炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备

1.本发明涉及工程爆破技术领域，尤其是涉及一种炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备。


背景技术：

2.露天台阶爆破主要用于露天矿开采、道路路堑工程、水电工程及基坑开挖等施工工程中。露天台阶爆破的效果直接影响施工进度以及作业效率，而爆破过程中相关炮孔的装药量直接决定着爆破的最终效果。
3.现有技术在实际爆破过程中，工作人员按照炮孔位置以及装药设计进行现场布孔，并根据现场的钻孔情况调整炮孔的装药量。可见，现有技术中的炮孔装药过程中主要依靠人工经验进行手动调整，随意性较大，导致爆破效果难以精确控制，更不能适应自动化装药设备信息化施工的发展需要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备，该方法能够在露天台阶的爆破区域后边界线至台阶坡顶线之间完成所有炮孔装药量的自动计算，并根据炮孔爆破时形成的预测破裂面计算该炮孔的负担体积后，逐个校核炮孔的装药量并进行自适应调整，实现了更高精度的炮孔装药量计算和更加合理的药量分布设计，从而提高露天台阶的爆破质量，以适应自动化装药设备推广应用需要。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种炮孔装药量的计算方法，该方法应用于露天台阶的爆破过程，该方法包括以下步骤：
6.根据拟爆破区域的范围及爆破参数，确定炮孔的位置、排列号以及起爆时间；
7.利用炮孔的位置、排列号以及起爆时间，确定炮孔在爆破时形成的预测破裂面；
8.利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积，并根据炮孔的负担面积确定炮孔的负担体积；其中，随动破裂算法用于确定炮孔拟爆破范围的坡顶破裂线对应的上表面负担区域及其坡底破裂线对应的下表面负担区域；
9.根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔装药的体积调整率；
10.根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量。
11.在一些实施方式中，利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积的步骤，包括：
12.根据炮孔的孔距以及排距，利用布孔角计算算式确定炮孔的布孔角；其中，布孔角计算算式为：
[0013][0014]
其中，α为炮孔的布孔角；a为炮孔的孔距；b为炮孔的排距；
[0015]
以炮孔与坡顶破裂线的垂线为参考轴，并在参考轴上选取炮孔远离坡顶破裂线的一个后边距的点位为起点；然后从起点按照布孔角的方向分别确定炮孔沿着参考轴两侧的第一方向向量和第二方向向量；
[0016]
根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化；
[0017]
利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积；其中，负担区域的端点包括上表面负担区域的端点以及下表面负担区域的端点。
[0018]
在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：
[0019]
若利用炮孔的位置以及炮孔的起爆时间，确定炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且当前排首爆孔的侧面无自由面时，则将炮孔的负担区域初始化为三角形区域；
[0020]
利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤，包括：
[0021]
将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与坡顶破裂线的交点确定为上表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积；
[0022]
将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积；
[0023]
将上表面负担区域的面积以及下表面负担区域的面积的均值确定为负担区域的面积。
[0024]
在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：
[0025]
若利用炮孔的位置以及炮孔的起爆时间，确定炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且当前排首爆孔的侧面有自由面时，则将炮孔的负担区域初始化为四边形区域；
[0026]
利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤，包括：
[0027]
将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点；将第一方向向量与自由面的交点确定为上表面负担区域的第二端点；根据第一端点，利用位置算式计算第三端点的位置；其中，位置算式为：
[0028]v3
＝v1+k
×
l，
[0029]
其中，v3为第三端点；v1为第一端点；k为权重参数；l为炮孔的孔距；将第一端点沿第一方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第一端点的投影点确定为上表面负担区域的第四端点；将第三端点沿第二方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第三端点的投影点确定为上表面负担区域的第五端点；根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点、第三端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积；
[0030]
将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与各坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据
下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积；
[0031]
将上表面负担区域的面积以及下表面负担区域的面积的均值确定为负担区域的面积。
[0032]
在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：
[0033]
若利用炮孔的位置以及炮孔的起爆时间，确定炮孔并非当前排首爆孔时，则将炮孔的负担区域初始化为四边形区域；
[0034]
利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤，包括：
[0035]
将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点，根据第一端点，利用位置算式计算第三端点的位置；其中，位置算式为：
[0036]v3
＝v1+k
×
l，
[0037]
其中，v3为第三端点；v1为第一端点；k为权重参数；l为炮孔的孔距；将第三端点沿第二方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第三端点的投影点确定为上表面负担区域的第五端点；将第一端点沿第一方向向量的相同方向投影至前一炮孔顶部破裂位置处，并将此投影点确定为上表面负担区域的第四端点；根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点、第三端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积；
[0038]
将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与各坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积；
[0039]
将上表面负担区域的面积以及下表面负担区域的面积的均值确定为负担区域的面积。
[0040]
在一些实施方式中，根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔的体积调整率的步骤，包括：
[0041]
获取负担区域的形状；其中，负担区域的形状至少包括：三角形和四边形；
[0042]
若负担区域的形状为三角形，则将体积调整率设置为η1；若负担区域的形状为四边形，则将体积调整率设置为η2；其中，η2＜η1。
[0043]
在一些实施方式中，若拟爆破区域的边界为山坡面时，降低边界中的炮孔的体积调整率；其中，1.2＜η2＜η1＜1.8。
[0044]
在一些实施方式中，根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量的步骤，还包括：
[0045]
若炮孔的装药量高于最大装药阈值，则获取炮孔的多余装药量，并将多余装药量平均分配至炮孔同排的两侧炮孔中，直至所有炮孔的装药量不大于最大装药阈值；
[0046]
若在预设区域内有多个炮孔的装药量低于最小装药阈值，则对多个炮孔进行空气间隔装药的方式进行装药。
[0047]
第二方面，本发明实施例提供了一种炮孔装药量的计算系统，该系统应用于露天台阶的爆破过程，该系统包括：
[0048]
初始化模块，用于根据拟爆破区域的范围及爆破参数，确定炮孔的位置、排列号以及起爆时间；
[0049]
预测破裂面确定模块，用于利用炮孔的位置、排列号以及起爆时间，确定炮孔在爆破时形成的预测破裂面；
[0050]
炮孔负担体积计算模块，用于利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积，并根据炮孔的负担面积确定炮孔的负担体积；其中，随动破裂算法用于确定炮孔拟爆破范围的坡顶破裂线对应的上表面负担区域及其坡底破裂线对应的下表面负担区域；
[0051]
体积调整率确定模块，用于根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔装药的体积调整率；
[0052]
装药量计算模块，用于根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量。
[0053]
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如第一方面提供的炮孔装药量的计算方法的步骤。
[0054]
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时实现上述第一方面提供的炮孔装药量的计算方法的步骤。
[0055]
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备，应用于露天台阶的爆破过程，该方法首先根据拟爆破区域的范围及爆破参数，确定炮孔的位置、排列号以及起爆时间；然后利用炮孔的位置、排列号以及起爆时间，确定炮孔在爆破时形成的预测破裂面；再利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积，并根据炮孔的负担面积确定炮孔的负担体积；其中，随动破裂算法用于确定炮孔拟爆破范围的坡顶破裂线对应的上表面负担区域及其坡底破裂线对应的下表面负担区域；然后根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔装药的体积调整率；最后根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量。该方法能够在露天台阶的爆破区域后边界线至台阶坡顶线之间完成炮孔装药量的自动计算，并根据炮孔爆破时形成的预测破裂面计算该炮孔的负担体积后，逐个校核炮孔的装药量并进行自适应调整，实现了更高精度的炮孔装药量计算和更加合理的药量分布设计，从而提高露天台阶的爆破质量。
[0056]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0057]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0058]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059]
图1为本发明实施例提供的一种炮孔装药量的计算方法的流程图；
[0060]
图2为本发明实施例提供的一种炮孔装药量的计算方法中步骤s103的流程图；
[0061]
图3为本发明实施例提供的一种炮孔装药量的计算方法中布孔角及扫描起始点的示意图；
[0062]
图4为本发明实施例提供的炮负担区域为三角形时的一种炮孔负担区域结构示意图；
[0063]
图5为本发明实施例提供的炮孔装药量的计算方法中步骤s103的第一种流程图；
[0064]
图6为本发明实施例提供的炮孔负担区域为四边形时的一种炮孔负担区域结构示意图；
[0065]
图7为本发明实施例提供的炮孔装药量的计算方法中步骤s103的第二种流程图；
[0066]
图8为本发明实施例提供的炮孔负担区域为四边形且爆破方向为向右方向时的一种炮孔负担区域结构示意图；
[0067]
图9为本发明实施例提供的炮孔负担区域为四边形且爆破方向为向左方向时的一种炮孔负担区域结构示意图；
[0068]
图10为本发明实施例提供的炮孔装药量的计算方法中步骤s103的第三种流程图；
[0069]
图11为本发明实施例提供的一种炮孔装药量的计算方法中步骤s104的流程图；
[0070]
图12为本发明实施例提供的一种炮孔装药量的计算方法中步骤s105的流程图；
[0071]
图13为本发明实施例提供的一种炮孔装药量的计算系统的结构示意图；
[0072]
图14为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
[0073]
图标：
[0074]
1310-初始化模块；1320-预测破裂面确定模块；1330-炮孔负担体积计算模块；1340-体积调整率确定模块；1350-装药量计算模块；
[0075]
101-处理器；102-存储器；103-总线；104-通信接口。
具体实施方式
[0076]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0077]
露天台阶爆破主要用于露天矿开采、道路路堑工程、水电工程及基坑开挖等施工工程中。露天台阶爆破的效果直接影响施工进度以及作业效率，而爆破过程中相关炮孔的装药量直接决定着爆破的最终效果和矿山生产效益。
[0078]
现有技术在实际爆破过程中，工作人员按照炮孔位置以及装药设计进行现场布孔，并根据现场的钻孔情况调整炮孔的装药量。可见，现有技术中的炮孔装药过程中主要依靠人工经验进行手动调整，随意性较大，导致爆破效果难以达到精确控制，更不能适应自动化装药设备信息化施工的发展需要。
[0079]
针对上述问题，本发明提出一种炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备，该方法能够在露天台阶的爆破区域后边界线至坡顶线之间完成所有炮孔装药量的自动计算，并根据炮孔爆破时形成的预测破裂面计算该炮孔的负担体积后，使用该炮孔的负担体积对炮孔
的装药量进行自适应调整，实现了更高精度的炮孔装药量的计算，从而提高露天台阶的爆破质量，以适应自动化装药设备推广应用需要。
[0080]
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种炮孔装药量的计算方法进行详细介绍，具体的，该方法应用于露天台阶的爆破过程，该方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：
[0081]
步骤s101，根据拟爆破区域的范围及爆破参数，确定炮孔的位置、排列号以及起爆时间。
[0082]
露天台阶的拟爆破区域中至少包含一个自由面，在获取爆破区域的范围之后根据相应的炮孔获取方法获得炮孔的布局方案。实际场景中可根据拟爆破区域的相关地质参数以及炮孔相关爆破参数，即可自动生成炮孔的布孔方案。具体的说，炮孔的布孔方案中包括炮孔的位置、炮孔的排列号数据。根据炮孔的布孔方案，即可得到该爆破区域的初步爆破方案。
[0083]
由于炮孔在实际爆破过程中会受到其它因素的影响，因此需要对这些炮孔的装药量进行调整。调整过程首先需结合炮孔在起爆后产生的预测破裂面，进而对各个炮孔的装药量进行调整，具体见如下步骤。
[0084]
步骤s102，利用炮孔的位置、排列号以及起爆时间，确定炮孔在爆破时形成的预测破裂面。
[0085]
在爆破过程中，炮孔是按照已确定的起爆时间依次完成爆破，因此根据炮孔的位置、排列号以及起爆时间即可确定相应的预测破裂面。预测破裂面能够表征炮孔的爆破效果，而爆破效果直接与装药量有关，所以根据预测破裂面能够对炮孔的装药量进行调整。
[0086]
步骤s103，利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积，并根据炮孔的负担面积确定炮孔的负担体积；其中，随动破裂算法用于确定炮孔拟爆破范围的坡顶破裂线对应的上表面负担区域及其坡底破裂线对应的下表面负担区域。
[0087]
炮孔在爆破过程中需要考虑两个区域，一个是位于上表面的负担区域，另一个是位于底部的下表面的负担区域。上表面即为生产台阶，炮孔是从此往下钻进得到的，因此上表面即为炮孔在生产台阶处的平面；而下表面即为炮孔底部的平面。爆炸发生时，上表面和下表面都会产生相应的破坏区域，而这些区域即为各自的负担区域。
[0088]
随动破裂算法利用炮孔的爆破顺序以及位置计算得到该炮孔上表面以及下表面所对应的负担区域。实际在获得负担区域的过程中，首先需要对负担区域的形状进行判断，进而获取负担区域的顶点坐标。一般来说，随动破裂算法首先获取上表面负担区域，然后按类似方法得到下表面负担区域。
[0089]
在得到炮孔的负担面积后，根据炮孔的孔深即可计算得到该炮孔负担体积。
[0090]
步骤s104，根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔装药的体积调整率。
[0091]
炮孔的负担体积确定后，可根据该炮孔实际负担区域的形状特征，结合炮孔的位置确定炮孔的装药体积调整率。值得一提的是，体积调整率为一个调整参数，是结合炮孔的位置来对装药量进行调整的一个参数。体积调整率数值越大，需要的炮孔装药量就越高；体积调整率数值越小，需要的炮孔装药量就越低。实际场景中，体积调整率的取值范围需要限定，一般情况下大于1且小于2。
[0092]
步骤s105，根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量。
[0093]
单位炸药消耗量可使用矿山当前实测单耗，或者根据岩石普氏系数、炸药威力和抵抗线距离计算单位炸药消耗量。负担体积通过步骤s103已经获得；而体积调整率也根据步骤s104获得，因此可将炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率这三个参数相乘，得到炮孔的装药量。
[0094]
在得到炮孔的装药量后，对整个爆区中炮孔的装药量进行调整。如果出现某个炮孔的装药过多，超出了最大装药量，则多出的药量向其同排左右两侧的炮孔进行分担，从而实现炮孔装药量的自适应调整。
[0095]
在上述实施例中提到的炮孔装药量的计算方法可知，该方法能够在露天台阶的爆破区域后边界线至坡顶线之间完成炮孔装药量的自动计算，并根据炮孔爆破时形成的预测破裂面计算该炮孔的负担体积后，使用该炮孔的负担体积对炮孔的装药量进行自适应调整，实现了更高精度的炮孔装药量的计算，从而提高露天台阶的爆破质量。
[0096]
在一些实施方式中，利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积的步骤s103，如图2所示，包括：
[0097]
步骤s201，根据炮孔的孔距以及排距，利用布孔角计算算式确定炮孔的布孔角。
[0098]
为了描述方便，在扫描过程中向左的方向向量记为dl，向右的方向向量记为dr；而水平向左的方向向量记为dleft，具体如图3所示。
[0099]
布孔角计算算式为：
[0100][0101]
其中，α为炮孔的布孔角；a为炮孔的孔距；b为炮孔的排距。
[0102]
步骤s202，以炮孔与坡顶破裂线的垂线为参考轴，并在参考轴上选取炮孔远离坡顶破裂线的一个后边距的点位为起点；然后从起点按照布孔角的方向分别确定炮孔沿着参考轴两侧的第一方向向量和第二方向向量。
[0103]
布孔角确定后，需要获取扫描的起始点才能进行扫描，如图3所示，起始点v1为炮孔中心点位置v0的后投影点，可见，v1点接近两排炮孔的中间位置。
[0104]
起始点v1确定后，第一方向向量和第二方向向量也可确定，具体见图3中的dl和dr。其中dl为第一方向向量，dr为第二方向向量。
[0105]
步骤s203，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化。
[0106]
在对炮孔的负担区域进行初始化的过程中，需要通过该炮孔的实际位置来对负担区域的形状进行确定。具体的说，对于每排第一个炮孔而言，若没有邻接侧面自由面，则该负担区域为三角形；对于每排第一个炮孔而言，若邻接侧面为自由面，则该负担区域为四边形；如果炮孔不是该排的第一个炮孔，则其负担区域为四边形。
[0107]
步骤s204，利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积；其中，负担区域的端点包括上表面负担区域的端点以及下表面负担区域的端点。
[0108]
具体的说，下表面负担区域的端点可为上表面负担区域的端点的投影。在完成初始化后，已初步确定了负担区域的形状，然后利用炮孔的方向向量结合爆破方向即可获得
负担区域的端点位置坐标。位置坐标确定后，即可确定负担区域的面积。
[0109]
在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的过程中，若炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且当前排首爆孔的侧面无自由面时，则将炮孔的负担区域初始化为三角形区域，具体如4所示。此时利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤s204，如图5所示，包括：
[0110]
步骤s501，将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与坡顶破裂线的交点确定为上表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积。
[0111]
参考图4中所示的位置关系，此时炮孔的中心位置为v0，方向向量的起点为v1，因此上表面负担区域的第一端点为v1。上表面负担区域的第一顶点v1沿着dl和dr左右两侧射线方向与坡顶破裂线相交，分别得到交点为v4和v5，此时将v4设置为上表面负担区域的第四端点，v5设置为上表面负担区域的第五端点。此时，上表面负担区域即为v1、v4、v5包围的三角形区域，其面积根据其对应的坐标可计算得到。
[0112]
步骤s502，将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积。
[0113]
参考图4中所示的位置关系，炮孔的孔底坐标v0`为下表面负担区域的第一端点，下表面负担区域的第一顶点v0`沿着dl和dr左右两侧射线方向与坡顶破裂线相交，分别得到交点为v4`和v5`，此时将v4`设置为下表面负担区域的第四端点，v5`设置为下表面负担区域的第五端点。此时，下表面负担区域即为v0`、v4`、v5`包围的三角形区域，其面积根据其对应的坐标可计算得到。
[0114]
步骤s503，将上表面负担区域的面积以及下表面负担区域的面积均值确定为负担区域的面积。
[0115]
在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的过程中，若炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且当前排首爆孔的侧面有自由面时，则将炮孔的负担区域初始化为四边形区域，具体如图6所示。此时利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤s204，如图7所示，包括：
[0116]
步骤s701，将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点；将第一方向向量与自由面的交点确定为上表面负担区域的第二端点；根据第一端点，利用位置算式计算第三端点的位置；将第一端点沿第一方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第一端点的投影点确定为上表面负担区域的第四端点；将第三端点沿第二方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第三端点的投影点确定为上表面负担区域的第五端点；根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点、第三端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积。
[0117]
此时的方向向量的起点v1确定为上表面负担区域的第一端点，v1沿着dleft方向
与自由面相交得到第二端点v4；而第三端点则有位置算式计算得到。具体的说，位置算式为：
[0118]v3
＝v1+k
×
l，
[0119]
其中，v3为第三端点；v1为第一端点；k为权重参数；l为炮孔的孔距。通俗的说，v3位v1的右侧点，v3与v1的距离为k
×
l。k作为权重参数，可通过其正负值来确定炮孔的爆破方向；例如：爆破方向为从左到右，则k为正数；爆破方向为从右到左，则k为负数。
[0120]
第三端点v3获取后，将第三端点v3沿着dr方向与坡顶破裂线相交，得到第四端点v5。此时根据上表面负担区域的第一端点v1、第四端点v4、第三端点v3、第五端点v5对应的坐标确定上表面负担区域，并根据其坐标计算得到上表面负担区域的面积。
[0121]
步骤s702，将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与各坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积。
[0122]
参考图6中所示的位置关系，炮孔的孔底坐标v0`为下表面负担区域的第一端点；将上表面负担区域的第四端点v4、第五端点v5在坡底破裂线中的投影分别确定为下表面负担区域的第四端点v4`、第五端点v5`；同时，将下表面负担区域的第四端点v4`、第五端点v5`位于自由面在坡底破裂线处的端点作为下表面负担的第四端点，从而获得下表面负担区域，并确定其面积。
[0123]
步骤s703，将上表面负担区域面积以及下表面负担区域面积的均值确定为负担区域的面积。
[0124]
在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的过程中，若炮孔并非当前排首爆孔时，则将炮孔的负担区域初始化为四边形区域；具体如图8、图9所示。此时利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤，如图10所示，包括：
[0125]
步骤s1001，将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点，根据第一端点，利用位置算式计算第三端点的位置；将第三端点沿第二方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第三端点的投影点确定为上表面负担区域的第五端点；将第一端点沿第一方向向量的相同方向投影至前一炮孔顶部破裂位置处，并将此投影点确定为上表面负担区域的第四端点；根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点、第三端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积。
[0126]
图8中的爆破方向为爆破方向是从左向右，参考图8中所示的位置关系可知，将方向向量的起点v1确定为上表面负担区域的第一端点；根据爆破方向将炮孔的相邻炮孔负担区域中远离坡顶破裂线的端点v4确定为上表面负担区域的第四端点；然后利用位置算式计算第三端点的位置v3，其中，位置算式为：
[0127]v3
＝v1+k
×
l，
[0128]
其中，v3为第三端点；v1为第一端点；k为权重参数；l为炮孔的孔距；需注意的是，由于爆破方向从左向右，因此权重参数为正数。第三端点v3获取后，将第三端点v3沿着dr方向与坡顶破裂线相交，得到第五端点v5。此时根据上表面负担区域的第一端点v1、第四端点v4、第三端点v3、第五端点v5对应的坐标确定上表面负担区域，并根据其坐标计算得到上表
面负担区域的面积。
[0129]
图9中的爆破方向为爆破方向是从右向左，参考图9中所示的位置关系可知，将方向向量的起点v1确定为上表面负担区域的第一端点；根据爆破方向将炮孔的相邻炮孔负担区域中远离坡顶破裂线的端点v5确定为上表面负担区域的第二端点；然后利用位置算式计算第三端点的位置v3，其中，位置算式为：
[0130]v2
＝v1+k
×
l，
[0131]
其中，v2为第二端点；v1为第一端点；k为权重参数；l为炮孔的孔距；需注意的是，由于爆破方向从右向左，因此权重参数为负数。第二端点v2获取后，将第二端点v2沿着dr方向与坡顶破裂线相交，得到第五端点v5。此时根据上表面负担区域的第一端点v1、第四端点v4、第二端点v2、第五端点v5对应的坐标确定上表面负担区域，并根据其坐标计算得到上表面负担区域的面积。
[0132]
步骤s1002，将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与各坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积。
[0133]
步骤s1003，将上表面负担区域面积以及下表面负担区域面积的均值确定为负担区域的面积。
[0134]
值得一提的是，权重参数k作为第三端点计算过程中重要的参数，其设置过程中需要遵循相应的数值范围。实际场景中，k的最小为0；最大值为a/2-d
×
tan(α)，d为后边距；α为炮孔的布孔角；a为炮孔的孔距。
[0135]
在一些实施方式中，根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔的体积调整率的步骤s104，如图11所示，包括：
[0136]
步骤s1101，获取负担区域的形状；其中，负担区域的形状至少包括：三角形和四边形。
[0137]
由上述实施例中所示的负担区域形状可以看出，负担区域形状至少包括三角形和四边形，具体可参照上述实施例，再次不再赘述。
[0138]
步骤s1102，若负担区域的形状为三角形，则将体积调整率设置为η1；若负担区域的形状为四边形，则将体积调整率设置为η2；其中，η2＜η1。
[0139]
具体的说，对于每排第一个炮孔产生三角形负担区域，其负担面积小于平行四边形。由于其为该排中的第一个起爆点，爆破难度相对较大，因此提高该炮孔的装药体积调整率；对于爆区边界由于出现的退化三角形布孔，也需要增大该炮孔的装药体积调整率。
[0140]
在一些实施方式中，若拟爆破区域的边界为山坡面时，降低边界中的炮孔的装药体积调整率；其中，1.2＜η2＜η1＜1.8。
[0141]
实际场景中，当爆破类型为山坡露天矿爆破且边界为山坡面时，为防止岩石滚落界外，需降低相关边界炮孔的装药体积调整率。
[0142]
在一些实施方式中，根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量的步骤s105，如图12所示，还包括：
[0143]
步骤s1201，若炮孔的装药量高于最大装药阈值，则获取炮孔的多余装药量，并将多余装药量平均分配至炮孔同排的两侧炮孔中，直至所有炮孔的装药量不大于最大装药阈
值。
[0144]
该步骤可理解为自动调整步骤，当某个炮孔的装药量超出范围时，将超出的装药量平均分配至同排左右两侧的炮孔中，让左右两侧的炮孔对多余的装药量进行分担。当左右两侧炮孔的装药量后续在调整的过程中也超出其装药范围时，同样将超出的装药量分担至相邻侧的炮孔中，直至将多余的装药量均匀分配至相邻炮孔。
[0145]
步骤s1202，若在预设区域内有多个炮孔的装药量低于最小装药阈值，则对多个炮孔进行空气间隔装药的方式进行装药。
[0146]
空气间隔装药可在装药量不足时满足爆破需求，常用于装药不足的使用场景中，在此不再赘述。
[0147]
通过上述实施例提到的炮孔装药量的计算方法可知，该方法能够在露天台阶的爆破区域后边界线至台阶坡顶线之间完成炮孔装药量的自动计算，并根据炮孔爆破时形成的预测破裂面计算该炮孔的负担体积后，逐个校核炮孔的装药量并进行自适应调整，实现了更高精度的炮孔装药量计算和更加合理的药量分布设计，从而达到提高露天台阶爆破质量的目的。
[0148]
对应于上述炮孔装药量的计算方法的实施例，本实施例还提供一种炮孔装药量的计算系统，该系统应用于露天台阶的爆破过程，如图13所示，该系统包括：
[0149]
初始化模块1310，用于根据拟爆破区域的范围，确定炮孔的位置、排列号以及起爆时间；
[0150]
预测破裂面确定模块1320，用于利用炮孔的位置、排列号以及起爆时间，确定炮孔在爆破时形成的预测破裂面；
[0151]
炮孔负担体积计算模块1330，用于利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积，并根据炮孔的负担面积确定炮孔的负担体积；其中，随动破裂算法用于确定炮孔拟爆破范围的坡顶破裂线对应的上表面负担区域及其坡底破裂线对应的下表面负担区域；
[0152]
体积调整率确定模块1340，用于根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔的装药体积调整率；
[0153]
装药量计算模块1350，用于根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量。
[0154]
本发明实施例所提供的炮孔装药量的计算系统，其实现原理及产生的技术效果和前述炮孔装药量的计算方法的实施例相同，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
[0155]
本实施例还提供一种电子设备，为该电子设备的结构示意图如图14所示，该设备包括处理器101和存储器102；其中，存储器102用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器执行，以实现上述炮孔装药量的计算方法。
[0156]
图14所示的服务器还包括总线103和通信接口104，处理器101、通信接口104和存储器102通过总线103连接。
[0157]
其中，存储器102可能包含高速随机存取存储器(ram，random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。总线103可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线
等。为便于表示，图14中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0158]
通信接口104用于通过网络接口与至少一个用户终端及其它网络单元连接，将封装好的ipv4报文或ipv4报文通过网络接口发送至用户终端。
[0159]
处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本公开实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本公开实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。
[0160]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前述实施例的方法的步骤。
[0161]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0162]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0163]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0164]
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0165]
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技
术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。