一种通过中继器通信的电子雷管起爆系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种通过中继器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和编码器与起爆控制器进行无线通信，通过中继器与电子雷管采用信号总线进行有线通信，并为电子雷管提供电源，同时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，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的响应起爆控制器和编码器的各种指令的反馈信息，将多个电子雷管的无线收发单元和电源集成在了中继器上，降低了单发电子雷管的成本和简化了其硬件电路组成，提高了其工作可靠性；同时也提高了对爆破周边环境的友善性，中继器扩大了起爆网络的信号传输距离，从而扩大了实施一次爆破作业时爆破区域的覆盖范围。

Electronic detonator initiating system and its control method by relay communication

The invention discloses an electronic detonator initiation system and a control method thereof. The invention adopts the repeater and the encoder and initiation controller for wireless communication through the repeater and the electronic detonator using signal bus cable communication, and provides power for the electronic detonator, while the wireless communication signal from the encoder to the controller and the initiation of the electronic detonator with wired communication signal is forwarded, feedback response of electronic detonator initiation controller and to return the coder in wireless communication signal in the form of detonating various command controller and encoder, the wireless transceiver unit and a plurality of power electronic detonator is integrated in the relay device, reduce the cost and simplify the single electronic detonator components of the hardware circuit, improve the work reliability; but also improve the friendliness of the surrounding blasting the environment, expand the repeater signal transmission initiation network distance, thus expanding the real The coverage area of blasting in the first blasting operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火工品起爆技术，具体涉及一种通过中继器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。现有电子雷管通常采用传统的物理导线连接方式进行雷管与控制器间的信息通信。传统的物理导线连接把所有的电子雷管和控制设备连接到一起并组成一个通信网络，使用物理导线连接会耗费大量的材料，其中包括导线、连接器等，特别是在复杂的爆破环境中，如矿山和采石场等的特殊地形，也会增加物理导线连接的难度和材料的使用，同时这些材料在爆破作业中需要和雷管同时消耗，所以物理导线连接会提高整个爆破作业的材料成本。另一方面，现有电子雷管由于功耗问题，限制了一个电子雷管起爆控制器可以负载的电子雷管的数量。在无线通信技术发展迅速的今天，具备无线通信的电子雷管设计方案应运而生。无线通信技术可以实现起爆控制器与无线电子雷管之间的无线信息通信，把爆破作业中需要消耗的设备数量降到最低，这使爆破作业实施过程中的材料成本有了很大的降幅，同时也提高了对爆破周边环境的友善性。但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。
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通过中继器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通过中继器通信的电子雷管起爆系统。本专利技术的通过中继器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，编码器在起爆区域通过信号总线依次连接每一发电子雷管，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，然后编码器断开与信号总线的连接并移出起爆区域；每一发电子雷管分别通过信号总线连接至中继器，组成有线起爆网络，中继器位于起爆区域内；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；起爆控制器和编码器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，并且中继器向电子雷管提供电源。本专利技术采用中继器，中继器具有无线通信的功能，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；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与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总线接口连接外部的信号总线，接收外部的信号总线上电子雷管的反馈信号，接收解调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，对电压进行降压获得中继器处于接收状态时的通信基准电压，接收解调器的第三端通过中继器控制单元接口连接至中继器控制单元，将解调后的反馈信号发送至中继器控制单元，第四端连接发送/接收控制器。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，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过中继器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，所述编码器在起爆区域通过信号总线依次连接每一发电子雷管，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，然后编码器断开与信号总线的连接并移出起爆区域；每一发电子雷管分别通过信号总线连接至中继器，组成有线起爆网络，中继器位于起爆区域内；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；所述起爆控制器和编码器与中继器进行无线通信，所述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，并且中继器向电子雷管提供电源。...

【技术特征摘要】
1.一种通过中继器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，所述编码器在起爆区域通过信号总线依次连接每一发电子雷管，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，然后编码器断开与信号总线的连接并移出起爆区域；每一发电子雷管分别通过信号总线连接至中继器，组成有线起爆网络，中继器位于起爆区域内；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；所述起爆控制器和编码器与中继器进行无线通信，所述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，并且中继器向电子雷管提供电源。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，所述中继器电源单元包括内置电源、降压电路和升压电路；其中，所述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；所述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。4.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，所述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；所述发送/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与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；所述接收解调器的第一端通过中继器信号总线接口连接外部的信号总线，接收外部的信号总线上电子雷管的反馈信号，接收解调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，对电压进行降压获得中继器处于接收状态时的通信基准电压，接收解调器的第三端通过中继器控制单元接口连接至中继器控制单元，将解调后的反馈信号发送至中继器控制单元，第四端连接发送/接收控制器。5.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...

【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