本實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)行標準，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)實問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實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，用于實現(xiàn)人機交互；

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

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，用于從項目管理計算機下載項目任務(wù)和將數(shù)據(jù)上傳至項目管理計算機；

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)航單元進行導(dǎo)航，通過存儲單元記錄施工移動軌跡，并通過揚聲器單元提示到達炮點和達到安全距離。到達炮點和達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，以便與項目計算機進行數(shù)據(jù)交換。

本實用新型公開了一種井炮安全系統(tǒng)，其包括項目管理計算機、所述的手持GPS安全控制裝置、以及爆炸機；所述項目管理計算機根據(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通訊連接的采集爆炸生成的地震波的地震車。

所述項目管理計算機具有生成帶有工區(qū)地圖的項目任務(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)。

所述爆炸機用于操作炮點起爆。作為選擇，井炮安全系統(tǒng)還可以包括與所述爆炸機通訊連接的地震車，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井號。地震車所采集的數(shù)據(jù)用于上傳至項目管理計算機，以便根據(jù)沒有成功起爆的炮點井號生成清線任務(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。

具體實施方式

本實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，在井炮施工中準確的提供井口坐標導(dǎo)航、井口坐標的采集、炮手與爆炸機位置坐標采集，自動計算炮手與井口安全距離，指導(dǎo)炮手安全距離操作爆炸機引爆炮井內(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，本實用新型的井炮安全系統(tǒng)由項目管理計算機200、手持GPS安全控制裝置100和爆炸機300構(gòu)成。

爆炸機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。

項目管理計算機200采用普通的PC機或筆記本電腦即可。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，全負荷工作可達12小時，待機時間1周。

項目管理計算機200能夠進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，從而想成項目任務(wù)，包括放炮任務(wù)和清線任務(wù)。在各項目下可以輸入對應(yīng)的工區(qū)地圖。工區(qū)地圖由勘測部門提供，其中標注有井號、坐標位置數(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，項目管理計算機200還可以對地圖的坐標系進行轉(zhuǎn)換，以便于不同坐標系的地圖的疊加，形成統(tǒng)一的坐標系。

所述項目管理計算機200還能夠進行安全管理，根據(jù)GPS安全控制裝置上傳的數(shù)據(jù)生成項目安全數(shù)據(jù)。該安全管理的功能也可以上安裝在單獨的數(shù)據(jù)分析計算機中完成。利用該功能，項目管理人員可以針對炮手執(zhí)行過的操作進行分析。例如，通過圖示、閱讀采集的坐標和行進軌跡、安全數(shù)據(jù)統(tǒng)計、施工視頻，判斷起爆時炮手是否處于安全距離之外，判斷未爆炮點是否存在遺漏清線，行進查看和管理，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，用于實現(xiàn)人機交互。揚聲器單元3與處理器單元1電連接，用于發(fā)出聲音來提示到達炮點井號和到達安全距離。GPS導(dǎo)航單元6與處理器單元1電連接，用于實現(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，用于從項目管理計算機下載項目任務(wù)和將數(shù)據(jù)上傳至項目管理計算機。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，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)，當系統(tǒng)因為意外原因出現(xiàn)崩潰時，可用系統(tǒng)快速恢復(fù)對故障機的操作系統(tǒng)及預(yù)警系統(tǒng)進行恢復(fù)。手持GPS安全控制裝置100可以與項目管理計算機200進行通信聯(lián)接，以便在GPS手持機操作系統(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所在位置的當前坐標，以及最近的炮點井號的坐標或所輸入的炮點井號的坐標；并自動規(guī)劃到達所述炮點井號的坐標的路徑，并隨著行進過程自動修正當前坐標。

揚聲器單元3的提示功能包括到達炮點提示功能和達到安全距離提示功能，分別用于提示都到達炮點井號和達到安全距離。作為選擇，可以采用不同的聲音來分別提示到達炮點井號和達到安全距離。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行顯示提示)，但這不是必須的。

根據(jù)任務(wù)安排，項目管理人員將施工項目地圖從項目管理計算機200下載到手持GPS安全控制裝置100，從而為炮手下達任務(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，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井號；

(3)選擇目標炮點井號(可以是最近炮點井號，也可為輸入的其他炮點井號)并按“確認”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所述目標炮點井口，按下“確認”鍵，采集炮點井口坐標；

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

(6)如果GPS安全控制裝置提示到達安全距離，則按“確認”鍵采集坐標，并操作爆炸機起爆上述目標炮點；如果GPS安全控制裝置沒有提示到達安全距離，則攜帶爆炸機繼續(xù)遠離目標炮點，直至達到安全距離，然后按“確認”鍵采集坐標并操作爆炸機起爆上述目標炮點。

(7)如果起爆沒有成功，則記錄沒有成功起爆的炮點井號；當爆炸機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井號都進行了“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與項目管理計算機200通訊連接，并將獲得的數(shù)據(jù)上傳到項目管理計算機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，這是因為經(jīng)過放炮任務(wù)而未能成功引爆的炮點數(shù)量比全部炮點數(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)進行GPS導(dǎo)航時，并不需要全程記錄行走軌跡，而只需要在達到所要清線(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)也是從項目管理計算機200下載到手持GPS安全控制裝置，從而為清線員下達任務(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井號而生成的。

清線任務(wù)的操作過程如下：

(1)開機，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井號；

(3)選擇目標炮點井號(可以是最近炮點井號，也可為輸入的其他炮點井號)并按“確認”鍵，確定目標炮點開始GPS導(dǎo)航。在到達目標炮點附近的某一位置(例如，距目標炮點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所述目標炮點，按下確認鍵(采集炮點確認坐標并結(jié)束軌跡記錄)；

(5)開始拍照炮點的地貌圖片，進入清線施工；

(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井號都進行了“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與項目管理計算機200通訊連接，并將獲得的數(shù)據(jù)上傳到項目管理計算機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。采用按鍵操作，當操作人員離炮點達到安全距離系統(tǒng)自動語音提示完成安全施工，最大的簡化操作難度。當因某炮點異常無法施工時，系統(tǒng)可以任意更換炮點繼續(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。