CN103217081B - 煤矿许用的智能起爆器和智能起爆方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种煤矿许用的智能起爆器和智能起爆方法。其中的煤矿许用的智能起爆器包括微处理器、定位模块、通信模块、煤尘瓦斯探测器和起爆模块。采用本发明的煤矿许用的智能起爆器和起爆方法，能够对散装炸药、包装炸药、起爆器材和资质信息进行监控，只有在符合爆破条件时，由远程监控中心发出起爆许可信息，才允许起爆。能够有效防止不合理、不合法爆破的发生，对维护社会的安全稳定起到了积极的作用，实现对爆炸物品的全生命周期的监管。
Description
技术领域
本申请涉及民用爆炸物品监管领域，特别涉及一种煤矿许用的智能起爆器和智能起爆方法。
背景技术
炸药是一种能在极短时间内剧烈燃烧(即爆炸)的物质，能在一定的外界能量的作用下，由自身能量发生爆炸。一般情况下，炸药的化学及物理性质稳定，但不论环境是否密封，药量多少，甚至在外界零供氧的情况下，只要有较强的能量(起爆药提供)激发，炸药就会对外界进行稳定的爆轰式作功。炸药爆炸时，能释放出大量的热能并产生高温高压气体，对周围物质起破坏、抛掷、压缩等作用。正是由于炸药的这些特性，一旦其非正常起爆或流入社会，将严重地危害社会的安全稳定，并对国家、人民的财产安全形成极大的威胁。因此，对爆炸物品的监控是非常必要也是非常重要的。
炸药按照包装形式一般分为两大类：包装炸药和散装炸药，其中包装炸药较为常见，包括各种规格的卷装、袋装、箱装。而散装炸药，是指完全依靠现场装填设备进行装药的炸药。目前的散装炸药分为散装乳化炸药和散装多孔粒状铵油炸药或两种的组合。其本身没有固定的包装规格和包装数量。散装炸药的爆破，除了需要散装炸药本身之外，还需要起爆器材(包括起爆弹和雷管)对其进行引爆。
爆炸物品通常包括炸药和起爆器材。其中，起爆器材除了包括起爆弹和起爆雷管之外，还包括石油领域使用的石油射孔弹、地质勘探领域使用的震源药柱等。其中的起爆雷管包括电雷管、导爆管雷管、数码电子雷管等。
在爆破作业中，往往会同时用到散装炸药、包装炸药和起爆器材，或不采用散装炸药而全部采用包装炸药。而现有技术中，仅能针对爆炸物品生产、运输、仓储、发放中的主要环节进行监管，对散装炸药的使用过程以及包装炸药、起爆器材的使用过程监管力度远远不够。而炸药的使用场所在爆破现场，爆破现场作业面多、作业面复杂、操作人员素质高低不一、交通不便、爆破作业单位的管控水平不一，仅仅依靠人来进行监管非常困难也难以实现。一旦炸药在爆破现场被窃取或者丢失，工作人员难于察觉和考证，流入社会后，将造成难以估量的后果。
另外，当在煤矿中进行爆破作业时，还需要考虑爆破现场煤尘和瓦斯的浓度。如果煤尘和/或瓦斯的浓度过高，起爆时，和可能产生连带的瓦斯爆炸，进而造成财产损失甚至人员伤亡。在煤矿开采过程中，有相当数量的瓦斯煤尘爆炸事故是由于爆破引起的瓦斯煤尘爆炸。
发明内容
本发明的目的，就是针对爆炸物品在使用过程中缺乏监管的现状，设计一种煤矿许用的智能起爆器和起爆方法，只有现场装药符合爆破设计，才能由远程监控中心授权执行起爆命令。另外，当爆破现场的煤尘和/或瓦斯浓度超标时，也不能执行起爆。从而有效避免不合理、不合法爆破的发生。
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
根据本发明的一个方面，一种煤矿许用的智能起爆器，包括微处理器、定位模块、通信模块、煤尘瓦斯探测器、起爆模块和通信阻断模块；
所述微处理器接收外部传输来的散装炸药的使用量、装填时间和装填地点信息，包装炸药的身份信息以及起爆器材的身份信息，并将接收到的信息发送到所述通信模块；
所述定位模块用于采集智能起爆器的使用地点信息并发送到所述通信模块；
所述通信模块用于将所述微处理器接收到的信息和所述定位模块采集的信息传输到远程监控中心，并接收来自所述远程监控中心的起爆许可信息或起爆阻止信息；
所述煤尘瓦斯探测器检测煤尘和/或瓦斯的浓度，并将检测得到的煤尘和/或瓦斯的浓度传输至所述微处理器；
所述微处理器比较所述煤尘和/或瓦斯的浓度与预设值，并在所述煤尘和/或瓦斯的浓度超过预设值时，将起爆阻止信息发送至起爆模块；
所述起爆模块接收所述通信模块和所述微处理器发送的信息，当接收到的信息只有起爆许可信息且无起爆阻止信息时，所述起爆模块对起爆器材执行起爆操作；
所述通信阻断模块用以在煤矿许用的智能起爆器对起爆器材进行起爆操作时，阻断除起爆器材与煤矿许用的智能起爆器的通信连接之外的所有通信连接。
根据本发明的另一方面，一种起爆方法，包括：
步骤一：微处理器接收外部传输来的散装炸药的使用量、装填时间和装填地点信息，包装炸药的身份信息以及起爆器材的身份信息，并将接收到的信息发送到所述通信模块；
步骤二：定位模块用于采集智能起爆器的使用地点信息并发送到所述通信模块；
步骤三：通信模块用于将所述微处理器接收到的信息和所述定位模块采集的信息传输到远程监控中心，并接收来自所述远程监控中心的起爆许可信息或起爆阻止信息；
步骤四：煤尘瓦斯探测器检测煤尘和/或瓦斯的浓度，并将检测得到的煤尘和/或瓦斯的浓度传输至微处理器；
步骤五：微处理器比较所述煤尘和/或瓦斯的浓度与预设值，并在所述煤尘和/或瓦斯的浓度超过预设值时，将起爆阻止信息发送至起爆模块；
步骤六：起爆模块接收所述通信模块和所述微处理器发送的信息，当接收到的信息只有起爆许可信息且无起爆阻止信息时，所述起爆模块对起爆器材执行起爆操作；
所述起爆方法还包括：
通信阻断模块在煤矿许用的智能起爆器对起爆器材进行起爆操作时，阻断除起爆器材与煤矿许用的智能起爆器的通信连接之外的所有通信连接。
采用本发明的煤矿许用的智能起爆器和起爆方法，能够对散装炸药、包装炸药、起爆器材和资质信息进行监控，只有在符合爆破条件时，由远程监控中心发出起爆许可信息，才允许起爆。能够有效防止不合理、不合法爆破的发生，对维护社会的安全稳定起到了积极的作用，实现对爆炸物品的全生命周期的监管。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明的煤矿许用的智能起爆器的一种实施方式的结构图；
图2为本发明的起爆方法的一种实施方式的流程图。
其中：
1——煤矿许用的智能起爆器；
10——微处理器；
20——定位模块；
30——通信模块；
40——起爆模块；
50——资质信息录入模块；
60——密钥启动模块；
70——煤尘瓦斯探测器；
80——显示模块；
90——通信阻断模块。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
参见图1所示为本发明的煤矿许用的智能起爆器1的一种实施方式的结构图。本发明的煤矿许用的智能起爆器1通常可以与信息处理器、信息采集器、爆破设计模块和远程监控中心共同组成一个完整的监控系统。其中，爆破设计模块用于将爆破设计上传至远程监控中心。信息处理器用于采集散装炸药使用量和散装炸药装填地点、装填时间信息，并将所采集到的信息传输至智能起爆器和远程监控中心。信息采集器用于采集包装炸药和起爆器材的身份信息，并将所采集到的身份信息传输至智能起爆器。远程监控中心判断信息处理设备上传的信息和智能起爆器上传信息与爆破设计是否匹配，并在匹配时将起爆许可信息下发至智能起爆器。一般而言，爆破设计可以包括人员资质、企业资质、爆破参数(如所需散装炸药、包装炸药、起爆器材的数量、炮孔孔网参数等)、爆破时间地点等信息。
煤矿许用的智能起爆器1包括微处理器10、定位模块20、通信模块30、瓦斯煤尘探测器70和起爆模块40。
微处理器10接收外部传输来的散装炸药的使用量、装填时间和装填地点信息，包装炸药的身份信息以及起爆器材的身份信息，并将接收到的信息发送到通信模块30。散装炸药的使用量、装填时间和装填地点信息可以由例如散装炸药信息处理器采集。包装炸药和起爆器材的身份信息可以由例如信息采集器进行采集。为了监管包装炸药和起爆器材，出厂时，可在其上附上身份信息(如条形码)，以说明该包装炸药和起爆器材的生产信息(如生产厂家、生产时间、地点等信息)，方便使用者查阅其是否合法。起爆器材可以是起爆弹、起爆药柱或起爆雷管。微处理器10还可以采集其他外部模块(如读卡器、打印机、指纹录入模块等)输入的信息。
定位模块20用于采集煤矿许用的智能起爆器1的使用地点信息并发送到通信模块30。一旦煤矿许用的智能起爆器1实际的使用地点和预定地点之间位置不相符，远程监控中心审核时，可不下发起爆许可信息，从而避免煤矿许用的智能起爆器1在错误的地点使用。定位模块20可以采用任意的定位系统实现，例如GPS定位系统等。
通信模块30将微处理器10接收到的信息和定位模块20采集的信息传输到远程监控中心。通信模块30可以采用任意的通信方式，例如，GPRS通信等。
当远程监控中心根据煤矿许用的智能起爆器1上传的信息判断允许起爆时，向煤矿许用的智能起爆器1下发起爆许可信息。
煤尘瓦斯探测器70检测煤尘和/或瓦斯的浓度，并将检测得到的煤尘和/或瓦斯的浓度传输至微处理器10。微处理器10比较煤尘和/或瓦斯的浓度与预设值，并在煤尘和/或瓦斯的浓度超过预设值时，将起爆阻止信息发送至起爆模块40。
起爆模块40接收通信模块30和微处理器10发送的信息，当接收到的信息只有起爆许可信息且无起爆阻止信息时，起爆模块40对起爆器材执行起爆操作。
例如，当远程监控中心判断煤矿许用的智能起爆器1上传的信息与爆破设计中的相关信息相符时，向煤矿许用的智能起爆器1中的通信模块30下发起爆许可信息，通信模块30再将该起爆许可信息发送至起爆模块40。
同时，煤尘瓦斯探测器70检测出当前环境的煤尘和/或瓦斯浓度并传输至微处理器10，如果微处理器10判断当前的煤尘和/或瓦斯浓度超出了预设值，即向起爆模块40发送起爆阻止信息。此时，由于起爆模块40既接收到了通信模块30发送的起爆许可信息，又接收到了微处理器10发送的起爆阻止信息，不满足“接收到的信息只有起爆许可信息且无起爆阻止信息”这一条件，因此，起爆模块40不能对起爆器材执行起爆操作。
作为一种实施方式，通信模块30还可以接收外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据，并将外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据发送至微处理器10。
当微处理器10判断外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据超过预设值时，微处理器10将起爆阻止信息发送至起爆模块40。
在该实施方式中，一旦外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据超过预设值或者煤尘瓦斯探测器70本身探测的瓦斯和/或煤尘浓度数据超过预设值时，微处理器10均会将起爆阻止信息发送至起爆模块40，从而阻止起爆器材的起爆。这样一来，即便煤尘瓦斯探测器70本身的探测功能发生故障，也可以防止起爆器材在煤尘和/或瓦斯浓度超标的情况下被起爆。
作为一种优选方案，煤矿许用的智能起爆器1还可以包括资质信息录入模块50。资质信息录入模块50录入爆破企业和爆破人员的资质信息并发送到通信模块30。通信模块30再将资质信息传输到远程监控中心。
作为一种优选方案，煤矿许用的智能起爆器1还可以包括密钥启动模块60。密钥启动模块60通过指纹识别、图像识别、密码识别、读卡器识别的一种或多种的组合来启动煤矿许用的智能起爆器1。
作为一种优选方案，煤矿许用的智能起爆器1还可以包括显示模块80。显示模块80用于显示微处理器10接收的信息。
作为一种优选方案，煤矿许用的智能起爆器1还可以包括通信阻断模块90。通信阻断模块90用以在煤矿许用的智能起爆器1对起爆器材进行起爆操作时，阻断除起爆器材与煤矿许用的智能起爆器1的通信连接之外的所有通信连接。起爆网络主线与煤矿许用的智能起爆器1连接，起爆时，启动起爆模块40，确保起爆网络不受通信信号的干扰。
作为一种优选方案，煤矿许用的智能起爆器1还可以根据需要设置一些辅助模块，例如：时间日期模块、读卡器模块、打印模块、按键控制模块和可视系统模块。为了保障散装炸药监控系统本身的安全使用，还可以在其外部设置防爆外壳。
参见图2所示，为本发明的起爆方法的一种实施方式的流程图。该起爆方法包括四个步骤：
S1：微处理器10接收外部传输来的散装炸药的使用量、装填时间和装填地点信息，包装炸药的身份信息以及起爆器材的身份信息，并将接收到的信息发送到通信模块30；
S2：定位模块20用于采集智能起爆器的使用地点信息并发送到通信模块30；
S3：通信模块30用于将微处理器10接收到的信息和定位模块20采集的信息传输到远程监控中心，并接收来自所述远程监控中心的起爆许可信息或起爆阻止信息；
S4：煤尘瓦斯探测器70检测煤尘和/或瓦斯的浓度，并将检测得到的煤尘和/或瓦斯的浓度传输至微处理器10；
S5：微处理器10比较煤尘和/或瓦斯的浓度与预设值，并在煤尘和/或瓦斯的浓度超过预设值时，将起爆阻止信息发送至起爆模块40；
S6：起爆模块40接收通信模块30和微处理器10发送的信息，当接收到的信息只有起爆许可信息且无起爆阻止信息时，起爆模块40对起爆器材执行起爆操作。
作为一种优选方案，起爆方法还可以包括：
通信模块30接收外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据，并将外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据发送至微处理器10；
当外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据超过预设值时，微处理器10将起爆阻止信息发送至起爆模块40。作为一种优选方案，起爆方法还包括：
资质信息录入模块50录入爆破企业和爆破人员的资质信息并发送到通信模块30；通信模块30再将所述资质信息传输到远程监控中心。
作为一种优选方案，起爆方法还包括：
密钥启动模块60通过指纹识别、图像识别、密码识别、读卡器识别的一种或多种的组合来启动煤矿许用的智能起爆器。
作为一种优选方案，起爆方法还包括：
显示模块80显示微处理器接收的信息和所述判断结果。
作为一种优选方案，起爆方法还包括：
通信阻断模块90在煤矿许用的智能起爆器1对起爆器材进行起爆操作时，阻断除起爆器材与煤矿许用的智能起爆器1的通信连接之外的所有通信连接。
上面对本发明的煤矿许用的智能起爆器和智能起爆方法的一些实施方式进行了详细的描述。采用上述的煤矿许用的智能起爆器和智能起爆方法，能够对散装炸药、包装炸药、起爆器材和资质信息进行监控，只有在符合爆破条件时，由远程监控中心发出起爆许可信息，并且煤尘和/或瓦斯的浓度不超过预设值时，才允许起爆。能够有效防止不合理、不合法爆破的发生，对维护社会的安全稳定、减少爆破事故起到了积极的作用。
在煤矿许用的智能起爆器1中的起爆模块40根据远程监控中心下发的起爆许可信息，对起爆器材执行起爆操作引爆炸药之后，现场的爆破工程师可以对各装药地点进行巡检，进一步查出爆破过程中出现的瞎火现象，进而通过煤矿许用的智能起爆器反馈瞎火处理情况。同时爆破工程师还可以对现场装药和起爆器材的实际使用情况进行核实，以适应现场各种原因导致的调整，通过智能起爆器反馈现场使用情况。
在本发明的系统和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
Claims (8)
1.一种煤矿许用的智能起爆器，包括定位模块、通信模块和起爆模块，其特征在于：还包括微处理器、煤尘瓦斯探测器和通信阻断模块；
所述微处理器接收外部传输来的散装炸药的使用量、装填时间和装填地点信息，包装炸药的身份信息以及起爆器材的身份信息，并将接收到的信息发送到所述通信模块；
所述定位模块用于采集智能起爆器的使用地点信息并发送到所述通信模块；
所述通信模块用于将所述微处理器接收到的信息和所述定位模块采集的信息传输到远程监控中心，并接收来自所述远程监控中心的起爆许可信息或起爆阻止信息；
所述煤尘瓦斯探测器检测煤尘和/或瓦斯的浓度，并将检测得到的煤尘和/或瓦斯的浓度传输至所述微处理器；
所述微处理器比较所述煤尘和/或瓦斯的浓度与预设值，并在所述煤尘和/或瓦斯的浓度超过预设值时，将起爆阻止信息发送至起爆模块；
所述起爆模块接收所述通信模块和所述微处理器发送的信息，当接收到的信息只有起爆许可信息且无起爆阻止信息时，所述起爆模块对起爆器材执行起爆操作；
所述通信阻断模块用以在煤矿许用的智能起爆器对起爆器材进行起爆操作时，阻断除起爆器材与煤矿许用的智能起爆器的通信连接之外的所有通信连接。
2.根据权利要求1所述的煤矿许用的智能起爆器，其特征在于：
所述通信模块还接收外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据，并将所述外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据发送至所述微处理器；
当所述外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据超过所述预设值时，所述微处理器将起爆阻止信息发送至起爆模块。
3.根据权利要求1所述的煤矿许用的智能起爆器，其特征在于：还包括资质信息录入模块，所述资质信息录入模块录入爆破企业和爆破人员的资质信息并发送到所述通信模块；所述通信模块再将所述资质信息传输到远程监控中心。
4.根据权利要求1所述的煤矿许用的智能起爆器，其特征在于：还包括密钥启动模块和显示模块；
所述密钥启动模块通过指纹识别、图像识别、密码识别、读卡器识别的一种或多种的组合来启动煤矿许用的智能起爆器；
所述显示模块用于显示所述微处理器接收的信息。
5.一种起爆方法，其特征在于，包括：
步骤一：微处理器接收外部传输来的散装炸药的使用量、装填时间和装填地点信息，包装炸药的身份信息以及起爆器材的身份信息，并将接收到的信息发送到通信模块；
步骤二：定位模块用于采集智能起爆器的使用地点信息并发送到所述通信模块；
步骤三：通信模块用于将所述微处理器接收到的信息和所述定位模块采集的信息传输到远程监控中心，并接收来自所述远程监控中心的起爆许可信息或起爆阻止信息；
步骤四：煤尘瓦斯探测器检测煤尘和/或瓦斯的浓度，并将检测得到的煤尘和/或瓦斯的浓度传输至微处理器；
步骤五：微处理器比较所述煤尘和/或瓦斯的浓度与预设值，并在所述煤尘和/或瓦斯的浓度超过预设值时，将起爆阻止信息发送至起爆模块；
步骤六：起爆模块接收所述通信模块和所述微处理器发送的信息，当接收到的信息只有起爆许可信息且无起爆阻止信息时，所述起爆模块对起爆器材执行起爆操作；
所述起爆方法还包括：
通信阻断模块在煤矿许用的智能起爆器对起爆器材进行起爆操作时，阻断除起爆器材与煤矿许用的智能起爆器的通信连接之外的所有通信连接。
6.根据权利要求5所述的起爆方法，其特征在于，还包括：
通信模块接收外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据，并将所述外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据发送至微处理器；
当所述外部的煤矿瓦斯/煤尘监测系统监测的瓦斯和/或煤尘浓度数据超过所述预设值时，微处理器将起爆阻止信息发送至起爆模块。
7.根据权利要求5所述的起爆方法，其特征在于，还包括：资质信息录入模块录入爆破企业和爆破人员的资质信息并发送到通信模块；通信模块再将所述资质信息传输到远程监控中心。
8.根据权利要求5所述的起爆方法，其特征在于，还包括：
密钥启动模块通过指纹识别、图像识别、密码识别、读卡器识别的一种或多种的组合来启动煤矿许用的智能起爆器；
显示模块显示微处理器接收的信息。
Priority Applications (2)
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