Giải pháp kết nối truyền thông giữa trạm cảm biến với thiết bị khởi nổ và ngược lại đã được đề cập và giải quyết khi xây dựng thiết bị khởi nổ. Đó là sử dụng module Lora (Hình ảnh thiết bị được mơ tả trong Phụ lục).
Module cảm biến gia tốc hiện nay có nhiều loại thơng dụng, dễ mua ở thị trường trong nước (Hình ảnh thiết bị được mơ tả trong Phụ lục). Các cảm biến đều được tích hợp được dạng chip bán dẫn có kích thước nhỏ gọn và giao tiếp với CPU qua truyền thông nối tiếp theo chuẩn I2C. Các loại cảm biến gia tốc này đều được tích hợp con
Module Cảm biến gia tốc CPU Module kết nối truyền thơng
quay hồi chuyển để giúp xác định các thông số liên quan đến vị trí, góc nghiêng, góc quay, khoảng dịch chuyển….
CPU của trạm cảm biến cũng được đề xuất sử dụng vi điều khiển Pic do yêu cầu làm việc đơn giản, cố định, thời gian làm việc liên tục ngắn và sử dụng nguồn pin (hoặc ắc qui). Vì vậy vi điều khiển là lựa chọn phù hợp nhất.
Thuật tốn điều khiển
Hình 4.13 Thuật tốn điều khiển của trạm cảm biến
T í n h i ệ u đ ọ c d ữ l i ệ u S ĐD ừ n g l ư u d ữ l i ệ u r u n g đ ộ n g B t đ uắ ầ Kh i t o các tham sở ạ ố Đ K t n i ế ố tr m trung ạ tâm S S Tín hi u ệ kích Đ Đ M c rung > ứ gi i h nớ ạ S S T ghi>T đ tặ Đ Ghi l u d li u rung đ ngư ữ ệ ộ L u giá tr th i gian t. ư ị ờ Đ m th i gian ghi d ế ờ ữ li uệ
Đ m th i gian sóng lan truy n tế ờ ề
K t n i module truy n ế ố ề
thông và module c m ả
bi nế
K t thúcế
Hình 4.13 mơ tả thuật tốn điều khiển của trạm cảm biến. Giải thuật cũng thể hiện cơ chế và quá trình hoạt động của trạm. Kết quả xây dựng phần cứng thiết bị khởi nổ đa kênh vi sai điện tử được trình bày trong Phụ lục IV.
4.7. Kết luận chương 4
Từ kết quả nghiên cứu lý thuyết, qua quá trình thử nghiệm thiết bị, nghiên cứu đã xác định được cấu trúc hệ thống tự động điều chỉnh thời gian vi sai cho nổ mìn trên mỏ lộ thiên ở Việt Nam. Hệ thống được xây dựng dựa trên cơ sở về tính hợp lý cho mục tiêu phát triển và ứng dụng, đáp ứng điều kiện về kinh tế, kỹ thuật cũng như thiết bị, linh kiện sẵn có và phổ biến ở thị trường Việt Nam.
Bước đầu, với việc tận dụng những kíp điện sẵn có, thời gian vi sai được điều chỉnh chính xác theo tính tốn cho mục tiêu vi sai giữa các lỗ nổ. Đạt được sự chính xác này, hiệu quả nổ có thể tăng lên đáng kể. Với mục tiêu phát triển tiếp theo, khi điều kiện về linh kiện và kinh tế cho phép, kíp điện tử có thể được phát triển và ứng dụng, lợi ích của giải pháp điều khiển tự động thời gian vi sai cho nổ mìn trên mỏ lộ thiên sẽ cịn rõ ràng hơn. T í n h i ệ u đ ọ c d ữ l i ệ u D ừ n g l ư u d ữ l i ệ u r u n g đ ộ n g
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Sau q trình nghiên cứu, phân tích và thử nghiệm nhiều hướng đi khác nhau, giải pháp khác nhau, luận án đã đạt được một số kết quả sau:
1. Xây dựng được phương pháp phân tích sóng chấn động nổ nhằm xác định vận tốc lan truyền sóng, qua đó, định hình một cách gián tiếp cấu trúc địa chất khu vực nổ.
2. Xây dựng được mơ hình nhận dạng mối quan hệ giữa các thơng số: thời gian vi sai, vận tốc lan truyền sóng chấn động và mức độ chấn động. Mơ hình có thể đề xuất giá trị thời gian vi sai hợp lý cho vụ nổ tiếp theo, đồng thời dự báo mức chấn động có thể xảy ra. Kết quả ứng dụng mơ hình đã được chứng minh bằng mơ phỏng
3. Áp dụng được các kỹ thuật điều khiển hiện đại, kỹ thuật về huấn luyện mạng nơ ron nhân tạo, máy học, thuật tốn trí tuệ nhân tạo (AI) để nhận dạng hệ thống, hiệu chỉnh giá trị và dự báo. Kết quả tối ưu sẽ được xác định và chỉnh định phù hợp theo thời gian, góp phần cải thiện hiệu quả nổ mìn.
4. Trên cơ sở các kết quả mơ phỏng, tác giả đã tiến hành nghiên cứu, thử nghiệm và xác định được giải pháp xây dựng hệ thống thiết bị đồng bộ để đưa kết quả nghiên cứu vào thực nghiệm. Hệ thống đề xuất được gọi là “Hệ thống tự động điều chỉnh thời gian vi sai và dự báo mức độ chấn động cho nổ mìn khai thác trên mỏ lộ thiên”. Các thiết bị chính đã được đã được thử nghiệm, cơ bản có thể hồn thiện và phát triển. Hệ thống cũng được xây dựng trên nền tảng ứng dụng các công nghệ kết nối vạn vật (IoT), các kỹ thuật điều khiển mới phù hợp với sự phát triển của thời đại, tuy nhiên vẫn đảm bảo phù hợp với kỹ thuật và hiện trạng nổ mìn ở Việt Nam.
KIẾN NGHỊ
Để kết quả nghiên cứu có hiệu quả cần nhiều hơn sự đồng hành, tạo điều kiện của các cơ quan quản lý nhà nước, các mỏ khai thác lộ thiên trong việc cho phép thử nghiệm thiết bị, hệ thống mới để hệ thống có thể hồn thiện và đưa vào ứng dụng. Có hệ thống thiết bị đồng bộ là điều kiện để hồn thiện thuật tốn nhận dạng. Thuật tốn dự báo cần nhiều hơn q trình thực nghiệm ở nhiều khu vực có cấu trúc địa chất, địa hình khác nhau. Tại mỗi khu vực, dữ liệu thu được càng nhiều, mơ hình nhận dạng sẽ chính xác hơn, hiệu quả điều khiển sẽ cao hơn.
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ
1. Đào Hiếu (2018), “Tổng quan về sự phát triển và ảnh hưởng của kỹ thuật điều khiển tới hiệu quả nổ mìn”, Hội nghị toàn quốc về khoa học trái đất và tài
nguyên với phát triển bền vững, tiểu ban Cơ Điện (ERSD 12/2018), tr. 127-
132.
2. Khổng Cao Phong, Đào Hiếu (2018), “Nghiên cứu chế tạo nguyên mẫu thiết bị thử nổ phá hủy bằng xung điện”, Hội nghị toàn quốc về khoa học trái đất và
tài nguyên với phát triển bền vững, tiểu ban Cơ Điện (ERSD 12/2018), tr. 156-
161.
3. Đặng Văn Chí, Nguyễn Đức Khoát, Đào Hiếu, Nguyễn Thế Lực (2020), Ứng dụng Matlab trong Thingspeak Server để xây dựng hệ thống đo lường và phân tích dữ liệu từ xa bằng cơng nghệ IoT Gateway, Tạp chí Khoa học - Kỹ thuật
Mỏ - Địa chất số 61/2020, tr 88-95, xuất bản online.
4. Uông Quang Tuyến, Đào Hiếu, Khổng Cao Phong (2020), Nghiên cứu chế tạo trạm thu thập dữ liệu sử dụng cho hệ thống giám sát và xác định quy luật phân bố độ ẩm, độ khô hạn đất trên nền tảng Raspberry Pi. “Hội nghị toàn quốc về
khoa học trái đất và tài nguyên với phát triển bền vững, tiểu ban Cơ Điện (ERSD 2020)”, tr 67- 72
5. Đào Hiếu, Khổng Cao Phong, Uông Quang Tuyến (2020), Nghiên cứu chế tạo trạm đo đạc dữ liệu cho hệ thống giám sát và xác định quy luật phân bố độ ẩm đất trên nền tảng vi điều khiển”, “Hội nghị toàn quốc về khoa học trái đất và
tài nguyên với phát triển bền vững, tiểu ban Cơ Điện (ERSD 2020)”, tr 21- 27
6. Đào Hiếu, Phạm Thị Thanh Loan, Nguyễn Phi Hùng (2021), “Study on an Online Vibration Measurement System for Seismic Waves Caused by Blasting for Mining in Vietnam”, Journal of Mining and Environment (JME online)
7. Uông Quang Tuyến, Khổng Cao Phong, Đào Hiếu (2021), “Xây dựng giao thức truyền dữ liệu lên server cho các trạm thu thập dữ liệu sử dụng Raspberry”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam 30/7/2021, tr 66- 69.
8. Đào Hiếu, Khổng Cao Phong, Uông Quang Tuyến (2021), “Nghiên cứu thiết kế trạm thu thập dữ liệu tự động phục vụ phát triển nông lâm nghiệp”, Tạp chí
Cơ khí Việt Nam 30/7/2021, tr 58- 60.
9. Đặng Văn Chí, Nguyễn Đức Khốt, Phạm Thị Thanh Loan, Uông Quang Tuyến, Đào Hiếu, Nguyễn Thế Lực (2021), “Đo lường điều khiển bằng máy
tính, ứng dụng cơng nghệ IoT – Lora Gateway để giám sát và điều khiển xa trên Web Server”, Sách chuyên khảo, Nhà xuất bản Khoa học - Kỹ Thuật , Hà
Nội 31/7/2021.
10. Đào Hiếu, Đặng Văn Chí (2021). “Numerical Analysis of the Ground Vibration Isolation of Shock Wave Propagation under Blasting in NuiBeo mine, Quang Ninh”. Sách “Hội nghị khoa học tồn quốc về cơ khí – điện – tự
động hóa (MEAE)”. Nhà xuất bản Giao thông vận tải, ISBN: 978-604-76-
2482-9, 22/12/2021.
11. Đào Hiếu, Khổng Cao Phong (2021). “Kalman Filter and MPU6050 Sensor in Positioning Issue for one-axis Solar Tracking System”. Sách “Hội nghị khoa
học tồn quốc về cơ khí – điện – tự động hóa (MEAE)”. Nhà xuất bản Giao
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Cơng ty Hóa chất mỏ Cẩm Phả (2019). Các hộ chiếu nổ mìn đã được thiết kế và
sử dụng tại mỏ Núi Béo.
[2] Hồ Sĩ Giao, Đàm Trọng Thắng, Lê Văn Quyển, Hoàng Tuấn Chung (2010), Nổ
hóa học – Lý thuyết và thực tiễn, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[3] Lê Ngọc Duy, Phan Đình Hiếu, Nguyễn Anh Tú, Lưu Vũ Hải (2018), “Nghiên cứu lọc thích nghi-kalman cho cảm biến gia tốc trên xe lăn điện”, Tạp chí khoa
học và cơng nghệ. Số đặc biệt 2018.
[4] Lê Ngọc Ninh (2009), Nghiên cứu các thông số của cấu trúc lượng thuốc trong
lỗ mìn nhằm nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá và bảo vệ môi trường ở một số mỏ lộ thiên Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Mỏ Địa chất, Hà nội.
[5] Lê Văn Công, Đặng Hồng Thắng, Lưu Cơng Nam, Nguyễn Trí Thắng, Phí Văn Long (2012), “Công nghệ thi công và những yêu cầu cần thiết khi thi công giếng đứng trong điều kiện các mỏ hầm lị Việt Nam”, Viện Khoa học cơng nghệ Mỏ - Vinacomin. http://imsat.vn.
[6] Lê Văn Quyển (2001), Bài giảng Phá vỡ đất đá bằng phương pháp khoan nổ
mìn. Trường đại học Mỏ - Địa chất.
[7] Lê Văn Quyển (2009), Nghiên cứu mức độ đập vỡ đất đá bằng nổ mìn và xác
định mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ lộ thiên Việt Nam, Luận án
tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội.
[8] Nghiêm Hữu Hạnh, (2001). Cơ học đá. Nhà xuất bản Giáo dục.
[9] Nguyễn Đình An (2016), Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ nhằm đảm bảo
mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai thác vật liệu xây dựng của Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội
[10] Nguyễn Hoàng, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Tuấn Thành, Nguyễn Tuấn Anh, (2018), “ So sánh hiệu quả giữa thuật tốn hồi quy tuyến tính và hồi quy phi tuyến tính trong dự báo sóng chấn động nổ mìn trên mỏ than Núi Béo – Quảng Ninh”, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ (2), tr 78-84.
[11] Nguyễn Hồng (2018), “Ứng dụng thuật tốn hồi quy véc tơ hỗ trợ để dự báo sóng chấn động nổ mìn trên mỏ lộ thiên: Một so sánh, đánh giá với phương pháp thực nghiệm”, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ (6), tr 24-29.
[12] Nguyễn Hoàng, Bùi Xuân Nam, Trần Quang Hiếu, Lê Thị Thu Hoa, Lê Q Thảo (2019), “Mơ hình mạng nơ-ron nhân tạo và mơ hình thực nghiệm để dự báo sóng chấn động nổ mìn trên mỏ lộ thiên”, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ (6), tr 23-28. [13] Nguyễn Hồng (2020), Nghiên cứu một số mơ hình trí tuệ nhân tạo dự báo chấn
động nổ mìn trong khai thác mỏ lộ thiên. Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường đại
học Mỏ - Địa chất, Hà nội.
[14] Nguyễn Hoàng, Bùi Xuân Nam, Trần Quang Hiếu, Lê Thị Hương Giang, (2020). “Mơ hình dự báo chấn động nổ mìn trên mỏ lộ thiên dựa trên phương pháp lập trình di truyền”. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất (5), tr 107-116.
[15] Nguyễn Sỹ Hội (2003), Nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm hạn chế tác
động khi khai thác mỏ lộ thiên đến môi trường sinh thái. Luận án tiến sĩ kỹ
thuật, Trường đại học Mỏ - Địa chất, Hà nội.
[16] Nhữ Văn Bách (2008), Nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá bằng nổ mìn trong
khai thác mỏ, NXB Giao thơng Vận tải, Hà Nội.
[17] Nhữ Văn Bách, Lê Ngọc Ninh, Hoàng Tuấn Chung (2010), Giáo trình Khoan
nổ mìn khai thác mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất.
[18] Nhữ Văn Bách, Lê Văn Quyển, Lê Ngọc Ninh, Nguyễn Đình An (2015), Cơng
nghệ khoan, nổ mìn hiện đại với lỗ khoan đường kính lớn áp dụng cho các mỏ khai thác đá vật liệu xây dựng của Việt Nam. NXB Khoa học tự nhiên và công
nghệ, Hà Nội.
[19] Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong bảo quản, vận chuyển, sử dụng và tiêu hủy vật liệu nổ công nghiệp, QCVN01:2019/BCT, Hà Nội 2019.
[20] Souknavong Maniphet (2016), Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp quản
lý môi trường một số mỏ than vùng Đông Bắc ở Việt Nam. Luận văn thạc sỹ, Đại
[21] A.Sayadi, M. Monjezi, N. Talebi, Manoj Khandelwal (2013), “A comparative study on the application of various artificial neural networks to simultaneous prediction of rock fragmentation and back break”, Journal of Rock Mechenics
and Geotechnical Engineering, 2013.
[22] Alan B. Richards, Adrian J. Moore (2015), Blasting Technology: Mesurement-
Assessment-Control, A lecture of blast vibration course by TERROCK
Consulting Engineers, Astralia. 87 pages.
[23] An Feher , Jozef Cambal, Blazej Pandula, Julian Kondela , Marian Sofranko, Tawfik Mudarri and Ivan Buchla (2021), “Research of the Technical Seismicity Due to Blasting Works in Quarries and Their Impact on the Environment and Population”, https://doi.org/10.3390/app11052118
[24] C. E. Needham (2010), Blast Waves. Seismic Wave and High Pressure Phenomena, ISBN 978-3-642-05287-3, DOI 10.1007/978-3-642-05288-0, Springer Heidelberg Dordrecht London New York.
[25] C. H. Dowding (1984), Blast vibration monitoring and control. Evanston, Illinois, USA. 280 pages.
[26] Calvin J. Konya, Edward J. Walter (1991), Rock blasting and overbreak control, National Highway Institude, Publication No. FHWA-HI-92-001.
[27] Chambers C., Hookham S., Clay M (2017), “EU type certification of non- standard Electronic Initiations Systems used in blasting at mines and quarries”,
Paper presented at the 43rd Annual Conference on Explosives and Blasting Technique, ISEE 2017, Jan. 29 – Feb. 1 Orlando, Florida
[28] D. E. Siskind, M. S. Stagg, J. W. Kopp, C. H. Dowding (1983), Structure
response and dramage produced by ground vibration from surface mining.
Report of Investigation 8507, Bureau of Mines, U. S. Department of the interior. [29] Dieu Tien Bui, Hossein Moayedi, Bahareh Kalantar, Abdolreza Osouli, Biswajeet Pradhan, Hoang Nguyen and Ahmad Safuan A Rashid (2019), “A Novel Swarm Intelligence”, Harris Hawks Optimization for Spatial Assessment
[30] Dyno Nobel INC (2014), Centralised Blasting Systems – An Approach to Safety,
Functionality and Efficiency .
[31] G Cullis (2001), Blast Waves and How They Interact With Structures. Group.bmj.com, J R Army Med Corps 2001; 147: 16-26;
[32] Greg Welch, Gary Bishop (1997), “An introduction to the Kalman Filter”,
Department of Computer Sience, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC 27599-3175.
[33] HangYang, Zhang Dong-hai, Liu Ling-ying, YuYong-hui, WuYang, Zang Li- wei, Han Rui-guo & Chai Jia-ke1 (2019), “Simulation of blast lung injury induced by shock waves of five distances based on finite element modeling of a three-dimensional rat”, Https://doi.org/10.1038/s41598-019-40176-7.
[34] Harry R. Nicholls, Charles F. Johnson, và Wilbur I. Duvall (1971), Blasting
Vibrations and Their Effects on Structures, The U.S. Bureau of Mines 656,
United States Department of the Interior, 105 pages
[35] Hoang Nguyen, Xuan Nam Bui, Quang Hieu Tran, Pham Van Hoa, Dinh An Nguyen, Le Thi Thu Hoa, Qui Thao Le, Ngoc Hoan Do, Tran Dinh Bao, Hoang Bac Bui, Hossein Moayedi (2020), “A comparative study of empirical and ensemble machine learning algorithms in predicting air over pressure in open pit coal mine”, Acta Geophysica, ISSN: https://doi.org/10.1007/s11600-019- 00396-x.
[36] Hoang Nguyen, Xuan Nam Bui, Quang Hieu Tran, Hossein Moayedi (2019), “Predicting blast-induced peak particle velocity using BGAMs, ANN and SVM: a case study at the Nui Beo open-pit coal mine in Vietnam”,
Environmental Earth Sciences, DOI: 10.1007/s12665-019-8491- x, 2019.
[37] Hossein Moayed, Ahmad Safuan A Rashid, Mohammed Abdullahi Muazu, Hoang Nguyen, Xuan-Nam Bui, Dieu Tien Bui (2019), “Prediction of ultimate bearing capacity through various novel evolutionary and neural network models”, Engineering with Computers, DOI: 10.1007/s00366-019-00723-2.
[38] https://www.mineexcellence.com/blast-information-management-system
[39] I Pinnock, DS Collins, Y Toya, Z Hosseini (2015), “The use of microseismic acquition for vibration monitoring applications”, 2015 Australian centre for
geomechanics, Sydney, Australia.
[40] Iau Teh Wang (2019), “Field Experiments and numerical analysis of the ground vibration isolation of seismic wave propagation under explosion seismic loading”, MDIP Journal, 11/2019, doi:10.3390.
[41] InvenSense Inc (2013), MPU-6000-Datasheet, https://invensense.tdk.com [42] ISEE (2011), Blasters’ Handbook 18th Edition. International Society of
Explosives Engineers, Cleveland, OH, 2011.
[43] J.L. Louw (2012), “A conceptual study into the implementation of a centralized blasting system at Samancor's Mooinooi Mine”, The Southern African Institute
of Mining and Metallurgy, On-line version ISSN 2411-9717.