本實(shí)用新型涉及一種手持GPS安全控制裝置，以及采用該手持GPS安全控制裝置的井炮安全系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著井炮在地震勘探施工的廣泛使用，一個突出的問題就是井炮施工過程中如何保證放炮時的施工安全。由于野外施工分散于廣大的地域，施工人員操作的隨意性很大，很難把控施工安全操作規(guī)程要求的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，因而很容易造成事故。管理層缺乏有效的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，很難對已經(jīng)發(fā)生的施工進(jìn)行總結(jié)來堵住安全漏洞。如何控制井炮施工中的安全，防止安全事故的發(fā)生，滿足施工安全質(zhì)量要求是地震勘探中所亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種手持GPS安全控制裝置及采用該裝置的井炮安全系統(tǒng)，用以解決井炮施工中的安全控制問題。

本實(shí)用新型公開了用于井炮施工的手持GPS安全控制裝置，其包括控制整個手持GPS安全控制裝置的處理器單元、觸摸顯示單元、揚(yáng)聲器單元、GPS導(dǎo)航單元、圖像及視頻采集單元、存儲單元、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電池模塊，

所述觸摸顯示單元與所述處理器單元電連接，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；

所述揚(yáng)聲器單元與所述處理器單元電連接，用于發(fā)出聲音來提示到達(dá)炮點(diǎn)井號和到達(dá)安全距離；

所述GPS導(dǎo)航單元與所述處理器單元電連接，用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航并采集行走軌跡數(shù)據(jù)；

所述圖像及視頻采集單元具有攝像頭并與所述處理器單元電連接，用于拍攝施工炮點(diǎn)的地形地貌的照片和攝錄施工過程的視頻；

所述存儲單元與所述處理器單元電連接，用于存儲下載的項(xiàng)目任務(wù)數(shù)據(jù)、所述行走軌跡數(shù)據(jù)以及所述照片和視頻；

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括網(wǎng)絡(luò)接口并且與所述處理器單元電連接，用于從項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)下載項(xiàng)目任務(wù)和將數(shù)據(jù)上傳至項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)；

所述電池模塊電連接處理器單元、存儲單元、觸摸顯示單元、揚(yáng)聲器單元、GPS導(dǎo)航單元、圖像及視頻采集單元和數(shù)據(jù)傳輸模塊。

在上述手持GPS安全控制裝置中，所述處理器單元可以包括手持機(jī)操作模塊和安全控制模塊，所述安全控制模塊包括放炮子模塊和清線子模塊，所述放炮子模塊連接所述觸摸顯示單元、所述揚(yáng)聲器單元、所述GPS導(dǎo)航單元和所述存儲單元，所述清線子模塊連接所述觸摸顯示單元、所述揚(yáng)聲器單元、所述GPS導(dǎo)航單元、所述存儲單元和所述圖像及視頻采集單元。

在上述手持GPS安全控制裝置中，所述處理器單元還可以包括一般導(dǎo)航模塊。

安全控制模塊用于控制井炮操作和清線操作的安全施工距離，所述井炮操作用于引爆井炮，所述清線操作用于引爆清理此前未正常起爆的井炮。所述放炮子模塊和清線子模塊通過啟動GPS導(dǎo)航單元進(jìn)行導(dǎo)航，通過存儲單元記錄施工移動軌跡，并通過揚(yáng)聲器單元提示到達(dá)炮點(diǎn)和達(dá)到安全距離。到達(dá)炮點(diǎn)和達(dá)到安全距離的提示聲音可以彼此不同。

觸摸顯示單元用于手持GPS安全控制裝置的各種操作，并作為顯示顯示界面。觸摸顯示單元顯示GPS導(dǎo)航單元的導(dǎo)航過程。

所述圖像及視頻采集單元在清線子模塊控制下進(jìn)行照片拍照和視頻攝錄，并通過清線子模塊將照片和視頻存儲至所述存儲單元中。

所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊用于手持GPS安全控制裝置的數(shù)據(jù)上傳和下載，以便與項(xiàng)目計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

本實(shí)用新型公開了一種井炮安全系統(tǒng)，其包括項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)、所述的手持GPS安全控制裝置、以及爆炸機(jī)；所述項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)交換需要與所述手持GPS安全控制裝置通信連接。

上述井炮安全系統(tǒng)還可以包括與所述爆炸機(jī)通訊連接的采集爆炸生成的地震波的地震車。

所述項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)具有生成帶有工區(qū)地圖的項(xiàng)目任務(wù)的任務(wù)生成模塊，并根據(jù)數(shù)據(jù)交換需要與所述手持GPS安全控制裝置通信連接。任務(wù)生成模塊包括放炮任務(wù)生成子模塊和清線任務(wù)生成子模塊，分別用于生成放炮任務(wù)和清線任務(wù)。

所述爆炸機(jī)用于操作炮點(diǎn)起爆。作為選擇，井炮安全系統(tǒng)還可以包括與所述爆炸機(jī)通訊連接的地震車，所述地震車采集爆炸生成的地震波并記錄沒有成功起爆的炮點(diǎn)井號。地震車所采集的數(shù)據(jù)用于上傳至項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)，以便根據(jù)沒有成功起爆的炮點(diǎn)井號生成清線任務(wù)。

附圖說明

圖1顯示了手持GPS安全控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2顯示了井炮安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提出了一種井炮安全系統(tǒng)，其利用手持衛(wèi)星定位儀(GPS)結(jié)合物探自動控制模塊，在井炮施工中準(zhǔn)確的提供井口坐標(biāo)導(dǎo)航、井口坐標(biāo)的采集、炮手與爆炸機(jī)位置坐標(biāo)采集，自動計(jì)算炮手與井口安全距離，指導(dǎo)炮手安全距離操作爆炸機(jī)引爆炮井內(nèi)炸藥，并記錄炮手的施工流程的軌跡，從而完整的記錄現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)，供管理人員后期的監(jiān)督和分析。

如圖2所示，本實(shí)用新型的井炮安全系統(tǒng)由項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200、手持GPS安全控制裝置100和爆炸機(jī)300構(gòu)成。

爆炸機(jī)300為遙控引爆炮井內(nèi)炸藥起爆的裝置，其與可選的地震車400通訊連接。地震車400可以采集爆炸生成的地震波，從而確定并記錄正在操作的井號是否正常起爆。也可通過處于安全距離外的操作人員來人工目測是否正常起爆，并記錄沒有起爆的井號，此時可以沒有地震車400。

項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200采用普通的PC機(jī)或筆記本電腦即可。手持GPS安全控制裝置100可以為滿足野外作業(yè)需要的普通的手持衛(wèi)星定位儀(GPS)，例如集思寶MG721手持GPS。其要滿足施工中的定位精度要求，例如2～5米的精度要求。手持GPS安全控制裝置還要滿足電池續(xù)航要求，例如，全負(fù)荷工作可達(dá)12小時，待機(jī)時間1周。

項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，從而想成項(xiàng)目任務(wù)，包括放炮任務(wù)和清線任務(wù)。在各項(xiàng)目下可以輸入對應(yīng)的工區(qū)地圖。工區(qū)地圖由勘測部門提供，其中標(biāo)注有井號、坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)。每次輸入的工區(qū)地圖數(shù)據(jù)可以與此前形成的工區(qū)地圖疊加，從而更新工區(qū)地圖數(shù)據(jù)。上述工區(qū)地圖是本領(lǐng)域的公知常識，故不贅述。

根據(jù)需要，項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200還可以對地圖的坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便于不同坐標(biāo)系的地圖的疊加，形成統(tǒng)一的坐標(biāo)系。

所述項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200還能夠進(jìn)行安全管理，根據(jù)GPS安全控制裝置上傳的數(shù)據(jù)生成項(xiàng)目安全數(shù)據(jù)。該安全管理的功能也可以上安裝在單獨(dú)的數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)中完成。利用該功能，項(xiàng)目管理人員可以針對炮手執(zhí)行過的操作進(jìn)行分析。例如，通過圖示、閱讀采集的坐標(biāo)和行進(jìn)軌跡、安全數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、施工視頻，判斷起爆時炮手是否處于安全距離之外，判斷未爆炮點(diǎn)是否存在遺漏清線，行進(jìn)查看和管理，工作是否符合要求等。

圖1顯示了手持GPS安全控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

如圖1所示，用于井炮施工的手持GPS安全控制裝置100包括處理器單元1、觸摸顯示單元2、揚(yáng)聲器單元3、GPS導(dǎo)航單元6、圖像及視頻采集單元5、存儲單元4、數(shù)據(jù)傳輸模塊7和電池模塊8。處理器單元1控制整個手持GPS安全控制裝置100。觸摸顯示單元2與處理器單元1電連接，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。揚(yáng)聲器單元3與處理器單元1電連接，用于發(fā)出聲音來提示到達(dá)炮點(diǎn)井號和到達(dá)安全距離。GPS導(dǎo)航單元6與處理器單元1電連接，用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航并采集行走軌跡數(shù)據(jù)。圖像及視頻采集單元5具有攝像頭并與處理器單元1電連接，用于拍攝施工炮點(diǎn)的地形地貌的照片和攝錄施工過程的視頻。存儲單元4與處理器單元1電連接，用于存儲下載的項(xiàng)目任務(wù)數(shù)據(jù)、所述行走軌跡數(shù)據(jù)以及所述照片和視頻。數(shù)據(jù)傳輸模塊7包括網(wǎng)絡(luò)接口并且與處理器單元1電連接，用于從項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)下載項(xiàng)目任務(wù)和將數(shù)據(jù)上傳至項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)。電池模塊8電連接所述處理器單元、存儲單元、觸摸顯示單元、揚(yáng)聲器單元、GPS導(dǎo)航單元、圖像及視頻采集單元和數(shù)據(jù)傳輸模塊。

在上述用于井炮施工的手持GPS安全控制裝置中，處理器單元1可以包括手持機(jī)操作模塊9和安全控制模塊10，安全控制模塊包括放炮子模塊11和清線子模塊12，所述放炮子模塊11連接所述觸摸顯示單元2、所述揚(yáng)聲器單元3、所述GPS導(dǎo)航單元6和所述存儲單元4，所述清線子模塊12連接所述觸摸顯示單元2、所述揚(yáng)聲器單元3、所述GPS導(dǎo)航單元6、所述存儲單元4和所述圖像及視頻采集單元5。

放炮子模塊11和清線子模塊12分別用于放炮任務(wù)和清線任務(wù)，分別供放炮操作員(炮手)和清線員使用。

作為選項(xiàng)，在上述用于井炮施工的手持GPS安全控制裝置中，處理器單元1還包括一般導(dǎo)航模塊，以完成與放炮操作和清線操作無關(guān)的導(dǎo)航功能。

手持機(jī)操作模塊9管理手持GPS安全控制裝置100，其支持快速恢復(fù)，當(dāng)系統(tǒng)因?yàn)橐馔庠虺霈F(xiàn)崩潰時，可用系統(tǒng)快速恢復(fù)對故障機(jī)的操作系統(tǒng)及預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。手持GPS安全控制裝置100可以與項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200進(jìn)行通信聯(lián)接，以便在GPS手持機(jī)操作系統(tǒng)軟件的控制下下載或上傳數(shù)據(jù)。

GPS導(dǎo)航單元6能夠顯示手持GPS安全控制裝置100所在位置的當(dāng)前坐標(biāo)，以及最近的炮點(diǎn)井號的坐標(biāo)或所輸入的炮點(diǎn)井號的坐標(biāo)；并自動規(guī)劃到達(dá)所述炮點(diǎn)井號的坐標(biāo)的路徑，并隨著行進(jìn)過程自動修正當(dāng)前坐標(biāo)。

揚(yáng)聲器單元3的提示功能包括到達(dá)炮點(diǎn)提示功能和達(dá)到安全距離提示功能，分別用于提示都到達(dá)炮點(diǎn)井號和達(dá)到安全距離。作為選擇，可以采用不同的聲音來分別提示到達(dá)炮點(diǎn)井號和達(dá)到安全距離。除聲音提示的外，還可以增加顯示提示單元(例如，通過手持GPS安全控制裝置的屏幕進(jìn)行顯示提示)，但這不是必須的。

根據(jù)任務(wù)安排，項(xiàng)目管理人員將施工項(xiàng)目地圖從項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200下載到手持GPS安全控制裝置100，從而為炮手下達(dá)任務(wù)。然后炮手就可以在野外現(xiàn)場操作手持GPS安全控制裝置100完成井炮施工。

炮手任務(wù)(放炮任務(wù))的操作過程如下：

(1)開機(jī)，即開啟GPS安全控制裝置；

(2)選擇“放炮”，啟動“放炮”子模塊，手持GPS安全控制裝置顯示最近炮點(diǎn)井號；

(3)選擇目標(biāo)炮點(diǎn)井號(可以是最近炮點(diǎn)井號，也可為輸入的其他炮點(diǎn)井號)并按“確認(rèn)”鍵，開始GPS導(dǎo)航并記錄行走軌跡；

(4)手持GPS安全控制裝置提示到達(dá)所述目標(biāo)炮點(diǎn)井口，按下“確認(rèn)”鍵，采集炮點(diǎn)井口坐標(biāo)；

(5)連接爆炸引線，離開，開始GPS導(dǎo)航并記錄行走軌跡，直至到達(dá)爆炸機(jī)；

(6)如果GPS安全控制裝置提示到達(dá)安全距離，則按“確認(rèn)”鍵采集坐標(biāo)，并操作爆炸機(jī)起爆上述目標(biāo)炮點(diǎn)；如果GPS安全控制裝置沒有提示到達(dá)安全距離，則攜帶爆炸機(jī)繼續(xù)遠(yuǎn)離目標(biāo)炮點(diǎn)，直至達(dá)到安全距離，然后按“確認(rèn)”鍵采集坐標(biāo)并操作爆炸機(jī)起爆上述目標(biāo)炮點(diǎn)。

(7)如果起爆沒有成功，則記錄沒有成功起爆的炮點(diǎn)井號；當(dāng)爆炸機(jī)與地震車通訊連接時，地震車可自動記錄沒有成功起爆的炮點(diǎn)井號。如果起爆成功，則重復(fù)步驟(3)至(7)。

(8)手持GPS安全控制裝置中的所有炮點(diǎn)井號都進(jìn)行了“放炮”操作之后，炮手任務(wù)結(jié)束。

全部炮手任務(wù)結(jié)束后，將手持GPS安全控制裝置100與項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200通訊連接，并將獲得的數(shù)據(jù)上傳到項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200。

清線子模塊12供清線操作員(清線員)使用，其同樣具有GPS導(dǎo)航功能、揚(yáng)聲器到位提示功能和用于記錄施工移動軌跡采集功能。這些單元與放炮11子模塊中的功能相同。清線子模塊12還控制圖像及視頻采集單元拍攝的圖像照片或視頻。

需要說明的是，清線任務(wù)所覆蓋的區(qū)域比放炮任務(wù)覆蓋的區(qū)域要大得多，這是因?yàn)榻?jīng)過放炮任務(wù)而未能成功引爆的炮點(diǎn)數(shù)量比全部炮點(diǎn)數(shù)量要少得多，且分散在更為廣闊的區(qū)域。因此，為避免不必要地存儲過多的數(shù)據(jù)，在清線任務(wù)進(jìn)行GPS導(dǎo)航時，并不需要全程記錄行走軌跡，而只需要在達(dá)到所要清線(或清理)的井號附近的位置時開始記錄行走軌跡。該附近的位置可以為例如，距離所要清理的井號100米。該距離時根據(jù)具體的需要確定的。

清線子模塊12中的清線任務(wù)數(shù)據(jù)也是從項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200下載到手持GPS安全控制裝置，從而為清線員下達(dá)任務(wù)，然后清線員就可以在野外現(xiàn)場操作手持GPS安全控制裝置進(jìn)行清線操作了。清線數(shù)據(jù)是根據(jù)此前所記錄的沒有成功起爆的炮點(diǎn)井號而生成的。

清線任務(wù)的操作過程如下：

(1)開機(jī)，即開啟GPS安全控制裝置；

(2)選擇“清線”，啟動“清線”子模塊，GPS安全控制裝置顯示最近炮點(diǎn)井號；

(3)選擇目標(biāo)炮點(diǎn)井號(可以是最近炮點(diǎn)井號，也可為輸入的其他炮點(diǎn)井號)并按“確認(rèn)”鍵，確定目標(biāo)炮點(diǎn)開始GPS導(dǎo)航。在到達(dá)目標(biāo)炮點(diǎn)附近的某一位置(例如，距目標(biāo)炮點(diǎn)100米的距離)時，開始自動記錄行走軌跡；

(4)GPS安全控制裝置提示到達(dá)所述目標(biāo)炮點(diǎn)，按下確認(rèn)鍵(采集炮點(diǎn)確認(rèn)坐標(biāo)并結(jié)束軌跡記錄)；

(5)開始拍照炮點(diǎn)的地貌圖片，進(jìn)入清線施工；

(6)打開視頻錄象施工過程，并保存；

(7)施工完成后，則重復(fù)步驟(3)至(6)。

(8)手持GPS安全控制裝置中的所有炮點(diǎn)井號都進(jìn)行了“清線”操作之后，清線任務(wù)結(jié)束。

清線員任務(wù)結(jié)束后，將手持GPS安全控制裝置100與項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200通訊連接，并將獲得的數(shù)據(jù)上傳到項(xiàng)目管理計(jì)算機(jī)200。

手持GPS安全控制裝置100具有界面操作簡單、信息量大的特點(diǎn)。采用按鍵操作，當(dāng)操作人員離炮點(diǎn)達(dá)到安全距離系統(tǒng)自動語音提示完成安全施工，最大的簡化操作難度。當(dāng)因某炮點(diǎn)異常無法施工時，系統(tǒng)可以任意更換炮點(diǎn)繼續(xù)施工。

通過對井炮安全距離及清線預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的解決施工人員安全距離的預(yù)警、保存了施工人員的現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)、提高施工效率、規(guī)范了操作流程并為項(xiàng)目施工保存了可靠的依據(jù)。杜絕了施工中的安全隱患，為安全管理部門提供了有效的管理手段。