[发明专利]一种基于手机传感器的露天矿山爆破震动监测方法

说明书

本发明公开了一种基于手机传感器的露天矿山爆破震动监测方法，包括智能手机、云端服务器和远程用户端，所述智能手机设有网络通信模块，智能手机上安装有客户端应用程序；所述云端服务器接收手机上传的数据并在远程用户端显示；所述远程用户端设有网络接口，并与广域网或局域网连接。本发明通过GPS模块获取手机位置数据，智能手机加速度传感器获取矿山爆破震动数据，并将震动数据和位置数据通过4G网络传输至云端服务器，在远程用户端接收爆破震动数据，分析位置数据及加速度数据，实现对爆破源的位置定位和震动强度监测。本发明应用智能手机监测方法替代传统的矿山爆破震动监测方法，能够对露天矿山爆破震动进行实时、自动和大范围的监测。

技术领域

本发明属于矿山开采的技术领域，尤其涉及一种基于手机传感器的露天矿山爆破震动监测方法，具体涉及基于智能手机GPS模块和加速度传感器的露天矿山爆破源的定位和震动强度的监测方法。

背景技术

爆破是露天矿山生产的主要开采工艺，而爆破产生的震动对矿区周边建筑及露天边坡的稳定性产生重要影响，极易诱发同震动相关的次生灾害，直接影响到开采过程的安全和效率。因此，监测矿区爆破源临近区域的爆破震动响应非常重要。目前，市场上监测爆破测振设备的价格为几万到几十万，价格昂贵，而且设备体积大，安装繁琐，监测数据的传输需要额外的设备，只能同时采集到单个或几个位置的振动数据，可用于分析的数据量非常有限。这些是目前露天矿山爆破震动监测方法及系统需要解决的问题。

智能手机的功能越来越强大，装备有同传统矿山爆破监测仪器相似的加速度传感器，对周边产生的震动响应明显，能够代替传统矿山爆破监测仪来采集爆破震动数据；手机中的GPS模块可以实时定位手机监测的位置，将采集到的震动数据和监测位置数据高速的发送到云端服务器和远程用户端。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所要解决的问题在于提供一种基于手机传感器的露天矿山爆破震动监测方法，降低露天矿山爆破震动监测成本，提高露天矿山爆破震动监测的质量和效果。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种基于手机传感器的露天矿山爆破震动监测方法，包括以下步骤：

S1：用户智能手机中的GPS模块以10Hz的频率获取手机的位置坐标，包括经度、纬度和高度，并实时存储；

S2：选取一个手机位置作为原点建立三维坐标系，并在坐标系中表示N(N≥4)个手机位置(x_n,y_n,z_n)(4≤n≤N+4)；

S3：通过手机的加速度传感器获取露天矿山爆破震动时N个智能手机的三个正交方向的加速度值并绘制加速度曲线；

S4：根据环境噪声引起的震动与爆破震动的幅值、频率和震动持续时间的差异性，对采集到的数据进行傅里叶变换，滤除环境噪声震动数据；

S5：将智能手机采集到的加速度数据、位置数据及手机监测的到时存储到手机内存，并实时传输到云端服务器；

S6：根据爆破源与手机之间的走时方程计算得到爆破位置坐标(X,Y,Z)，将其代入到萨道夫斯基公式V＝K(Q^1/3/R)^α，得到本次爆破药量Q；

其中x_n、y_n、z_n为第n个手机位置坐标，t_n为第n个手机监测的爆破震动到时，V_p为爆破震动波的传播速度，T为爆破源爆破时刻；R为手机监测点到爆破源距离，V为手机监测地表震速，K为场地系数，α为爆破震动衰减系数。

进一步的，手机的加速度传感器用于获得爆破震动的加速度数据，手机的GPS模块用于获得手机位置。所述智能手机设有网络通信模块和客户端应用程序；远程用户端设有网络接口，并与广域网或局域网连接。