響。本方案通過對(duì)發(fā)射衰減度的分析和信號(hào)類型區(qū)的劃分，確保在任何場(chǎng)地條件下都能為起爆系統(tǒng)提供合適的傳感器支持。

24、操作人員只需按照系統(tǒng)的提示在指定位置安裝相應(yīng)的傳感器，無(wú)需具備深厚的專業(yè)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷傳感器的具體布置方式。這簡(jiǎn)化了操作流程，減少了人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤和不確定性。同時(shí)，由于傳感器布置的合理性和有效性，在起爆過程中能夠更快速、準(zhǔn)確地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，為及時(shí)判斷起爆系統(tǒng)的狀態(tài)和調(diào)整參數(shù)提供了有力支持，進(jìn)一步優(yōu)化了整個(gè)起爆作業(yè)的流程，節(jié)省了時(shí)間和人力成本，提高了生產(chǎn)效率。

25、進(jìn)一步，所述各個(gè)信號(hào)類型區(qū)所對(duì)應(yīng)的傳感器布置策略為：

26、根據(jù)無(wú)線透地起爆電子雷管所在的鉆孔的深度，以及對(duì)應(yīng)的低頻信號(hào)發(fā)射裝置所對(duì)應(yīng)的位置，將無(wú)線透地起爆無(wú)線電子雷管與低頻信號(hào)發(fā)射裝置之間的地層基于預(yù)設(shè)的劃分比例劃分為三個(gè)層，從上到小依次為淺層、中層和深層，所述三個(gè)層的高度與鉆孔深度相同；

27、當(dāng)信號(hào)類型區(qū)為穩(wěn)定信號(hào)區(qū)時(shí)，對(duì)應(yīng)的淺層、中層和深層所對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)量設(shè)置百分比分別為a1％，b1％，c1％；

28、當(dāng)信號(hào)類型區(qū)為衰減過渡區(qū)時(shí)，對(duì)應(yīng)的淺層、中層和深層所對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)量設(shè)置百分比分別為a2％，b2％，c2％；

29、當(dāng)信號(hào)類型區(qū)為高衰減風(fēng)險(xiǎn)區(qū)時(shí)，對(duì)應(yīng)的淺層、中層和深層所對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)量設(shè)置百分比分別為a3％，b3％，c3％；其中，a1％>a2％>a3％，b1％<b3％<b2％，c1％<c2％<c3％；

30、根據(jù)對(duì)應(yīng)的信號(hào)類型區(qū)所對(duì)應(yīng)的各個(gè)層所對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)量百分比，基于各個(gè)信號(hào)類型區(qū)所對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)傳感器數(shù)量值，確定各個(gè)層所對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)量，并按照預(yù)設(shè)的設(shè)置密度進(jìn)行各個(gè)層的傳感器的設(shè)置。

31、有益效果：依據(jù)信號(hào)類型區(qū)的不同特點(diǎn)對(duì)傳感器數(shù)量在淺層、中層和深層進(jìn)行差異化設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了傳感器資源的精細(xì)化分配。在穩(wěn)定信號(hào)區(qū)，由于信號(hào)傳輸相對(duì)穩(wěn)定，將更多的傳感器設(shè)置在淺層(a1％最大)，能夠重點(diǎn)關(guān)注近地表環(huán)境因素(如土壤濕度、溫度、淺層地質(zhì)微小變化等)對(duì)信號(hào)的輕微影響，而在中層和深層相對(duì)減少傳感器數(shù)量(b1％和c1％較小)，避免了資源浪費(fèi)。這種分層設(shè)置傳感器數(shù)量的策略與不同地層對(duì)信號(hào)衰減的實(shí)際影響相契合。在淺層，環(huán)境因素相對(duì)較多變，但對(duì)信號(hào)的影響程度在穩(wěn)定信號(hào)區(qū)相對(duì)較大，在高衰減風(fēng)險(xiǎn)區(qū)可能相對(duì)較小，通過合理的傳感器占比調(diào)整，能夠在不同信號(hào)類型區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層的有效監(jiān)測(cè)。

32、進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)動(dòng)架包括轉(zhuǎn)動(dòng)底座，所述轉(zhuǎn)動(dòng)底座的左右兩側(cè)均設(shè)置有第一豎向桿，兩個(gè)所述第一豎向桿相對(duì)的一側(cè)上均設(shè)置有第一電機(jī)，兩個(gè)所述的第一電機(jī)的電機(jī)軸上均設(shè)置有用于固定小直徑環(huán)形發(fā)射天線的固定部；

33、還包括第一控制器、第一通信模塊；所述第一控制器分別與第一通信模塊、第一電機(jī)電連接，所述第一控制器與服務(wù)端通過第一通信模塊進(jìn)行通信連接。

34、有益效果：轉(zhuǎn)動(dòng)底座與兩側(cè)的第一豎向桿構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)，為小直徑環(huán)形發(fā)射天線提供了堅(jiān)實(shí)的支撐基礎(chǔ)。這種設(shè)計(jì)能夠有效抵抗外界的震動(dòng)、風(fēng)力等干擾因素，確保天線在工作過程中的穩(wěn)定性，減少因天線晃動(dòng)而導(dǎo)致的信號(hào)發(fā)射偏差。例如，在施工現(xiàn)場(chǎng)或礦山等環(huán)境較為復(fù)雜、存在一定機(jī)械振動(dòng)和氣流干擾的場(chǎng)所，穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)架結(jié)構(gòu)可保證天線始終保持在預(yù)定的位置和角度，維持信號(hào)發(fā)射的準(zhǔn)確性和一致性。

35、第一控制器作為核心控制單元，能夠接收來(lái)自服務(wù)端的指令并精確控制第一電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了天線轉(zhuǎn)動(dòng)的自動(dòng)化和智能化管理。通過第一通信模塊與服務(wù)端的連接，使得轉(zhuǎn)動(dòng)架能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)服務(wù)端基于傳感器數(shù)據(jù)和角度預(yù)測(cè)模型計(jì)算出的最佳發(fā)射角度信息，無(wú)需人工現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)，提高了操作的便捷性和準(zhǔn)確性。

36、兩個(gè)第一電機(jī)分別通過電機(jī)軸上的固定部來(lái)驅(qū)動(dòng)小直徑環(huán)形發(fā)射天線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了天線角度的精確調(diào)整。相較于手動(dòng)調(diào)整或簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)方式，電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有更高的精度和響應(yīng)速度，能夠快速、準(zhǔn)確地將天線轉(zhuǎn)動(dòng)到服務(wù)端計(jì)算出的最佳發(fā)射角度。在需要頻繁調(diào)整天線角度以適應(yīng)不同地質(zhì)條件和起爆位置的情況下，這種設(shè)計(jì)極大地提高了工作效率，減少了調(diào)整時(shí)間，從而加快了起爆作業(yè)的整體進(jìn)程。

37、本發(fā)明還提供了一種提高無(wú)線透地起爆電子雷管可靠性的環(huán)形發(fā)射天線，應(yīng)用于上述的一種提高無(wú)線透地起爆電子雷管可靠性的方法。