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一种基于近场通信的电子雷管起爆系统及其控制方法技术方案

技术编号:15298076 阅读:230 留言:0更新日期:2017-05-11 20:59
本发明专利技术公开了一种基于近场通信的电子雷管起爆系统及其控制方法。本发明专利技术采用中继器将来自起爆控制器或编码器的无线通信信号向电子雷管以有线通信信号形式进行转发,同时以无线通信信号形式向起爆控制器或编码器返回电子雷管对起爆控制器或编码器的各种指令的反馈信息,并且编码器与电子雷管在注册和装定延时时间环节采用近场通信,有效改善现有无线电子雷管起爆系统中可靠性低成本高的问题;近场通信简化了爆破作业现场电子雷管的注册和延时时间装定工作,省去电子雷管与编码器在注册和延时时间装定环节的物理连线工作,可极大地减少人工作业量,不仅避免故障发生同时提高工作效率;编码器与电子雷管的近场通信距离短,保证了操作的安全性。

Electronic detonator initiation system based on near field communication and control method thereof

The invention discloses an electronic detonator initiating system based on near field communication and a control method thereof. The invention adopts the wireless communication repeater signals from the encoder to the initiating controller or the electronic detonator with wired communication signal is forwarded, at the same time to the wireless communication signal to the controller or return the electronic detonator initiation encoder feedback information for each instruction initiation controller or encoder, and encoder and electronic detonator in the registration and setting delay time the near field communication link, effectively improve the existing wireless electronic detonator in high reliability and low cost in the system; near field communication simplifies the blasting site of electronic detonator registration and delay time setting, and the encoder save electronic detonator in registration and delay time setting of physical connection, can greatly reduce the manual work, not only to avoid failure and improve work efficiency; encoder and electronic detonator Near field communication distance is short, which guarantees the security of operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火工品起爆技术,具体涉及一种基于近场通信的电子雷管起爆系统及其控制方法
技术介绍
电子雷管,是一种爆破工程的主要起爆材料,它的作用是产生起爆能来引爆各种炸药及导爆索、传爆管,又称数码电子雷管、数码雷管或工业数码电子雷管,即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管,通过逻辑控制和双向通信即可实现对起爆过程的控制,防止非法起爆。现有的无线电子雷管起爆系统设计方案中,需要为每一发无线电子雷管配备独立电源,使用前电源需要与无线电子雷管分开,使用时再进行安装,并在电子雷管脚线末端增加无线通信信号收发单元,因此在实施爆破作业时,增加工程现场准备周期与人工作业量。单发无线电子雷管的结构和电路相对传统的有线电子雷管变得更复杂,但不能同时保证其工作可靠性,且单发无线电子雷管的成本也远高于传统有线电子雷管。传统电子雷管起爆系统在爆破作业现场的主要人工作业量即是电子雷管的注册和装定延时时间环节,需要操作人员手持编码器记录每发电子雷管的ID号和装定延时时间,在这个过程中需要将每发电子雷管脚线依次通过信号总线接口连接至编码器,且早期的起爆控制器和编码器无定位功能,因此需要根据电子雷管的爆破孔位置分配好延时时间,在编码器上预先写入程序,然后严格按照特定的顺序进行相应位置的电子雷管的注册工作和依次装定延时时间,现场操作人员需要在爆破现场设置大量繁杂的有线连接,容易导致出现导线的短、断故障,收放线的工作非常大,工程现场准备周期长与人工作业量大,导致注册和装定延时效率低。近场通信技术(NearFieldCommunication,NFC)是一种非接触式识别互联技术,可以在移动设备、PC和智能设备间进行近距离无线通信,通信距离通常为0~100厘米,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,两个NFC设备接近而不需要线缆接插,就可以实现相互间的通信,可以满足两个无线设备间的信息交换、内容访问、服务交换。目前,NFC设备的应用主要有三种通信模式,它们是主动模式、被动模式、双向模式。在主动模式中,NFC设备主动发出自己的射频场,对靠近的NFC设备进行识别和读写操作;在被动模式中,NFC设备只在其它NFC设备发出的射频场中被动响应;在双向模式中,双方都主动发出射频场来建立点对点的通信。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题,本专利技术提出了一种基于近场通信的电子雷管起爆系统,可通过中继器进行起爆控制器和编码器与电子雷管间的无线通信,中继器与电子雷管进行有线通信,这两种通信方式相结合可以有效改善这些问题。本专利技术的一个目的在于提出一种基于近场通信的电子雷管起爆系统。本专利技术的基于近场通信的电子雷管起爆系统包括:起爆控制器、编码器、中继器和电子雷管;其中,起爆控制器控制一个或多个支路;每一个支路包括一个编码器、一个或多个中继器以及多发电子雷管;在每一个支路中,多发电子雷管位于起爆区域内各自的爆破孔内,每一发电子雷管分别通过信号总线连接至中继器,中继器与电子雷管进行有线通信,并且中继器向电子雷管提供电源,组成有线起爆网络,中继器位于起爆区域内;编码器位于起爆区域内依次靠近每一发电子雷管至近场通信的范围内,与电子雷管之间通过近场通信,获取电子雷管的ID号和位置信息,并装定电子雷管所需的延时时间,然后编码器移出起爆区域;编码器与中继器之间进行无线通信,编码器通过中继器对所在支路的电子雷管进行在线检测和修改,并且生成起爆控制列表;位于起爆区域外的起爆控制器与编码器进行无线通信,二者之间进行起爆信息同步,起爆控制器从编码器获得起爆控制列表;起爆控制器与中继器进行无线通信,向中继器发出时钟校准和检测指令,对所有电子雷管进行时钟同步和在线检测,组成电子雷管起爆系统起爆网络;起爆控制器与编码器进行无线通信,起爆控制器和编码器分别与中继器进行无线通信,中继器与电子雷管进行有线通信,中继器把来自起爆控制器或编码器的无线通信信号向电子雷管以有线通信信号形式进行转发,同时以无线通信信号形式向起爆控制器或编码器返回电子雷管对起爆控制器或编码器的各种指令的反馈信息。本专利技术采用具有无线通信功能的中继器,可以把来自起爆控制器和编码器的无线通信信号向电子雷管以有线通信信号形式进行转发,同时以无线通信信号形式向起爆控制器和编码器返回电子雷管响应起爆控制器和编码器的各种指令的反馈信息,中继器与电子雷管采用有线连接方式,并向其提供电源,将多发电子雷管的无线收发单元和电源集成在了中继器上,降低了电子雷管起爆系统中单发电子雷管的成本和简化了其硬件电路组成,提高了电子雷管工作可靠性,因此中继器与电子雷管的工作模式有着传统的有线电子雷管作业时的可靠性特点,同时中继器与起爆控制器和编码器的无线通信使电子雷管起爆系统兼备无线通信技术的优点。中继器包括:中继器控制单元、中继器有线通信单元、中继器无线通信单元、中继器电源单元和状态指示单元;其中,中继器电源单元分别连接至中继器控制单元、中继器有线通信单元、中继器无线通信单元和状态指示单元,中继器电源单元为其他单元提供工作电压;中继器控制单元还分别与中继器有线通信单元、中继器无线通信单元和状态指示单元连接;中继器有线通信单元还通过信号总线接口与电子雷管进行物理连接,中继器控制单元控制中继器有线通信单元通过信号总线接口与电子雷管通过信号总线进行双向通信,并通过信号总线上的通信电压向信号总线上挂载的电子雷管供电;中继器控制单元控制中继器无线通信单元与起爆控制器或编码器进行双向无线通信,从而实现起爆控制器、编码器和电子雷管的通信中继功能;状态指示单元显示中继器控制单元发送来的中继器的工作状态。因为中继器在电子雷管起爆系统中,和电子雷管一样属于消耗品,由于中继器的结构组成简单,在保证工作可靠性的前提下,降低了电子雷管起爆系统的成本。中继器电源单元包括内置电源、降压电路和升压电路;其中,降压电路的电压输入端连接内置电源,获得电压输入,降压电路的电压输出端分别连接中继器控制单元、中继器有线通信单元、中继器无线通信单元和状态指示单元,将经过降压转换的低电压输出作为工作电压;升压电路的电压输入端连接至内置电源,获得电压输入,升压电路的电压输出端通过高压输出接口连接至中继器有线通信单元,将经过升压转换的高电压输出到中继器有线通信单元,提供通信电压。内置电源为锂电池或其它种类电源。中继器有线通信单元包括发送调制器、接收解调器和发送/接收控制器;其中,发送调制器的第一端通过中继器控制单元接口连接中继器控制单元,接收中继器控制单元发送的指令,发送调制器的第二端通过高压输入接口连接中继器电源单元的升压电路,直接获得中继器处于发送状态时的通信电压,发送调制器的第三端通过中继器信号总线接口连接外部的信号总线,依据中继器控制单元的指令对外部的信号总线的电压进行调制,发送调制器的第四端连接发送/接收控制器;发送/接收控制器的第一端通过中继器控制单元接口与中继器控制单元连接,发送/接收控制器的第二端通过低压输入接口连接至中继器电源单元的降压电路,获得工作电压,发送/接收控制器的第三端和第四端分别连接至发送调制器和接收解调器,并根据中继器控制单元发送的特定电平信号控制发送调制器和接收解调器的工作状态;接收解调器的第一端通过中继器信号本文档来自技高网
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一种基于近场通信的电子雷管起爆系统及其控制方法

【技术保护点】
一种基于近场通信的电子雷管起爆系统,其特征在于,所述电子雷管起爆系统包括:起爆控制器、编码器、中继器和电子雷管;其中,所述起爆控制器控制一个或多个支路;每一个支路包括一个编码器、一个或多个中继器以及多发电子雷管;在每一个支路中,多发电子雷管位于起爆区域内各自的爆破孔内,每一发电子雷管分别通过信号总线连接至中继器,所述中继器与电子雷管进行有线通信,并且中继器向电子雷管提供电源,组成有线起爆网络,中继器位于起爆区域内;所述编码器位于起爆区域内依次靠近每一发电子雷管至近场通信的范围内,与电子雷管之间通过近场通信,获取电子雷管的ID号和位置信息,并装定电子雷管所需的延时时间,然后编码器移出起爆区域;所述编码器与中继器之间进行无线通信,编码器通过中继器对所在支路的电子雷管进行在线检测和修改,并且生成起爆控制列表;位于起爆区域外的起爆控制器与编码器进行无线通信,二者之间进行起爆信息同步,起爆控制器从编码器获得起爆控制列表;所述起爆控制器与中继器进行无线通信,向中继器发出时钟校准和检测指令,对所有电子雷管进行时钟同步和在线检测,组成电子雷管起爆系统起爆网络;所述起爆控制器与编码器进行无线通信,起爆控制器和编码器分别与中继器进行无线通信,中继器与电子雷管进行有线通信,中继器把来自起爆控制器或编码器的无线通信信号向电子雷管以有线通信信号形式进行转发,同时以无线通信信号形式向起爆控制器或编码器返回电子雷管对起爆控制器或编码器的各种指令的反馈信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于近场通信的电子雷管起爆系统,其特征在于,所述电子雷管起爆系统包括:起爆控制器、编码器、中继器和电子雷管;其中,所述起爆控制器控制一个或多个支路;每一个支路包括一个编码器、一个或多个中继器以及多发电子雷管;在每一个支路中,多发电子雷管位于起爆区域内各自的爆破孔内,每一发电子雷管分别通过信号总线连接至中继器,所述中继器与电子雷管进行有线通信,并且中继器向电子雷管提供电源,组成有线起爆网络,中继器位于起爆区域内;所述编码器位于起爆区域内依次靠近每一发电子雷管至近场通信的范围内,与电子雷管之间通过近场通信,获取电子雷管的ID号和位置信息,并装定电子雷管所需的延时时间,然后编码器移出起爆区域;所述编码器与中继器之间进行无线通信,编码器通过中继器对所在支路的电子雷管进行在线检测和修改,并且生成起爆控制列表;位于起爆区域外的起爆控制器与编码器进行无线通信,二者之间进行起爆信息同步,起爆控制器从编码器获得起爆控制列表;所述起爆控制器与中继器进行无线通信,向中继器发出时钟校准和检测指令,对所有电子雷管进行时钟同步和在线检测,组成电子雷管起爆系统起爆网络;所述起爆控制器与编码器进行无线通信,起爆控制器和编码器分别与中继器进行无线通信,中继器与电子雷管进行有线通信,中继器把来自起爆控制器或编码器的无线通信信号向电子雷管以有线通信信号形式进行转发,同时以无线通信信号形式向起爆控制器或编码器返回电子雷管对起爆控制器或编码器的各种指令的反馈信息。2.如权利要求1所述的电子雷管起爆系统,其特征在于,所述中继器包括:中继器控制单元、中继器有线通信单元、中继器无线通信单元、中继器电源单元和状态指示单元;其中,所述中继器电源单元分别连接至中继器控制单元、中继器有线通信单元、中继器无线通信单元和状态指示单元,中继器电源单元为其他单元提供工作电压;所述中继器控制单元还分别与中继器有线通信单元、中继器无线通信单元和状态指示单元连接;所述中继器有线通信单元还通过中继器信号总线接口与电子雷管进行物理连接,中继器控制单元控制中继器有线通信单元通过中继器信号总线接口与电子雷管通过信号总线进行双向通信,并通过信号总线上的通信电压向信号总线上挂载的电子雷管供电;所述中继器控制单元控制中继器无线通信单元与起爆控制器或编码器进行双向无线通信,从而实现起爆控制器、编码器和电子雷管的通信中继功能;所述状态指示单元显示中继器控制单元发送来的中继器的工作状态。3.如权利要求2所述的电子雷管起爆系统,其特征在于,所述中继器无线通信单元包括无线通信收发芯片、信号发射电路、信号接收电路和天线;其中,所述无线通信收发芯片的第一端通过中继器控制单元接口与中继器控制单元连接,进行信息交互,无线通信收发芯片的第二端通过中继器电源单元接口与中继器电源单元的降压电路连接,获取工作电压,无线通信收发芯片的第三端连接至信号发射电路,发送无线通信信号,无线通信收发芯片的第四端连接至信号接收电路,获取无线通信信号;所述信号发射电路的一端连接至无线通信收发芯片,信号发射电路的另一端连接至天线;所述信号接收电路的一端连接至无线通信收发芯片,信号接收电路的另一端连接至天线;所述无线通信收发芯片控制整个无线通信过程和处理无线通信信号;信号发射电路对来自无线通信收发芯片的通信信号进行调制,并放大调制后的通信信号,以足够的发射功率馈入天线,经过天线有效地发射出去;信号接收电路经过天线接收无线通信信号,滤除杂波,再解调出通信信号,通信信号经放大后传送至无线通信收发芯片,天线发射和接收无线通信信号。4.如权利要求1所述的电子雷管起爆系统,其特征在于,所述电子雷管包括:电子雷管电源单元、电子雷管有线通信单元、电子雷管近场通信单元、计时单元、起爆单元、电子雷管存储单元和电子雷管控制单元;其中,所述电子雷管电源单元通过电子雷管信号总线接口连接至中继器,并从信号总线上的通信电压获取工作电压;所述电子雷管电源单元还分别连接至电子雷管有线通信单元、电子雷管近场通信单元、计时单元、起爆单元、电子雷管存储单元和电子雷管控制单元,提供工作电压;所述电子雷管控制单元还分别与电子雷管有线通信单元、电子雷管近场通信单元、起爆单元、计时单元和电子雷管存储单元相连接,进行信息交互;所述电子雷管有线通信单元经电子雷管电源单元通过信号总线接口连接至中继器,通过中继器的中继通信功能,获取通信信息和返回反馈信息,实现起爆控制器和编码器与电子雷管间的双向无线通信;所述电子雷管近场通信单元还连接电子雷管存储单元,在注册操作中,电子雷管近场通信单元读取电子雷管存储单元中的信息,并将信息以近场通信的方式传输至编码器近场通信单元,在延时时间装定操作中,电子雷管近场通信单元通过近场通信的方式接收来自编码器近场通信单元的延时时间,并将延时时间写入电子雷管存储单元中。5.如权利要求4所述的电子雷管起爆系统,其特征在于,所述电子雷管近场通信单元包括电子雷管近场通信芯片、电子雷管射频模块和电子雷管天线;其中,所述电子雷管近场通信芯片的第一端口通过电子雷管电源单元接口连接至电子雷管电源单元,由电子雷管电源单元提供工作电压;第二端口通过电子雷管控制单元接口连接至电子雷管控制单元,与电子雷管控制单元进行信息交互,第三端口通过电子雷管存储单元接口连接至电子雷管存储单元,读写电子雷管存储单元存储的部分电子雷管的信息;第四端口连接至电子雷管射频模块,电子雷管射频模块的第一端口连接...

【专利技术属性】
技术研发人员:娄文忠
申请(专利权)人:娄文忠
类型:发明
国别省市:北京;11

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