CN106610253B - 一种通过中继器通信的电子雷管起爆系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种通过中继器通信的电子雷管起爆系统及其控制方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明采用中继器，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；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；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；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的通信信号。

编码器包括：编码器控制单元、编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、编码器电源单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元；其中，编码器电源单元分别连接至编码器控制单元、编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元，提供工作电压；编码器控制单元还分别与编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元相连接，进行信息交互；编码器有线通信单元通过编码器信号总线接口连接信号总线，完成对电子雷管的注册操作和延时时间装定操作；编码器无线通信单元完成编码器与起爆控制器和中继器间的无线双向通信，定位单元基于GPS/北斗定位芯片进行定位以获取此时编码器的定位信息。

编码器在爆破现场通过信号总线采集电子雷管的ID号和注册位置信息，同时对每发电子雷管装定所需的延时时间，并与起爆控制器进行起爆信息同步。在实施爆破作业时，若爆破区域大且所需要的电子雷管数目多至上千发，可使用多个编码器分区域多支路进行电子雷管注册、装定延时时间等工作，可有效提升现场爆破作业工作效率。

本发明的另一个目的在于提供一种通过中继器通信的电子雷管起爆系统的控制方法。

本发明的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的控制方法，包括以下步骤：

1)在起爆区域内，将每一发电子雷管设定在各自的爆破孔所在位置处；

2)编码器在起爆区域内通过信号总线连接一发电子雷管，读取电子雷管的ID号，同时电子雷管自动检验自身内部电路是否正常工作，如果电子雷管工作正常，编码器为此发电子雷管分配特定的序号并且进行存储，完成该发电子雷管的注册操作，进入步骤3)，如果电子雷管不能正常工作，编码器无法进行电子雷管的注册操作，此时更换新的电子雷管，重新注册，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁；

3)注册操作完成后，编码器开启定位功能，获取编码器的位置信息，因为注册操作时，编码器与被注册的电子雷管距离很近，则认为编码器此时的位置为被注册的电子雷管的位置，编码器存储电子雷管的位置信息，并根据预先设置好的程序和电子雷管的位置信息，向电子雷管写入延时时间，完成该发电子雷管的延时时间装定操作；

4)重复步骤2)和3)，直至信号总线上的电子雷管达到一个中继器预设挂载的数量，将信号总线从编码器信号总线接口拔下，信号总线连同与其连接的多发电子雷管整体与编码器断开连接，在将编码器所在支路的所有电子雷管完成注册操作和延时时间装定操作后，编码器移出起爆区域；

5)将信号总线连同与其连接的电子雷管通过中继器信号总线接口连接至中继器，组成有线起爆网络，中继器位于起爆区域内，一个中继器上挂载1～100发电子雷管，中继器通过信号总线与电子雷管进行双向有线通信，并且通过信号总线上的通信电压向电子雷管提供电源，电子雷管通过中继器进行与起爆控制器和编码器间的双向无线通信；

6)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，编码器对中继器以及与中继器连接的电子雷管之间的物理线路连接和电子雷管的内部电路是否正常工作予以检测，同时能够对电子雷管的延时时间进行修改，并且生成起爆控制列表存储；

7)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；

8)起爆控制器与中继器进行无线通信，起爆控制器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；

9)电子雷管起爆系统起爆网络组成后，起爆控制器查看起爆控制列表，即每发电子雷管的信息，确保所有电子雷管均能正常工作，若起爆控制器已获得起爆授权，则对所有中继器发送电子雷管的充电指令，电子雷管将充电状况通过中继器反馈回起爆控制器；

10)当需要起爆时，起爆控制器发出起爆指令，通过中继器将起爆指令发送至所有电子雷管，每发电子雷管会按照预先装定的延时时间发出起爆控制信号；若起爆取消，则起爆控制器通过中继器向电子雷管发送相应的放电指令和注销指令；

11)起爆结束。

在步骤6)中，起爆控制列表包括各发电子雷管的序号、定位信息、通信状态、延时信息/延时写入状态、充电状态和充电执行状态等。

在步骤8)中，起爆控制器检测每发电子雷管是否和中继器的信号总线连接正常，每发电子雷管是否能够正常与中继器进行通信，进而与起爆控制器通信，若有不能正常工作的电子雷管，起爆控制器将此电子雷管的序号记录下来，检测完成后，进入爆破区域对不能正常工作的电子雷管进行错误排查或者进行替换，编码器对新的电子雷管重新进行注册和装定延时时间，编码器和起爆控制器更新起爆控制列表，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁。

在步骤9)中，起爆控制器通过中继器对电子雷管的起爆电容依次进行充电，每发电子雷管依次通过中继器向起爆控制器反馈是否充满电，起爆控制器对没有充满电的电子雷管会重复发送多次充电指令，如果都反馈没有充满，起爆控制器会将此电子雷管的序号记录下来，并通过中继器向所有电子雷管发送放电指令，进入爆破区域对不能正常工作的电子雷管进行错误排查或者进行替换，编码器对新的电子雷管重新进行注册和装定延时时间，编码器和起爆控制器更新起爆控制列表，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁。

本发明的优点：

本发明通过中继器与电子雷管采用信号总线进行有线通信，可以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，提高了其工作可靠性，同时相对现有的无线电子雷管起爆系统设计方案，缩短了工程现场准备周期与减少了人工作业量，中继器与电子雷管的有线通信模式也有着传统的有线电子雷管作业时的可靠性特点。

中继器和编码器与起爆控制器进行无线通信，实现起爆控制器、编码器和电子雷管的通信中继功能，使得该电子雷管起爆系统兼备无线电子雷管起爆系统的优点，即把爆破作业中需要消耗的设备数量降到最低，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，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。

使用中继器不需要对现有的电子雷管进行结构改造，通用性强，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，本发明的中继器，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。

附图说明

图1为本发明的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的结构框图；

图2为本发明的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的中继器的结构框图；

图3为本发明的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的中继器的无线通信单元的结构框图；

图4为本发明的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的中继器有线通信单元的结构框图；

图5为本发明的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的编码器的结构框图；

图6为本发明的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，本实施例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；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，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，组成电子雷管起爆系统起爆网络。

如图2所示，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。

中继器电源单元包括内置电源、降压电路和升压电路。

如图3所示，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；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；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；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的通信信号。

如图4所示，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。

如图5所示，编码器包括：编码器控制单元、编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、编码器电源单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元；其中，编码器电源单元分别连接至编码器控制单元、编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元，提供工作电压；编码器控制单元还分别与编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元相连接，进行信息交互；编码器有线通信单元通过编码器信号总线接口连接信号总线，完成对电子雷管的注册操作和延时时间装定操作；编码器无线通信单元完成编码器与起爆控制器和中继器间的无线双向通信，定位单元基于GPS/北斗定位芯片进行定位以获取此时编码器的定位信息。

本实施例的通过中继器通信的电子雷管起爆系统的控制方法，如图6所示，包括以下步骤：

1)在起爆区域内，将每一发电子雷管设定在各自的爆破孔位置处；

2)编码器在起爆区域内通过信号总线连接一发电子雷管，读取电子雷管的ID号，同时电子雷管自动检验自身内部电路是否正常工作，如果电子雷管工作正常，编码器为此发电子雷管分配特定的序号并且进行存储，完成注册操作，进入步骤3)，如果电子雷管不能正常工作，编码器无法进行电子雷管的注册操作，此时更换新的电子雷管，重新注册，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁；

3)注册操作完成后，编码器开启定位功能，获取编码器的位置信息，因为注册操作时，编码器与被注册的电子雷管距离很近，则认为编码器此时的位置为被注册的电子雷管的位置，因此编码器存储电子雷管的位置信息，并根据预先设置好的程序和电子雷管的位置信息，向电子雷管写入延时时间，完成该发电子雷管的延时时间装定操作；

4)重复步骤2)和3)，直至信号总线上的电子雷管达到一个中继器预设挂载的数量，将信号总线从编码器信号总线接口拔下，信号总线连同与其连接的多发电子雷管整体与编码器断开连接，在将编码器所在支路的所有电子雷管完成注册操作和延时时间装定操作后，编码器移出起爆区域；

5)将信号总线连同与其连接的电子雷管通过中继器信号总线接口连接至中继器上，组成有线起爆网络，中继器位于起爆区域内，一个中继器上挂载1～100发电子雷管，中继器通过信号总线与电子雷管进行双向有线通信，并且通过信号总线上的通信电压向电子雷管提供电源，电子雷管通过中继器进行与起爆控制器和编码器间的双向无线通信；

6)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，编码器检测中继器以及与中继器连接的电子雷管之间的物理线路连接和电子雷管内部电路是否正常工作，同时能够对电子雷管的延时时间进行修改，并且生成起爆控制列表存储；起爆控制列表包括各发电子雷管的序号、定位信息、通信状态、延时信息/延时写入状态、充电状态和充电执行状态等；

7)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；

8)起爆控制器与中继器进行无线通信，起爆控制器检测每发电子雷管是否和中继器的信号总线连接正常，每发电子雷管是否能够正常与中继器进行通信，进而与起爆控制器通信，若有不能正常工作的电子雷管，起爆控制器将此电子雷管的序号记录下来，检测完成后，进入爆破区域对不能正常工作的电子雷管进行错误排查或者进行替换，编码器对新的电子雷管重新进行注册和装定延时时间，编码器和起爆控制器更新起爆控制列表，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁，组成电子雷管起爆系统起爆网络；

9)电子雷管起爆系统起爆网络组成后，起爆控制器查看起爆控制列表，即每发电子雷管的信息，若起爆控制器已获得起爆授权，则对所有中继器发送电子雷管的充电指令，起爆控制器通过中继器对电子雷管的起爆电容依次进行充电，每发电子雷管依次通过中继器向起爆控制器反馈是否充满电，起爆控制器对没有充满电的电子雷管会重复发送多次充电指令，如果都反馈没有充满，起爆控制器会将此电子雷管的序号记录下来，并通过中继器向所有电子雷管发送放电指令，进入爆破区域对不能正常工作的电子雷管进行错误排查或者进行替换，编码器对新的电子雷管重新进行注册和装定延时时间，编码器和起爆控制器更新起爆控制列表，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁。

10)当需要起爆时，起爆控制器发出起爆指令，通过中继器将起爆指令发送至所有电子雷管，每发电子雷管会按照预先装定的延时时间发出起爆控制信号；若起爆取消，则起爆控制器通过中继器向电子雷管发送相应的放电指令和注销指令；

11)起爆结束。

起爆控制器和编码器是以广播形式向所有中继器发送指令，指令中包括电子雷管的序号，电子雷管接收到指令后先进行序号匹配，若序号不匹配，说明指令对象不是该电子雷管，该电子雷管不对此指令响应。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

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的通信信号。

6.如权利要求1所述的电子雷管起爆系统，其特征在于，所述编码器包括：编码器控制单元、编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、编码器电源单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元；其中，所述编码器电源单元分别连接至编码器控制单元、编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元，提供工作电压；所述编码器控制单元还分别与编码器有线通信单元、编码器无线通信单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和存储单元相连接，进行信息交互；所述编码器有线通信单元通过编码器信号总线接口连接信号总线，完成对电子雷管的注册操作和延时时间装定操作；所述编码器无线通信单元完成编码器与起爆控制器和中继器间的无线双向通信，定位单元基于GPS或北斗定位芯片进行定位以获取此时编码器的定位信息。

7.一种通过中继器通信的电子雷管起爆系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

1)在起爆区域内，将每一发电子雷管设定在各自的爆破孔所在位置处；

2)编码器在起爆区域内通过信号总线连接一发电子雷管，读取电子雷管的ID号，同时电子雷管自动检验自身内部电路是否正常工作，如果电子雷管工作正常，编码器为此发电子雷管分配特定的序号并且进行存储，完成该发电子雷管的注册操作，进入步骤3)，如果电子雷管不能正常工作，编码器无法进行电子雷管的注册操作，此时更换新的电子雷管，重新注册，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁；

3)注册操作完成后，编码器开启定位功能，获取编码器的位置信息，并以此位置信息作为电子雷管的位置信息，编码器存储电子雷管的位置信息，并根据预先设置好的程序和电子雷管的位置信息，向电子雷管写入延时时间，完成该发电子雷管的延时时间装定操作；

4)重复步骤2)和3)，直至信号总线上的电子雷管达到一个中继器预设挂载的数量，将信号总线从编码器信号总线接口拔下，信号总线连同与其连接的多发电子雷管整体与编码器断开连接，在将编码器所在支路的所有电子雷管完成注册操作和延时时间装定操作后，编码器移出起爆区域；

5)将信号总线连同与其连接的电子雷管通过中继器信号总线接口连接至中继器，组成有线起爆网络，中继器位于起爆区域内，一个中继器上挂载多发电子雷管，中继器通过信号总线与电子雷管进行双向有线通信，并且通过信号总线上的通信电压向电子雷管提供电源，电子雷管通过中继器进行与起爆控制器和编码器间的双向无线通信；

6)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，编码器对中继器以及与中继器连接的电子雷管之间的物理线路连接和电子雷管的内部电路是否正常工作予以检测，同时能够对电子雷管的延时时间进行修改，并且生成起爆控制列表存储；

7)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；

8)起爆控制器与中继器进行无线通信，起爆控制器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；

9)电子雷管起爆系统起爆网络组成后，起爆控制器查看起爆控制列表，即每发电子雷管的信息，确保所有电子雷管均能正常工作，若起爆控制器已获得起爆授权，则对所有中继器发送电子雷管的充电指令，电子雷管将充电状况通过中继器反馈回起爆控制器；

10)当需要起爆时，起爆控制器发出起爆指令，通过中继器将起爆指令发送至所有电子雷管，每发电子雷管会按照预先装定的延时时间发出起爆控制信号；若起爆取消，则起爆控制器通过中继器向电子雷管发送相应的放电指令和注销指令；

11)起爆结束。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在步骤5)中，一个中继器上挂载1～100发电子雷管。

9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在步骤8)中，起爆控制器检测每发电子雷管是否和中继器的信号总线连接正常，每发电子雷管是否能够正常与中继器进行通信，进而与起爆控制器通信，若有不能正常工作的电子雷管，起爆控制器将此电子雷管的序号记录下来，检测完成后，进入爆破区域对不能正常工作的电子雷管进行错误排查或者进行替换，编码器对新的电子雷管重新进行注册和装定延时时间，编码器和起爆控制器更新起爆控制列表，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁。

10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在步骤9)中，起爆控制器通过中继器对电子雷管的起爆电容依次进行充电，每发电子雷管依次通过中继器向起爆控制器反馈是否充满电，起爆控制器对没有充满电的电子雷管会重复发送多次充电指令，如果都反馈没有充满，起爆控制器会将此电子雷管的序号记录下来，并通过中继器向所有电子雷管发送放电指令，进入爆破区域对不能正常工作的电子雷管进行错误排查或者进行替换，编码器对新的电子雷管重新进行注册和装定延时时间，编码器和起爆控制器更新起爆控制列表，对处于故障状态的电子雷管进行回收并销毁。