BR112021002919A2

BR112021002919A2 - wireless detonation system

Info

Publication number: BR112021002919A2
Application number: BR112021002919-2A
Authority: BR
Inventors: Daniel August Julien Louis Maurissens
Original assignee: Detnet South Africa (Pty) Ltd
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2021-05-11
Also published as: ZA202100728B; CA3109146A1; EP3837490A1; CL2021000403A1; MX2021001692A; US20210302143A1; AU2019321694A1; AR115977A1; WO2020037336A1

Abstract

SISTEMA DE DETONAÇÃO SEM FIO. Um sistema de detonador em que a comunicação entre detonadores é alcançada usando uma bobina transmissora em um detonador para modular um campo magnético que é medido por meio de uma bobina receptora em outro detonador.WIRELESS DETONATION SYSTEM. A detonator system in which communication between detonators is achieved by using a transmitter coil in one detonator to modulate a magnetic field that is measured via a receiving coil in another detonator.

Description

"WIRELESS DETONATION SYSTEM" BACKGROUND OF THE INVENTION

[0001] Esta invenção refere-se a um sistema de detonação.[0001] This invention relates to a detonation system.

[0002] US2008/0041261 refere-se a um sistema de detonação sem fio no qual pelo menos dois componentes são adaptados para se comunicarem um com o outro através de uma ligação de rádio sem fio de curto alcance. São usados os chamados portadores de códigos de identificação que estão associados aos respectivos detonadores. Os portadores de código são capazes de se comunicar entre si e com uma caixa de detonação.[0002] US2008/0041261 refers to a wireless detonation system in which at least two components are adapted to communicate with each other over a short range wireless radio link. So-called identification code carriers that are associated with the respective detonators are used. Code carriers are able to communicate with each other and with a detonation box.

[0003] A comunicação pode ser efetuada usando vários protocolos, tais como o protocolo Bluetooth que opera a uma frequência de cerca de 2,45 gHz.[0003] Communication can be carried out using various protocols such as the Bluetooth protocol which operates at a frequency of about 2.45 GHz.

[0004] O relatório descritivo do pedido acima mencionado também descreve certos problemas que são encontrados quando sistemas de detonação eletrônicos, que são interconectados por meio de fios, são usados em diversos locais. O uso de uma ligação de rádio sem fio de curto alcance e alta frequência destina-se a solucionar alguns desses problemas. No entanto, a amplitude de um sinal de rádio de alta frequência na rocha é rapidamente atenuada. Então, não é possível se comunicar diretamente com um detonador em um poço. Se o equivalente a um portador de código de identificação for usado em uma superfície de rocha, então o portador é exposto às condições ambientais prevalecentes e pode ser facilmente danificado e, portanto, inútil.[0004] The above-mentioned order specification also describes certain problems that are encountered when electronic blasting systems, which are interconnected by means of wires, are used in various locations. Using a high-frequency, short-range wireless radio link is intended to solve some of these problems. However, the amplitude of a high-frequency radio signal in rock is rapidly attenuated. So it is not possible to communicate directly with a detonator in a well. If the equivalent of an identification code holder is used on a rock surface, then the holder is exposed to prevailing environmental conditions and can be easily damaged and therefore useless.

[0005] Um sinal magnético com uma frequência de, pode-se dizer, menos do que 20 kHz pode, no entanto, penetrar na rocha e no solo sem atenuação indevida. É então possível fazer uso de uma antena de transmissão com uma área relativamente grande que está posicionada em um local protegido adequado e que transmite a uma potência de várias dezenas de watts de sinais de comunicação para detonadores que têm receptores apropriados e que são colocados em poços na rocha. Esta abordagem, que permite dispensar o uso de portadores de códigos de identificação ou dispositivos equivalentes, é essencialmente de uma natureza unidirecional. Ligações de comunicação confiáveis podem ser estabelecidos a partir do transmissor para as várias antenas que estão associadas aos detonadores nos poços, mas devido às limitações físicas da propagação do campo magnético, não é viável transmitir a partir de cada detonador um sinal na direção reversa, ao longo da mesma distância, para uma antena de recepção que pode ser a mesma que uma antena de transmissão.[0005] A magnetic signal with a frequency of, one might say, less than 20 kHz can, however, penetrate rock and soil without undue attenuation. It is then possible to make use of a transmit antenna with a relatively large area which is positioned in a suitable protected location and which transmits at a power of several tens of watts of communication signals to detonators which have appropriate receivers and which are placed in wells on the rock. This approach, which makes it possible to dispense with the use of identification code carriers or equivalent devices, is essentially unidirectional in nature. Reliable communication links can be established from the transmitter to the various antennas that are associated with the detonators in the wells, but due to the physical limitations of magnetic field propagation, it is not feasible to transmit a signal from each detonator in the reverse direction, to the the same distance, for a receive antenna which can be the same as a transmit antenna.

[0006] Uma desvantagem direta, portanto, é que um processo de comunicação unilateral não permite que um operador estabeleça se todos os detonadores estão recebendo sinais corretamente a partir do transmissor. Isso significa que não há como determinar se os comandos aos detonadores a de um mecanismo de controle estão sendo recebidos corretamente. A ausência de feedback de um detonador para o mecanismo de controle significa que os requisitos funcionais e de segurança estão, inevitavelmente, comprometidos.[0006] A direct disadvantage, therefore, is that a one-way communication process does not allow an operator to establish whether all detonators are receiving signals correctly from the transmitter. This means that there is no way to determine whether commands to detonators and a control mechanism are being received correctly. The absence of feedback from a detonator to the control mechanism means that functional and safety requirements are inevitably compromised.

[0007] Outro fator, se uma única antena for usada para transmitir a todos os detonadores nos poços, é que o tamanho da antena e suas demandas de potência podem ser substanciais, particularmente se o local de detonação se estender por uma grande área. Outras desvantagens incluem o problema prático de posicionar e implantar uma grande antena em uma situação subterrânea em que o espaço pode ser limitado e de então proteger a antena de transmissão de danos devido ao deslocamento de rocha em um processo de detonação subsequente.[0007] Another factor, if a single antenna is used to transmit to all the detonators in the wells, is that the size of the antenna and its power demands can be substantial, particularly if the blast site extends over a large area. Other disadvantages include the practical problem of positioning and deploying a large antenna in an underground situation where space may be limited and then protecting the transmit antenna from damage due to rock displacement in a subsequent blasting process.

[0008] Um objetivo da presente invenção é abordar, pelo menos em certa medida, a situação acima mencionada.[0008] An objective of the present invention is to address, at least to some extent, the above-mentioned situation.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0009] A invenção é baseada no uso de uma técnica de comunicação por indução magnética de campo próximo, na qual uma bobina de transmissão em um dispositivo é usada para modular um campo magnético que é medido por meio de uma bobina de recepção em outro dispositivo.[0009] The invention is based on the use of a near-field magnetic induction communication technique, in which a transmission coil in one device is used to modulate a magnetic field that is measured by means of a receive coil in another device .

[0010] A densidade de potência de uma transmissão magnética de campo distante atenua a uma taxa que é proporcional ao inverso da faixa 1 para a 2ª potência (𝑟2) ou -20 db por década. Em contraste, um sistema por indução magnética de campo próximo é projetado para conter energia de transmissão dentro de um campo magnético localizado que não irradia para o espaço livre. A densidade de potência de transmissão de um campo próximo, no entanto, atenua a uma taxa que é proporcional ao inverso da faixa para a 6 ª 1 potência (𝑟6) ou -60 db por década. Um ponto de cruzamento entre uma transmissão de campo próximo e uma transmissão de campo distante ocorre a uma distância aproximada de (comprimento de onda de operação)/(2π ). O uso dos fatores mencionados acima significa que um transmissor de potência relativamente baixa funcionando a uma frequência de, pode-se dizer, 4 kHz, que está associado a um detonador dentro de um poço, é capaz de transmitir um sinal através da rocha a uma distância significativa de, pode-se dizer, vários ou mesmo dezenas de metros.[0010] The power density of a far-field magnetic transmission attenuates at a rate that is proportional to the inverse of range 1 to 2nd power (𝑟2) or -20 db per decade. In contrast, a near-field magnetic induction system is designed to contain transmission energy within a localized magnetic field that does not radiate into free space. The transmit power density of a near field, however, attenuates at a rate that is proportional to the inverse of the range for the 6th 1 power (𝑟6) or -60 db per decade. A crossover point between a near-field transmission and a far-field transmission occurs at an approximate distance of (operating wavelength)/(2π ). The use of the factors mentioned above means that a relatively low power transmitter operating at a frequency of, say, 4 kHz, which is associated with a detonator inside a well, is capable of transmitting a signal through rock to a significant distance of, one might say, several or even tens of meters.

[0011] Contra os antecedentes acima mencionados, a invenção fornece um detonador que inclui um transmissor que, quando acionado, transmite um primeiro sinal em uma força de sinal predeterminada conhecida, um receptor que em operação recebe o referido primeiro sinal de outro detonador que é o mesmo que o referido detonador e que é deslocado por uma distância a partir do referido detonador, um comparador que compara a força do primeiro sinal transmitido com a força do referido primeiro sinal recebido e um processador, responsivo ao comparador, operável para fornecer uma medição do grau de atenuação do primeiro sinal, que é recebido.[0011] Against the above-mentioned background, the invention provides a detonator that includes a transmitter that, when triggered, transmits a first signal at a known predetermined signal strength, a receiver that in operation receives said first signal from another detonator that is the same as said detonator and which is displaced by a distance from said detonator, a comparator that compares the strength of the first transmitted signal with the strength of said first received signal, and a processor, responsive to the comparator, operable to provide a measurement the degree of attenuation of the first signal that is received.

[0012] A invenção estende-se ainda a um sistema de detonador que inclui pelo menos um primeiro detonador que está localizado em um primeiro poço e que inclui um primeiro transmissor e um primeiro receptor e um segundo detonador que está localizado em um segundo poço e que inclui um segundo transmissor e um segundo receptor, o primeiro poço sendo espaçado do segundo poço, em que o primeiro transmissor é acionável para transmitir um primeiro sinal em uma primeira força de sinal e o segundo receptor é configurado para receber o primeiro sinal, o segundo detonador incluindo um processador para medir a força do primeiro sinal recebido e para determinar, pelo menos, a partir da diferença entre a força do primeiro sinal transmitido e a força do primeiro sinal recebido, uma medição da atenuação do primeiro sinal à medida que ele viaja do primeiro poço para o segundo poço.[0012] The invention further extends to a detonator system that includes at least a first detonator that is located in a first well and that includes a first transmitter and a first receiver and a second detonator that is located in a second well and which includes a second transmitter and a second receiver, the first well being spaced from the second well, wherein the first transmitter is operable to transmit a first signal at a first signal strength and the second receiver is configured to receive the first signal, the second detonator including a processor for measuring the strength of the first received signal and for determining, at least from the difference between the strength of the first transmitted signal and the strength of the first received signal, a measure of the attenuation of the first signal as it travels from the first well to the second well.

[0013] Cada transmissor e receptor pode ser adaptado para funcionar nas bandas ULF ou VLF, isto é, a uma frequência de menos do que 30 quilohertz e, de preferência, a uma frequência da ordem de 4 quilohertz. Como um sinal nesta frequência tem a capacidade de viajar através da rocha ou solo, cada receptor e transmissor associado a um respectivo detonador pode estar totalmente contido dentro de um respectivo poço e nenhuma parte do mesmo estaria então localizada ou exposta a uma superfície externa da rocha. A probabilidade de danos físicos devido à mineração ou outras operações é, portanto, substancialmente eliminada.[0013] Each transmitter and receiver can be adapted to operate in the ULF or VLF bands, that is, at a frequency of less than 30 kilohertz and preferably at a frequency of the order of 4 kilohertz. As a signal at this frequency has the ability to travel through rock or soil, each receiver and transmitter associated with a respective detonator may be fully contained within a respective well and no part of it would then be located or exposed to an external rock surface. . The likelihood of physical damage due to mining or other operations is therefore substantially eliminated.

[0014] A invenção também estende-se a um sistema de detonação que inclui equipamento de controle e uma pluralidade de detonadores, cada detonador sendo do tipo acima mencionado, em que cada detonador, através de seu respectivo transmissor e receptor, está adaptado para se comunicar de uma maneira bidirecional com uma número restrito de detonadores em poços adjacentes, pelo qual um sinal do equipamento de controle é retransmitido em sucessão através dos respectivos transmissores e receptores de pelo menos alguns da pluralidade de detonadores ao longo de uma pluralidade de caminhos de saída para toda a pluralidade de detonadores e um sinal de qualquer detonador é retransmitido em sucessão através dos respectivos transmissores e receptores de pelo menos alguns da pluralidade de detonadores ao longo de um respectivo caminho de entrada para o equipamento de controle.[0014] The invention also extends to a detonation system that includes control equipment and a plurality of detonators, each detonator being of the aforementioned type, in which each detonator, through its respective transmitter and receiver, is adapted to be communicate in a bidirectional manner with a restricted number of detonators in adjacent wells, whereby a signal from the control equipment is relayed in succession through the respective transmitters and receivers of at least some of the plurality of detonators along a plurality of output paths to the entire plurality of detonators and a signal from any detonator is relayed in succession through the respective transmitters and receivers of at least some of the plurality of detonators along a respective input path to the control equipment.

[0015] De preferência, cada caminho de saída é ao longo de um caminho no qual a soma dos graus de atenuação do sinal entre poços sucessivos, em que os respectivos detonadores estão localizados e ao longo do qual o sinal é retransmitido do equipamento de controle, tem um valor mínimo.[0015] Preferably, each output path is along a path in which the sum of the degrees of signal attenuation between successive wells, in which the respective detonators are located and along which the signal is retransmitted from the control equipment , has a minimum value.

[0016] Da mesma forma, cada caminho de entrada é ao longo de um caminho no qual a soma dos graus de atenuação do sinal entre poços sucessivos, em que os respectivos detonadores estão localizados e ao longo do qual o sinal é retransmitido para o equipamento de controle, tem um valor mínimo.[0016] Likewise, each input path is along a path in which the sum of the degrees of signal attenuation between successive wells, in which the respective detonators are located and along which the signal is relayed to the equipment control, has a minimum value.

[0017] Cada detonador tem um respectivo identificador exclusivo. Assim, cada caminho (de entrada e saída) é precisamente especificado pelos identificadores exclusivos dos detonadores associados e pela sequência ou ordem desses identificadores.[0017] Each detonator has a respective unique identifier. Thus, each path (input and output) is precisely specified by the unique identifiers of the associated detonators and the sequence or order of these identifiers.

[0018] Um objetivo no processo acima mencionado é permitir que um caminho de comunicação seja determinado, que está exclusivamente associado a um detonador particular, no qual a atenuação de um sinal para ou a partir desse detonador é minimizada. Se o corpo de rocha em que os poços são formados for essencialmente da mesma natureza (homogêneo), então esse caminho pode ter uma distância física mínima.[0018] An objective in the aforementioned process is to allow a communication path to be determined, which is exclusively associated with a particular detonator, in which the attenuation of a signal to or from that detonator is minimized. If the rock body in which the pits are formed is essentially of the same nature (homogeneous), then this path may have a minimal physical distance.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0019] A invenção é ainda descrita a título de exemplo com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma representação do diagrama em bloco de um detonador de acordo com a invenção; e a Figura 2 é uma vista bidimensional de uma pluralidade de detonadores que estão incluídos em um sistema de detonação que tem uma configuração de rede em malha, de acordo com a invenção.[0019] The invention is further described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a block diagram representation of a detonator according to the invention; and Figure 2 is a two-dimensional view of a plurality of detonators that are included in a blasting system having a mesh-network configuration, in accordance with the invention.

DESCRIPTION OF THE PREFERRED MODALITY

[0020] A Figura 1 dos desenhos anexos ilustra na forma de diagrama em bloco um detonador 10 de acordo com a invenção.[0020] Figure 1 of the accompanying drawings illustrates in block diagram form a detonator 10 according to the invention.

[0021] O detonador 10 inclui componentes de detonação 12, de elementos conhecidos, tais um iniciador, um explosivo primário e similares. Estes aspectos não são mostrados individualmente nem descritos neste documento, pois são conhecidos na técnica.[0021] The detonator 10 includes detonation components 12, of known elements, such as an initiator, a primary explosive and the like. These aspects are not shown individually or described in this document as they are known in the art.

[0022] O detonador 10 inclui ainda um temporizador 14, uma memória 16 na qual é armazenado um identificador único para o detonador, um processador 18, um transmissor 20 que é controlado pelo processador 18 e que emite um sinal através de uma antena helicoidal personalizada 22, um receptor 24 que está conectado ao processador 18 e que está adaptado para receber um sinal detectado por uma antena helicoidal personalizada 26 e um comparador 28.[0022] The detonator 10 further includes a timer 14, a memory 16 in which a unique identifier for the detonator is stored, a processor 18, a transmitter 20 which is controlled by the processor 18 and which outputs a signal through a custom helical antenna 22, a receiver 24 which is connected to the processor 18 and which is adapted to receive a signal detected by a custom helical antenna 26 and a comparator 28.

[0023] Uma bateria 30 é usada para alimentar os componentes eletrônicos no detonador e para fornecer energia ao iniciador para disparar o detonador quando necessário.[0023] A battery 30 is used to power the electronics in the detonator and to provide power to the initiator to fire the detonator when needed.

[0024] Em uso, o transmissor 20 produz um campo magnético que é transmitido pela antena 22. O campo magnético é modulado com informações emitidas pelo processador 18, a fim de transmitir informações do detonador. Da mesma forma, o receptor 26 está adaptado para decodificar um sinal de campo magnético modulado que é recebido pela antena 26 e para alimentar informações, derivadas do processo de desmodulação, para o processador 18. O receptor e o transmissor funcionam a uma frequência da ordem de 4 kHz.[0024] In use, the transmitter 20 produces a magnetic field that is transmitted by the antenna 22. The magnetic field is modulated with information emitted by the processor 18 in order to transmit information from the detonator. Likewise, receiver 26 is adapted to decode a modulated magnetic field signal that is received by antenna 26 and to feed information, derived from the demodulation process, to processor 18. Receiver and transmitter operate at a frequency of the order 4 kHz.

[0025] A Figura 2 ilustra um sistema de detonador 34 de acordo com a invenção que inclui uma pluralidade de poços 38 que são perfurados em um corpo de rocha em, pode-se dizer, um local subterrâneo. Os espaçamentos 40 entre os poços 38, a profundidade de cada poço e a posição de cada poço são determinados pela aplicação de princípios conhecidos que não são descritos neste documento. Cada poço 38 é carregado com uma composição explosiva 42 e é carregado com pelo menos um detonador 10 do tipo descrito em conexão com a Figura 1. Para facilitar a identificação, os detonadores são rotulados de A1 a A3, B1 a B3, C1 a C3, D1 a D3, E1 a E3 e F1 a F3.[0025] Figure 2 illustrates a detonator system 34 in accordance with the invention which includes a plurality of wells 38 which are drilled into a rock body at, so to speak, an underground location. The spacings 40 between the wells 38, the depth of each well and the position of each well are determined by applying known principles that are not described in this document. Each well 38 is loaded with an explosive composition 42 and is loaded with at least one detonator 10 of the type described in connection with Figure 1. For ease of identification, the detonators are labeled A1 to A3, B1 to B3, C1 to C3 , D1 to D3, E1 to E3 and F1 to F3.

[0026] O sistema de detonador 34 também inclui equipamento de controle 50 que é usado para estabelecer e medir parâmetros do sistema de detonação de acordo com técnicas operacionais e de segurança. O equipamento de controle 50 está adaptado para receber sinais dos vários detonadores e para transmitir sinais para os vários detonadores, conforme é descrito a seguir.[0026] The detonator system 34 also includes control equipment 50 that is used to establish and measure parameters of the detonation system in accordance with operational and safety techniques. Control equipment 50 is adapted to receive signals from the various detonators and to transmit signals to the various detonators, as described below.

[0027] O equipamento de controle 50 é conectado ao detonador A2, referido neste documento para facilidade de identificação como um detonador dissipador, por meio de uma ligação física 52, tal como fios condutores. Um sinal gerado pelo equipamento de controle 50 é transmitido através da ligação 52 para o detonador dissipador A2. A informação transportada por este sinal é extraída e essa informação é usada para modular um sinal magnético que é gerado pelo respectivo transmissor 20 no detonador A2. Um sinal magnético modulado de campo próximo resultante é então transmitido a partir da antena helicoidal 22 do detonador A2.[0027] The control equipment 50 is connected to the detonator A2, referred to in this document for ease of identification as a sink detonator, by means of a physical connection 52, such as lead wires. A signal generated by control equipment 50 is transmitted via connection 52 to dissipator detonator A2. The information carried by this signal is extracted and that information is used to modulate a magnetic signal that is generated by the respective transmitter 20 in detonator A2. A resulting near-field modulated magnetic signal is then transmitted from the helical antenna 22 of detonator A2.

[0028] Como é explicado a seguir, é possível que um sinal gerado no equipamento de controle 50 seja transmitido através da rede de malha para um detonador predeterminado particular e que um sinal seja retornado desse detonador para o equipamento de controle 50. Em cada caso, o sinal é retransmitido sequencialmente de um detonador para outro e é guiado para seu destino particular. No entanto, como a capacidade de energia de cada bateria 30 em cada detonador 10 é limitada, é importante que esta capacidade de transferência de sinal seja implementada de uma maneira eficiente em termos de energia.[0028] As explained below, it is possible that a signal generated in the control equipment 50 is transmitted through the mesh network to a particular predetermined detonator and that a signal is returned from that detonator to the control equipment 50. In each case , the signal is sequentially relayed from one detonator to another and is guided to its particular destination. However, as the power capacity of each battery 30 in each detonator 10 is limited, it is important that this signal transfer capability is implemented in an energy efficient manner.

[0029] Suponha que o detonador dissipador A2 transmita um sinal que é recebido por vários detonadores adjacentes. Na Figura 2, esses detonadores adjacentes são ilustrados pelo menos como os detonadores A1, B2 e A3. Referindo-se apenas ao detonador B2, este detonador contém informações, previamente carregadas em sua memória 16, que se baseiam em uma medição precisa da força de cada sinal que pode ser transmitido pelo transmissor 20 no detonador A2.[0029] Suppose the dissipating detonator A2 transmits a signal that is received by several adjacent detonators. In Figure 2, these adjacent detonators are illustrated at least as detonators A1, B2 and A3. Referring only to detonator B2, this detonator contains information, previously loaded into its memory 16, which is based on an accurate measurement of the strength of each signal that can be transmitted by transmitter 20 in detonator A2.

[0030] O sinal do detonador A2 é recebido pelo receptor 24 no detonador B2 e a força do sinal recebido é medida. O comparador 28 no detonador B2 compara a força do sinal recebido com a força do sinal transmitido – o último valor é, como indicado, conhecido a partir dos dados relevantes que são armazenados na memória 16 do detonador B2. Devido ao efeito atenuante do material rochoso entre os dois poços nos quais os detonadores A2 e B2 estão localizados, o sinal recebido tem uma força menor do que a força do sinal transmitido e, usando um algoritmo apropriado que é executado pelo processador 18 no detonador B2, uma medida do grau de atenuação da força do sinal é determinada. Se o corpo de rocha é essencialmente homogêneo, esta técnica também fornece uma medida da distância física entre os poços nos quais os detonadores A2 e B2 estão localizados.[0030] The signal from detonator A2 is received by receiver 24 in detonator B2 and the strength of the received signal is measured. The comparator 28 in detonator B2 compares the strength of the received signal with the strength of the transmitted signal - the last value is, as indicated, known from the relevant data which is stored in memory 16 of the detonator B2. Due to the attenuating effect of the rock material between the two wells in which detonators A2 and B2 are located, the received signal has a strength less than the strength of the transmitted signal and, using an appropriate algorithm that is executed by processor 18 in detonator B2 , a measure of the degree of attenuation of the signal strength is determined. If the rock body is essentially homogeneous, this technique also provides a measure of the physical distance between the wells in which detonators A2 and B2 are located.

[0031] Também é possível que a força do sinal transmitido seja dada por um valor contido no sinal transmitido.[0031] It is also possible that the strength of the transmitted signal is given by a value contained in the transmitted signal.

[0032] O sinal emitido pelo detonador A2 também é recebido pelos detonadores A1 e A3. Em cada caso, uma medição é determinada do grau de atenuação do sinal entre o poço do detonador A2 e o poço do respectivo detonador de recepção A1, A3.[0032] The signal emitted by detonator A2 is also received by detonators A1 and A3. In each case, a measurement is determined of the degree of attenuation of the signal between the detonator well A2 and the respective receiving detonator well A1, A3.

[0033] Incluído em cada sinal transmitido modulado está o identificador único do detonador relevante, retirado da memória 16.[0033] Included in each modulated transmitted signal is the unique identifier of the relevant detonator, taken from memory 16.

[0034] Cada detonador 10 que recebe um sinal, em seguida, transmite um sinal de resposta. Referindo-se novamente a título de exemplo somente ao detonador B2, os respectivos componentes no detonador B2 causam a geração de um sinal magnético modulado que é transmitido através da respectiva antena helicoidal 22. Esse sinal transmitido transporta informações que identificam o caminho sequencial do equipamento de controle 50 para o detonador A2 e para o detonador B2, e é recebido pelo menos pelos detonadores adjacentes C2, B3, A2 e B1. Em cada caso, um cálculo correspondente é feito da extensão da atenuação do sinal entre o poço de transmissão e o poço de recepção.[0034] Each detonator 10 that receives a signal then transmits a response signal. Referring again by way of example only to detonator B2, the respective components in detonator B2 cause the generation of a modulated magnetic signal which is transmitted through the respective helical antenna 22. This transmitted signal carries information that identifies the sequential path of the equipment. control 50 for detonator A2 and detonator B2, and is received by at least adjacent detonators C2, B3, A2 and B1. In each case, a corresponding calculation is made of the extent of signal attenuation between the transmit well and the receive well.

[0035] Suponha, referindo-se ao detonador B3 (novamente apenas a título de exemplo), que o detonador B3, em resposta ao sinal recebido, emite um sinal magnético modulado da natureza que foi descrita. Esse sinal é recebido pelo menos pelos detonadores adjacentes B2, C3 e A3.[0035] Suppose, referring to detonator B3 (again only by way of example), that detonator B3, in response to the received signal, emits a modulated magnetic signal of the nature just described. This signal is received by at least adjacent detonators B2, C3 and A3.

[0036] O processo continua desta maneira até que cada detonador tenha recebido um sinal correspondente que se originou a partir do equipamento de controle 50. Deve-se ter em mente que cada sinal transmitido viaja em três dimensões. No entanto, para fins explicativos neste documento, a propagação do sinal é descrita como ocorrendo em duas dimensões.[0036] The process continues in this way until each detonator has received a corresponding signal that originated from the control equipment 50. It should be kept in mind that each transmitted signal travels in three dimensions. However, for explanatory purposes in this document, signal propagation is described as occurring in two dimensions.

[0037] Posteriormente, um sinal contendo dados da respectiva medição da distância entre cada par adjacente de poços, juntamente com os identificadores dos respectivos detonadores, é propagado ao longo de vários caminhos através da rede de malha em direção ao detonador dissipador A2 que, por sua vez, transfere tal sinal para o equipamento de controle 50.[0037] Subsequently, a signal containing data from the respective measurement of the distance between each adjacent pair of wells, together with the identifiers of the respective detonators, is propagated along several paths through the mesh network towards the dissipator detonator A2 which, by in turn, transfers such a signal to the control equipment 50.

[0038] O equipamento de controle 50 é, então, capaz de estabelecer uma representação de computador da configuração que é mostrada na Figura 2, ou seja, dos vários poços e detonadores, das identidades dos detonadores e da extensão esperada da atenuação do sinal entre cada par adjacente de poços. Através do uso de software apropriado, o equipamento de controle 50 determina como um sinal que se destina a qualquer detonador particular 10, que é identificado exclusivamente por meio de seu número de identidade, pode ser enviado através da rede de malha de detonadores da maneira mais eficiente em termos de energia, ou seja, ao longo do caminho mais curto através do corpo de rocha, ou seja, o caminho que tem o menor grau de atenuação do sinal. Além disso, o processo acima mencionado permite que cada detonador estabeleça a identidade de cada detonador adjacente com o qual ele pode se comunicar de forma bidirecional.[0038] The control equipment 50 is then able to establish a computer representation of the configuration that is shown in Figure 2, that is, of the various wells and detonators, the identities of the detonators and the expected extent of signal attenuation between each adjacent pair of wells. Through the use of appropriate software, the control equipment 50 determines how a signal destined for any particular detonator 10, which is uniquely identified by means of its identity number, can be sent through the detonator mesh network in the most efficient manner. energy efficient, ie, along the shortest path through the rock body, ie, the path that has the least degree of signal attenuation. In addition, the aforementioned process allows each detonator to establish the identity of each adjacent detonator with which it can communicate bidirectionally.

[0039] É evidente que um sinal destinado a um determinado detonador deve transportar na sequência correta os identificadores exclusivos dos detonadores que se encontram no caminho de propagação do sinal - este é um requisito para cada sinal que vai para ou do detonador dissipador.[0039] It is evident that a signal destined for a given detonator must carry in the correct sequence the unique identifiers of the detonators that are in the signal propagation path - this is a requirement for each signal that goes to or from the dissipator detonator.

[0040] Uma vez que a informação de roteamento tenha sido estabelecida, é possível para o equipamento de controle 50 gerar uma mensagem que se destina a qualquer detonador específico, conforme identificado por seu número de identidade, e então transmitir uma mensagem de saída que se destina somente a esse detonador. Na direção de retorno, um detonador pode, por exemplo, após realizar testes de integridade e capacidade funcional, gerar e transmitir um sinal de entrada para o equipamento de controle 50. Em cada caso, o sinal segue um caminho predeterminado que é determinado principalmente pelas informações de roteamento referidas. O equipamento de controle 50 é então capaz de verificar a integridade de todo o sistema de detonação antes de iniciar um sinal de fogo.[0040] Once the routing information has been established, it is possible for the control equipment 50 to generate a message that is intended for any specific trigger, as identified by its identity number, and then transmit an outgoing message that is intended only for that detonator. In the return direction, a detonator can, for example, after performing integrity and functional capability tests, generate and transmit an input signal to the control equipment 50. In each case, the signal follows a predetermined path that is mainly determined by the referred routing information. Control equipment 50 is then capable of checking the integrity of the entire blasting system before initiating a fire signal.

[0041] A invenção torna possível o estabelecimento de uma de uma instalação de comunicação bidirecional eficiente, confiável e eficaz em termos de energia entre o equipamento de controle e cada detonador. Isso é alcançado sem o uso de uma antena primária de grande área do tipo referido no preâmbulo deste documento.[0041] The invention makes it possible to establish an efficient, reliable and energy-efficient two-way communication facility between the control equipment and each detonator. This is achieved without using a large-area primary antenna of the type referred to in the preamble to this document.

Claims

1. Detonator characterized by including a transmitter which, when activated, transmits a first signal at a known predetermined signal strength, a receiver which in operation receives said first signal from another detonator which is the same as said detonator and which is offset by a distance from said detonator, a comparator comparing the strength of the first transmitted signal to the strength of said first received signal, and a processor responsive to the comparator operable to provide a measure of the degree of attenuation of the first signal, as received.

2. Detonator according to claim 1, characterized in that the transmitter and the receiver are each adapted to operate at a frequency of less than 30 kHz.

Detonator according to claim 2, characterized in that said operating frequency is 4 kHz.

4. Detonator system, characterized in that it includes at least a first detonator that is located in a first well and that includes a first transmitter and a first receiver and a second detonator that is located in a second well and that includes a second transmitter and a second receiver, the first well being spaced from the second well, wherein the first transmitter is operable to transmit a first signal at a first signal strength and the second receiver is configured to receive the first signal, the second detonator including a processor for measuring the strength of the first received signal and to determine, at least from the difference between the strength of the first transmitted signal and the strength of the first received signal, a measure of the attenuation of the first signal as it travels from the first well to the second well. .

5. Detonation system, characterized by including control equipment and a plurality of detonators, each detonator including a respective transmitter and receiver and being adapted to communicate in a bidirectional manner with a restricted number of detonators in adjacent wells, wherein one signal from the control equipment is retransmitted in succession through the respective transmitters and receivers from at least some of the plurality of detonators along a plurality of output paths to the entire plurality of detonators and a signal from any detonator is retransmitted in succession by means of of the respective transmitters and receivers of at least some of the plurality of detonators along a respective input path to the control equipment.

A detonation system according to claim 5, characterized in that each output path is along a path in which the sum of the degrees of signal attenuation between successive wells, where the respective detonators are located and along the which signal is retransmitted, has a minimum value.

A detonation system according to claim 5 or 6, characterized in that each input path is along a path in which the sum of the degrees of signal attenuation between successive wells, in which the respective detonators are located and at the along which the signal is retransmitted to the control equipment, it has a minimum value.

A detonation system according to claim 5, characterized in that each detonator is a detonator as defined in claim 1 and includes a unique identifier.

9. Detonator system, characterized in that it includes a plurality of wells formed in a rock body and a plurality of detonators that are positioned in the respective wells, a method for determining a communication path between any two detonators, the method including the steps of transmit, from each of said plurality of detonators, a respective single signal of known signal strength, said single signal receiving at least in each detonator in each well that is adjacent to the well in which said transmit detonator is positioned, determine the degree of attenuation in the signal strength of each received signal, and determining said communication path between said two detonators as a path in which the sum of the degrees of attenuation between successive wells in which the respective detonators are positioned and the along which a signal is retransmitted, has a minimum value.