CN103115536A - 一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及爆破工程起爆控制技术领域，公开一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统及方法，具有起爆网络主机通过RS-485串行通信电缆与若干起爆网络从机依序串联连接；每个网络起爆从机与数码电子雷管群相连。所述方法通过操作起爆网络主机，对整个起爆网络从机进行故障检测、指令控制、信息查询和显示，每个起爆网络从机根据起爆网络主机指令，对连接的数码电子雷管群进行+24VDC供电和发送指令信息码，并进行相应的供电控制动作—充电和起爆及反馈相应的通信信息。本发明能够实现大型复杂爆破的可视化操作，提高了起爆安全系数，减少危险操作，降低环境污染，实现良好的经济、社会效益，尤其适合于高精度微差爆破场合的使用。

Description

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统及方法

技术领域

本发明涉及爆破工程起爆控制技术领域，尤其适用于大规模、高精度微差爆破场合的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统及方法。

背景技术

传统的大型爆破工程主要依靠电雷管起爆系统。爆破工程项目越大，雷管使用量越多；所需起爆电压越高，现场使用安全性越低。并且，一般电雷管只需要普通的电源即可引爆，容易被非法爆破者利用，不利于雷管使用的安全监管。

另外，在大型爆破工程中，由于现场地形复杂，为达到最佳的爆破效果，对爆破工艺控制严格，要求起爆系统具有极高的延时控制精度，能精确地控制整个工程爆破过程。

传统的雷管起爆系统不具备联网自检功能，现场检查工作量大而繁琐，容易形成雷管连接遗漏和错误，造成现场丢炮或哑炮，影响爆破工程进度和爆破作业的质量，且存在着较大的安全隐患。

数码电子雷管起爆系统使用专用起爆装置，起爆前对每一发电子雷管进行“数字安全认证”，以及“起爆授权认证”，并通过专门的信息系统将爆破现场的使用情况上传到相关监管部门。

发明内容

为解决现有大型电子雷管起爆网络系统存在的缺陷。本发明提供一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统及方法，具有起爆控制精度高，操作流程规范，操作界面直观可视，本发明安全程度高，便于复杂大型爆破工程现场的安全使用及安全监管。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，包括：起爆网络主机、起爆网络从机和电子雷管控制器，所述起爆网络主机通过RS-485串行通信电缆与第一起爆网络从机相连，第一起爆网络从机通过RS-485串行通信电缆分别与第n+1起爆网络从机、第n+2起爆网络从机……依序串联连接；其中，每个网络起爆从机与数码电子雷管群相连。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，所述起爆网络主机包括：中央控制处理模块、输入装置、输出装置、总线通讯控制模块，所述的中央控制处理模块的输入端口与北斗/GPS双模定位模块、操作控制模块、在线联网检测模块、电子雷管电压控制模块、主机供电模块相连；所述的中央控制处理模块的输出端口与人机交互的显示控制模块、故障报警模块相连；所述的中央控制处理模块的总线输入端通过信息采集上传模块与上位机相连；中央控制处理模块的总线输出端与安全认证控制模块、连接起爆网络从机的从机通信模块相连；其中1台起爆网络主机至少连接1～15个起爆网络从机。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，所述主机供电模块具有电源开关电路、充电器接口、电源指示灯及开关组成。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，所述在线联网检测模块具有网络检测按钮电路、故障检测按钮电路、起爆按钮电路组成。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，所述安全认证控制模块具有数码电子雷管身份识别模块电路组成。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，所述起爆网络从机包括：显控板、处理板，所述处理板由中央处理控制模块的第一输入端口通过RS-485通信接口模块与上一位从机相连；中央处理控制模块的第二输入端口通过电压转换模块与从机供电模块相连；中央处理控制模块总线第一端口通过RS232通讯接口模块与显控板上连接有显示控制模块相连；中央处理控制模块总线第二端口通过桥丝短路、断路检测模块与电子雷管群相连；其中桥丝短路、断路检测模块设置的RS-485通信接口通过RS-485串行通信电缆与下一位从机相连；其中每个起爆网络从机可连接1～200发电子雷管。

  一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，其步骤如下：

1）、建立起爆网络，由起爆网络主机通过RS-485串行通信电缆与串联的若干起爆网络从机相连建立，并设立起爆系统工作流程；

2）、通过起爆系统工作流程，操作起爆网络主机，对整个起爆网络进行故障检测、指令控制、信息查询和显示，即采用在线检测技术，对整个起爆网络从机在线检测、起爆网络故障检测和对电子雷管进行充电、起爆控制；并且有密码登陆、锂电池电压检测、远距离通信的功能，实现爆破现场的雷管布线网络的安全状态检测；

3）、每个起爆网络从机根据起爆网络主机指令，对连接的数码电子雷管群进行+24VDC供电和发送指令信息码；即对联网期间的延期序列设定和功能测试,读取和储存唯一的数码电子雷管识别码和必需的延期时间，根据起爆网络主机指令对数码电子雷管进行控制：包括充电、起爆、桥丝状态检测、读写产品ID号的信息；

4）、数码电子雷管群的每个电子雷管控制器根据起爆网络从机发来的指令，采用两线制双向无极性的复用方式进行相应的供电控制动作充电和起爆，及反馈相应的通信信息。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，所述起爆网络主机具有对起爆网络从机和电子雷管控制器进行动作控制，接收相应动作执行情况进行信息处理显示,有最高处理权；并且具有为安全保障设置的密码登陆屏障，必须输入正确密码才能登陆界面对起爆网络主机进行操作。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，所述起爆网络从机是整个起爆网络的中端控制仪器,上与起爆网络主机通过RS-485通信连接，下与准备起爆的电子雷管群连接,具有接收起爆网络主机发出的指令进行处理,对电子雷管进行控制和信息查询，并向起爆网络主机返回执行结果和相关信息,具有次高处理权；并且具有根据起爆网络主机发来的控制指令控制电子雷管控制器进行相应的动作：起爆储能电容充放电、起爆、桥丝状态检测、设置保存参数；具有单独对每个电子雷管写入延迟时间、查询延迟时间、设置和查询产品ID号、查询桥丝状态；实时检测电子雷管控制输出端口短路和断路故障并进行显示，有故障时不能对电子雷管进行操作；实时检测自身锂亚电池电压，出现欠压时进行告警。 

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，所述起爆系统工作流程，包括： 

系统现场操作流程，其具体步骤如下：

1）根据现场爆破要求，通过起爆网络从机对每一个电子雷管进行延迟时间设置，设置范围：0～10000ms，步距1ms，根据反馈查看是否设置完成；电子雷管全部设置完成后，进行现场起爆网络布线；

2) 给起爆网络主机和所有起爆网络从机加电，登录起爆网络主机界面后查看是否欠压故障；

3）按下在线检测按钮，检测所有在线起爆网络从机是否在线，当不在线，检查该起爆网络从机网络连接是否正常，进行人工检查排除，全部正常后进行下步操作；

4）按下故障检测按钮，查看每个起爆网络从机是否存在故障：输出短路、输出断路、欠压等。若存在故障，进行手工纠正；当有故障情况下起爆按钮无效，无法进行起爆操作，全部正常后进行下步操作；

5）按下起爆按钮，输入正确授权后，通知起爆网络从机给所有电子雷管充电，充电完成后发出起爆指令，电子雷管根据设定的时间进行延时起爆；起爆完成1分钟后，进行爆破后处理。

系统起爆运行流程，其具体步骤如下：

1）通过操作起爆网络从机或专用设备对每一个待爆电子雷管设置延迟时间，所有电子雷管并行连接；

2）通过操作起爆网络主机对网络连接的起爆网络从机及地址编号进行查询,即在线检测，检测到在线的起爆网络从机编号点亮相应的指示灯和进行液晶显示，查看检测结果是否与人工实际连接的从机数量及设定地址有误,对于有故障的起爆网络从机,再进行人工检查与纠正；

3）起爆网络主机对各起爆网络从机进行内部故障查询，如出现故障起爆网络从机欠压、输出短路、输出短路、起爆网络主机欠压等信息，起爆网络主机通过显示告警，操作人员根据告警显示信息，检查相应的整个起爆网络相应的故障点，及时快速排除故障，故障排除后，重新从在线检测开始操作；

4）当整个网络无错误地完成上述操作后, 按下起爆按钮，输入起爆授权密码按下确定键，所有起爆网络从机给连接的电子雷管发出充电指令及授权，授权正确启动充电过程定时,起爆网络主机显示20s起爆倒计时，当计时充电时间到，向电子雷管发出起爆命令，各电子雷管按各自设定时间延时，延时时间到，发出起爆动作；

5）起爆动作完成后，电子雷管给起爆储能电容放电，当起爆电容充完电而没接收到起爆指令，也给起爆电容储能放电，确保电子雷管事后现场处理安全。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

为满足大型复杂爆破工程需求，本发明的数码雷管起爆系统具有专门的通讯接口，可与计算机直接连接，将爆破现场使用数码雷管的“数字身份证”ID号、安装位置、连接状态、授权状况等信息，结合现场爆破工程施工图，通过专用开发的软件，直观的在屏幕上显示。并可实现现场在线编程，在线授权，在线检测，在线定位等功能，实现了大型复杂爆破的可视化操作，是实现大型爆破作业网络化设计的最佳爆破装备器材。

本发明采用电子化、信息化、网络化控制技术，研究开发先进的电子延时控制技术及信息化、网络化、智能化的起爆控制系统，利用精确定时的电子芯片取代传统延期药，提高雷管的本质安全化程度和延时控制精度，整个起爆控制系统具有良好的网络操控性和安全性，提高起爆安全系数，减少危险操作，降低环境污染，实现良好的经济、社会效益，尤其适合于高精度微差爆破场合的使用。

通过北斗和GPS模块实现双模定位，精确定位爆破施工位置；通过“数字安全认证”，以及“起爆授权认证”，以及专门的信息系统将爆破现场的使用情况上传到相关监管部门，实现爆破现场的安全监管。通过高精度数码电子雷管起爆系统实现爆破现场在线编程，在线授权，在线检测，在线定位等功能，实现了大型复杂爆破的安全化、可视化操作。

附图说明

图1：大型起爆系统总体结构框图；

图2：起爆网络主机组成框图；

图3：起爆网络从机组成框图；

图4：起爆系统工作流程图；

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统包括：起爆网络主机、起爆网络从机和电子雷管控制器，所述起爆网络主机通过RS-485串行通信电缆与第一起爆网络从机相连，第一起爆网络从机通过RS-485串行通信电缆分别与第n+1起爆网络从机、第n+2起爆网络从机……依序串联连接；其中，每个网络起爆从机与数码电子雷管群相连。

所述起爆网络主机包括：中央控制处理模块、输入装置、输出装置、总线通讯控制模块，所述的中央控制处理模块的输入端口与北斗/GPS双模定位模块、操作控制模块、在线联网检测模块、电子雷管电压控制模块、主机供电模块相连；所述的中央控制处理模块的输出端口与人机交互的显示控制模块、故障报警模块相连；所述的中央控制处理模块的总线输入端通过信息采集上传模块与上位机相连；中央控制处理模块的总线输出端与安全认证控制模块、连接起爆网络从机的从机通信模块相连。

所述主机供电模块具有电源开关电路、充电器接口、电源指示灯及开关组成。

所述在线联网检测模块具有网络检测按钮电路、故障检测按钮电路、起爆按钮电路组成。

所述安全认证控制模块具有数码电子雷管身份识别模块电路组成。

所述起爆网络从机包括：显控板、处理板，所述处理板由中央处理控制模块的第一输入端口通过RS-485通信接口模块与上一位从机相连；中央处理控制模块的第二输入端口通过电压转换模块与从机供电模块相连；中央处理控制模块总线第一端口通过RS232通讯接口模块与显控板上连接有显示控制模块相连；中央处理控制模块总线第二端口通过桥丝短路、断路检测模块与电子雷管群相连；其中桥丝短路、断路检测模块设置的RS-485通信接口通过RS-485串行通信电缆与下一位从机相连。

    所述数码电子雷管是一种可以随意设定，并准确实现延期发火时间的新型电雷管。采用精准的电子延时技术取代传统延时方法，解决传统方法延时时间分散性和使用中的不确定性；雷管延时时间可预编程，也可以在线编程；引入了抗静电和射频干扰，抑制杂散电流、电子隔离等多项安全电路设计，解决外部环境对雷管安全的影响；并借助内置储能元件，减少起爆过程中“断线”等突发事故对网络的影响，保证了电子雷管使用安全性；采用“数据安全认证”技术，利用专用设备写入ID号进行内部存储，便于管理部门进行管理，追踪雷管来源。

一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，其步骤如下：

1、建立起爆网络，由起爆网络主机通过RS-485串行通信电缆与串联的若干起爆网络从机相连建立；

2、通过操作起爆网络主机，对整个起爆网络进行故障检测、指令控制、信息查询和显示，即采用在线检测技术，对整个起爆网络从机在线检测、起爆网络故障检测和对电子雷管进行充电、起爆控制；并且有密码登陆、锂电池电压检测、远距离通信的功能，实现爆破现场的雷管布线网络的安全状态检测；

3、每个起爆网络从机根据起爆网络主机指令，对连接的数码电子雷管群进行+24VDC供电和发送指令信息码；即对联网期间的延期序列设定和功能测试,读取和储存唯一的数码电子雷管识别码和必需的延期时间，根据起爆网络主机指令对数码电子雷管进行控制：包括充电、起爆、桥丝状态检测、读写产品ID号的信息；

4、数码电子雷管群的每个电子雷管控制器根据起爆网络从机发来的指令，采用两线制双向无极性的复用方式进行相应的供电控制动作充电和起爆，及和反馈相应的通信信息。

所述起爆网络至少包括1台起爆网络主机，1～15个起爆网络从机，其中每个起爆网络从机可连接1～200发电子雷管。

所述起爆网络主机具有对起爆网络从机和电子雷管控制器进行动作控制，接收相应动作执行情况进行信息处理显示,有最高处理权；并且具有为安全保障设置的密码登陆屏障，必须输入正确密码才能登陆界面对起爆网络主机进行操作。

所述起爆网络从机是整个起爆网络的中端控制仪器,上与起爆网络主机通过RS-485通信连接，下与准备起爆的电子雷管群连接,具有接收起爆网络主机发出的指令进行处理,对电子雷管进行控制和信息查询，并向起爆网络主机返回执行结果和相关信息,具有次高处理权；并且具有根据起爆网络主机发来的控制指令控制电子雷管控制器进行相应的动作：起爆储能电容充放电、起爆、桥丝状态检测、设置保存参数；具有单独对每个电子雷管写入延迟时间、查询延迟时间、设置和查询产品ID号、查询桥丝状态；实时检测电子雷管控制输出端口短路和断路故障并进行显示，有故障时不能对电子雷管进行操作；实时检测自身锂亚电池电压，出现欠压时进行告警。

所述起爆系统工作流程，其步骤如下：

1）通过操作起爆网络从机或专用设备对每一个待爆电子雷管设置延迟时间，所有电子雷管并行连接；

2）通过操作起爆网络主机对网络连接的起爆网络从机及地址编号进行查询,即在线检测，检测到在线的起爆网络从机编号点亮相应的指示灯和进行液晶显示，查看检测结果是否与人工实际连接的从机数量及设定地址有误,对于有故障的起爆网络从机,再进行人工检查与纠正；

3）起爆网络主机对各起爆网络从机进行内部故障查询，如出现故障起爆网络从机欠压、输出短路、输出短路、起爆网络主机欠压等信息，起爆网络主机通过显示告警，操作人员根据告警显示信息，检查相应的整个起爆网络相应的故障点，及时快速排除故障，故障排除后，重新从在线检测开始操作；

4）当整个网络无错误地完成上述操作后, 按下起爆按钮，输入起爆授权密码按下确定键，所有起爆网络从机给连接的电子雷管发出充电指令及授权，授权正确启动充电过程定时,起爆网络主机显示20s起爆倒计时，当计时充电时间到，向电子雷管发出起爆命令，各电子雷管按各自设定时间延时，延时时间到，发出起爆动作；

5）起爆动作完成后，电子雷管给起爆储能电容放电，当起爆电容充完电而没接收到起爆指令，也给起爆电容储能放电，确保电子雷管事后现场处理安全。

所述起爆网络主机组成由可充电锂亚电池、电源处理模块、操作面板、通信接口模块、处理模块、显示模块等部分组成。充电锂亚电池为系统提供能量；电源模块产生系统所需的所有直流电源；

操作面板上具有对起爆系统进行操作的电源开关、在线检测按钮、故障检测按钮、起爆按钮、查询各从机信息上下按键等；操作密码是为安全保障设置的一个屏障，必须输入正确密码才能进入界面操作；通信接口模块实现起爆网络主机与各起爆网络从机之间RS-485通信；处理模块是本系统核心，实现数据处理、输入采样、输出控制等功能；显示模块部分采用液晶显示模块用来直观显示在线从机信息、主机与从机故障查询信息、以及电子雷管起爆信息等。

操作面板上设置有：液晶显示屏，键盘、电源开关及指示灯、充电接口，在线从机指示灯，按钮区域，包括在线检测、故障检测、起爆3个按钮；串行通讯RS485调试接口；串行通讯RS485连接起爆网络从机接口； 

其中液晶显示屏，显示操作内容和电子雷管起爆控制信息；其中充电接口为，当液晶屏显示“欠压故障”告警时需充电；其中在线从机指示灯，为24个LED指示灯，当亮时，表示从机在线，灭时，表示从机未连接。

北斗/GPS定位模块由EM9160L嵌入式工控模块、北斗2卫星导航模块、一个RS232接口、GPRS模块等组成。北斗2卫星导航模块采用北京东方联星科技有限公司的CC50-BG卫星导航模块，该模块是一款小体积，多系统，高灵敏度，低功耗，易集成的模块产品，可以实现机动载体的实时高精度三维定位、三维测速、精确授时等功能。同时支持BD2 B1和GPS L1两个频点，并行双32通道；GPRS模块选择广东致远电子的ZWG-28DP，接口方式采用RS232串口。

安全认证管理模块指纹识别模块（TTL）、串口针孔摄像头模组（TTL）、2.4GHz的Zigbee无线模块等组成。BD2卫星导航模块用于接收起爆网络主机的位置信息，以便于对起爆网络主机进行定位监控，防止非法操作。起爆网络主机通过RS485或2.4GHZ的Zigbee无线模块与起爆网络从机进行数据传输，并通过GPRS模块发送与接收电子雷管起爆数据信息。

起爆网络主机对起爆网络从机和电子雷管发布动作控制和接收其动作执行情况信息处理 ,有最高处理权, 每套起爆系统有 1台主机。

所述通讯接口设计，起爆网络主机和起爆网络从机之间通过RS-485半双工通信模式，实现双向通信，采用直流电源与串行通信复用方式，实现起爆网络从机与电子雷管之间两线制无极性双向通信。

起爆网络主机的单片机选取，根据起爆网络主机的设计要求，以及满足可靠性、高速处理的性能要求情况下。在微处理器的选择上采用美国微芯公司的80脚的dsPIC30F6010A数字信号处理芯片，其中UART模块具有全双工8 位或9 位数据通信；支持仅在地址检测（第9位= 1）时中断；独立的发送和接收中断；用于诊断支持的环回模式。可以有效保证主机网络通信和主机与从机RS485通信的可靠性和安全性。

RS485通讯接口芯片的选择，根据设计的技术指标要求，起爆网络主机与起爆网络从机最远通信距离：1200m。所以，在保证通信可靠、误码率低、低功耗的性能要求下，选用MAXIM公司的MAX1480B。可减小由于不恰当的电缆终端匹配所引起的反射，允许以高达250kbps的数据速率进行无误码数据传输。

     LCD液晶显示模块的选取，本设计采用320*240白底黑字液晶显示模块，分辨率高，室外操作清晰度较好。背光可关闭，可有效降低功耗。显示控制模块，它的处理操作面板按键信号并控制显示模块显示设定的延迟时间参数，通过232串口与处理板数据交互。继电器选用欧姆龙公司的单刀双掷型G6E-134P-5V，触电最大电流为3A（直流30V），能够满足起爆从机设计指标最多可管理200发雷管的要求。

其中键盘区域，共16个按键，包括“0”到“9”十个数字键，“确认”键，“清除”键，“←”键，“→”键，“↑”键，“↓”键。“↑”键用于界面向上翻页，“↓”键用于界面向下翻页；“←”键用于液晶界面的向左选择菜单，“→”键用于液晶界面的向右选择菜单；

1）键盘扫描模块

 CH451S是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片。CH451S内置RC振荡电路，可以动态驱动8位数码管或者64位LED，具有BCD译码、闪烁、移位等功能；同时还可以进行64 键的键盘扫描；CH451S通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据；并且提供上电复位和看门狗等监控功能。

2）键盘显示控制模块

   此单片机只需使用CH451S键盘数据的读取，通过单片机控制液晶屏的显示，并通过232串口通控制板通信，选用MICROCHIP公司的中档位单片dsPIC30F4013，满足技术要求。 

起爆系统现场操作流程：

1）根据现场爆破要求，通过起爆网络从机或专用设备对每一个电子雷管进行延迟时间设置，设置范围：0～10000ms，步距1ms，根据反馈查看是否设置完成。电子雷管全部设置完成后，进行现场起爆网络布线；

2) 给起爆网络主机和所有起爆网络从机加电，登录起爆网络主机界面后查看是否欠压故障；

3）按下在线检测按钮，检测所有在线起爆网络从机是否在线，如不在线，检查该起爆网络从机网络连接是否正常，进行人工检查排除，全部正常后进行下步操作；

4）按下故障检测按钮，查看每个起爆网络从机是否存在故障：输出短路、输出断路、欠压等。若存在故障，进行手工纠正。如有故障情况下起爆按钮无效，无法进行起爆操作。全部正常后进行下步操作；

5）按下起爆按钮，输入正确授权后，通知起爆网络从机给所有电子雷管充电，充电完成后发出起爆指令，电子雷管根据设定的时间进行延时起爆。起爆完成1分钟后，进行爆破后处理。

所述起爆网络主机功能：

a）具备两个RS-485通信接口，采用半双工通信模式，一路对整个系统进行控制检测，一路可与计算机连接进行调试和数据监控；

b） 对整个系统进行起爆网络从机在线检测；

c） 查询读取每个起爆网络从机故障、电池电压；

d） 起爆时必须输入授权密码才能进行下步动作；

e） 向所有起爆网络从机广播发送电子雷管控制器充电、起爆指令；起爆倒计时显示；

f） 通过按键操作和液晶显示模块显示具备简单的人机交互能力，所有信息汉化显示。

所述起爆网络主机操作工作流程：当到在线检测按钮按下时，主机向1～15号从机逐个发送在线检测查询指令，检测哪个从机在线；主机根据从机返回的状态标志，点亮相应的从机在线指示灯，并在液晶显示屏上显示在线从机；当在线检测完成后，才能操作故障检测按钮，当故障检测按钮按下时，主机向1～15号从机逐个发送故障检测查询指令，根据每个从机返回的故障状态，判断从机是否存在故障，把相应从机存在的故障信息显示在液晶显示屏上；当在线检测和故障检测完成后，并且主机和从机不存在故障时，才能操作起爆按钮，当起爆按钮按下后，进入电子雷管起爆授权设置界面，当起爆授权设置合法后，主机向所有从机发送10位起爆授权，设置成功后，主机向所有从机发送雷管充电指令，主机延时20秒后向所有从机发送起爆指令，结束本次操作。当需要再次进行起爆时必须重新按顺序完成上述操作。

所述起爆网络从机主要有可充电锂电池，电源处理模块、通信接口模块、操作面板、处理模块、显示模块、地址设置模块等组成。从安装角度考虑设计两块电路板结合金属按键和液晶显示模块实现起爆网络从机所有功能，起爆系统组成功能框图见图。

  a）具有RS-485通信接口，具备与起爆网络主机RS-485双向通信功能；

b）接收起爆网络主机指令进行处理判断，返回相应的信息和执行相应的控制动作；

c） 相应信息在液晶显示模块上汉字显示；

d）与电子雷管控制器双向串行通信，根据起爆网络主机指令控制电子雷管控制器充电、起爆动作，向电子雷管控制器读写产品ID号和延时时间；

e） 通过按键操作和液晶显示模块显示，具备简单人机交互能力；

f） 具有控制电子雷管控制器输出端口短路、断路检测、锂亚电池电压检测、电源欠压告警等功能。

所述起爆网络从机操作工作流程：系统供电部分由可充电锂电池构成，通过电源处理模块产生控制电路板用的所有直流电源；操作面板包括延时设置按键输入、电源开关组成，按键输入开关由0～9、清除、确认一共12个按键组成；显示模块用来直观显示用户输入的延时时间及当前状态；处理模块是系统核心部分，处理起爆总机发来的指令，控制继电器给电子雷管供电及发送指令信息码，向起爆网络总机反馈该从机信息，处理操作面板按键信号并控制显示模块显示设定的延迟时间参数，实施采样锂电池电压，一旦欠压，发出欠压告警信息，通过继电器向电子雷管发出供电和信息码指令。通信接口模块接收起爆网络总机送来的RS485信号，并把系统相关信息转换成RS485信号反馈至起爆网络总机，该部分内嵌抗干扰隔离电路，可抗静电15kv，抗射频，抗杂散电流；地址设置模块设置该起爆网络从机通信地址：1~15。其中电源的选取，为了保证起爆网络主机能够连续工作不小于10小时，特选用24VDC/4.8A可充电锂电池，经处理板5V电源模块稳压给整个起爆主机系统供电。面板上有充电适配器接口给锂电池充电。

从机操作面板具有：键盘区域、液晶显示、电缆接口和开关，

其中键盘区域，共16个按键，包括“0”到“9”十个数字键，“确认”键，“清除”键，“←”键，“→”键，“↑”键，“↓”键。“↑”键用于界面向上翻页，“↓”键用于界面向下翻页。“←”键用于打开背光，“→”键用于关闭背光；其中液晶显示，当液晶显示屏出现“电池电压低”告警时通过充电接口充电； 其中数码电子雷管接口，为4芯孔式插座，连接电子雷管群；其中起爆网络从机号设置接口，为10芯孔式插座，从机的号码从1～15 ，在液晶屏上显示，不在此范围的从机号码，主机不予识别；其中一个串行通讯RS485接口，用于连接下一个起爆网络从机；另一个串行通讯RS485接口，连接起爆网络主机或上一个起爆网络从机。

Claims (10)

1.一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，其特征在于：包括：起爆网络主机、起爆网络从机和电子雷管控制器，所述起爆网络主机通过RS-485串行通信电缆与第一起爆网络从机相连，第一起爆网络从机通过RS-485串行通信电缆分别与第n+1起爆网络从机、第n+2起爆网络从机……依序串联连接；其中，每个网络起爆从机与数码电子雷管群相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，其特征在于：所述起爆网络主机包括：中央控制处理模块、输入装置、输出装置、总线通讯控制模块，所述的中央控制处理模块的输入端口与北斗/GPS双模定位模块、操作控制模块、在线联网检测模块、电子雷管电压控制模块、主机供电模块相连；所述的中央控制处理模块的输出端口与人机交互的显示控制模块、故障报警模块相连；所述的中央控制处理模块的总线输入端通过信息采集上传模块与上位机相连；中央控制处理模块的总线输出端与安全认证控制模块、连接起爆网络从机的从机通信模块相连；其中1台起爆网络主机至少连接1～15个起爆网络从机。

3.根据权利要求1所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，其特征在于：所述主机供电模块具有电源开关电路、充电器接口、电源指示灯及开关组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，其特征在于：所述在线联网检测模块具有网络检测按钮电路、故障检测按钮电路、起爆按钮电路组成。

5.根据权利要求1所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，其特征在于：所述安全认证控制模块具有数码电子雷管身份识别模块电路组成。

6.根据权利要求1所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆系统，其特征在于：所述起爆网络从机包括：显控板、处理板，所述处理板由中央处理控制模块的第一输入端口通过RS-485通信接口模块与上一位从机相连；中央处理控制模块的第二输入端口通过电压转换模块与从机供电模块相连；中央处理控制模块总线第一端口通过RS232通讯接口模块与显控板上连接有显示控制模块相连；中央处理控制模块总线第二端口通过桥丝短路、断路检测模块与电子雷管群相连；其中桥丝短路、断路检测模块设置的RS-485通信接口通过RS-485串行通信电缆与下一位从机相连；其中每个起爆网络从机可连接1～200发电子雷管。

7.   根据权利要求1所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，其特征在于：其步骤如下：

1）、建立起爆网络，由起爆网络主机通过RS-485串行通信电缆与串联的若干起爆网络从机相连建立，并设立起爆系统工作流程；

2）、通过起爆系统工作流程，操作起爆网络主机，对整个起爆网络进行故障检测、指令控制、信息查询和显示，即采用在线检测技术，对整个起爆网络从机在线检测、起爆网络故障检测和对电子雷管进行充电、起爆控制；并且有密码登陆、锂电池电压检测、远距离通信的功能，实现爆破现场的雷管布线网络的安全状态检测；

3）、每个起爆网络从机根据起爆网络主机指令，对连接的数码电子雷管群进行+24VDC供电和发送指令信息码；即对联网期间的延期序列设定和功能测试,读取和储存唯一的数码电子雷管识别码和必需的延期时间，根据起爆网络主机指令对数码电子雷管进行控制：包括充电、起爆、桥丝状态检测、读写产品ID号的信息；

4）、数码电子雷管群的每个电子雷管控制器根据起爆网络从机发来的指令，采用两线制双向无极性的复用方式进行相应的供电控制动作充电和起爆，及反馈相应的通信信息。

8.根据权利要求7所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，其特征在于：所述起爆网络主机具有对起爆网络从机和电子雷管控制器进行动作控制，接收相应动作执行情况进行信息处理显示,有最高处理权；并且具有为安全保障设置的密码登陆屏障，必须输入正确密码才能登陆界面对起爆网络主机进行操作。

9.根据权利要求7所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，其特征在于：所述起爆网络从机是整个起爆网络的中端控制仪器,上与起爆网络主机通过RS-485通信连接，下与准备起爆的电子雷管群连接,具有接收起爆网络主机发出的指令进行处理,对电子雷管进行控制和信息查询，并向起爆网络主机返回执行结果和相关信息,具有次高处理权；并且具有根据起爆网络主机发来的控制指令控制电子雷管控制器进行相应的动作：起爆储能电容充放电、起爆、桥丝状态检测、设置保存参数；具有单独对每个电子雷管写入延迟时间、查询延迟时间、设置和查询产品ID号、查询桥丝状态；实时检测电子雷管控制输出端口短路和断路故障并进行显示，有故障时不能对电子雷管进行操作；实时检测自身锂亚电池电压，出现欠压时进行告警。

10.根据权利要求7所述的一种用于工程爆破的数码电子雷管大型起爆方法，所述起爆系统工作流程，包括：系统现场操作流程、系统起爆运行流程，

系统现场操作流程，其具体步骤如下：

1）根据现场爆破要求，通过起爆网络从机对每一个电子雷管进行延迟时间设置，设置范围：0～10000ms，步距1ms，根据反馈查看是否设置完成；电子雷管全部设置完成后，进行现场起爆网络布线；

2) 给起爆网络主机和所有起爆网络从机加电，登录起爆网络主机界面后查看是否欠压故障；

3）按下在线检测按钮，检测所有在线起爆网络从机是否在线，当不在线，检查该起爆网络从机网络连接是否正常，进行人工检查排除，全部正常后进行下步操作；

4）按下故障检测按钮，查看每个起爆网络从机是否存在故障：输出短路、输出断路、欠压等；

 若存在故障，进行手工纠正；当有故障情况下起爆按钮无效，无法进行起爆操作，全部正常后进行下步操作；

5）按下起爆按钮，输入正确授权后，通知起爆网络从机给所有电子雷管充电，充电完成后发出起爆指令，电子雷管根据设定的时间进行延时起爆；起爆完成1分钟后，进行爆破后处理；

系统起爆运行流程，其具体步骤如下：

1）通过操作起爆网络从机或专用设备对每一个待爆电子雷管设置延迟时间，所有电子雷管并行连接；

2）通过操作起爆网络主机对网络连接的起爆网络从机及地址编号进行查询,即在线检测，检测到在线的起爆网络从机编号点亮相应的指示灯和进行液晶显示，查看检测结果是否与人工实际连接的从机数量及设定地址有误,对于有故障的起爆网络从机,再进行人工检查与纠正；

3）起爆网络主机对各起爆网络从机进行内部故障查询，如出现故障起爆网络从机欠压、输出短路、输出短路、起爆网络主机欠压等信息，起爆网络主机通过显示告警，操作人员根据告警显示信息，检查相应的整个起爆网络相应的故障点，及时快速排除故障，故障排除后，重新从在线检测开始操作；

4）当整个网络无错误地完成上述操作后, 按下起爆按钮，输入起爆授权密码按下确定键，所有起爆网络从机给连接的电子雷管发出充电指令及授权，授权正确启动充电过程定时,起爆网络主机显示20s起爆倒计时，当计时充电时间到，向电子雷管发出起爆命令，各电子雷管按各自设定时间延时，延时时间到，发出起爆动作；

5）起爆动作完成后，电子雷管给起爆储能电容放电，当起爆电容充完电而没接收到起爆指令，也给起爆电容储能放电，确保电子雷管事后现场处理安全。

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