CN111578796B - 一种电子雷管安全起爆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子雷管安全起爆方法。现有的电子雷管在受到电磁干扰情况下可能误爆，或多个电子雷管不能同时起爆。本发明方法中起爆命令包含命令头、时间戳、CRC信息，若果CRC校验失败或命令头比对错误，则对此命令不相应；否则通过电子雷管内的时钟频率以及起爆命令序号获得时间戳的值，计数器将该值替代原来的值，同时计数器进行递减计数，当计数器的值为0时，电子雷管开始起爆操作。本发明方法杜绝了误爆风险，而且并联的每一个电子雷管的起爆开始时刻都等于爆破方案的计划起爆开始时刻，即使存在电磁干扰的情况下也能够同时起爆，保证了爆破方案正确实施。
Description
技术领域
本发明属于电子雷管技术领域，涉及一种电子雷管安全起爆方法。
技术背景
电子雷管与非电雷管相比有更精准的起爆延期时间控制、起爆能量控制、安全控制等功能，得到广泛应用。由于雷管破坏力巨大，对其起爆需要进行有效控制。特别是雷管在上电完成密码比对后只需要起爆命令就会爆炸。
电子雷管的误爆与拒爆都会威胁安全生产。为了防止在复杂电磁环境下的误爆，电子雷管通常对通信进行多重保护。一种常用作法是对通信进行CRC校验。如果干扰引起通信比特错误，就会导致CRC校验失败。这时电子雷管对CRC校验失败的通信不响应，从而保证干扰不会引起电子雷管误操作。
但是电子雷管的起爆命令如果受到干扰，电子雷管就会对起爆命令不响应，导致电子雷管拒爆。为了减少因通信引起的电子雷管拒爆现象，常用的作法是在起爆时多次发送起爆命令。只要有一次起爆命令CRC校验正确，电子雷管就可以起爆。
通常，起爆器与电子雷管通信的起爆命令包含命令头和CRC(Cyclic RedundancyCheck，循环冗余校验)信息，CRC信息保证电子雷管不会将错误信息误认为起爆命令。如果起爆命令中没有CRC信息，则可能会在受到电磁干扰的情况下电子雷管会误收到的起爆命令，导致误爆。如果起爆命令中设置了CRC信息，受到电磁干扰，CRC信息会判断起爆命令非法，是错误信息，而直接拒爆，等待下一个起爆命令。
起爆时，起爆器间隔一段时间就会对电子雷管发送一个起爆命令，电子雷管确定都到一个起爆命令后即起爆。由于电子雷管通常是多个电子雷管并联使用，当某一个电子雷管受到电磁干扰，没有正确接收第一个起爆命令，但正确接收到第二个起爆命令，此时这个电子雷管的起爆时间就比并联的其它电子雷管的起爆时间晚了两个起爆命令的间隔时间。导致起爆时间与计划起爆时间错误，破坏了爆破方案。
发明内容
本发明的目的就是针对现有电子雷管在复杂电磁干扰情况下可能的误爆与拒爆缺陷，提供一种电子雷管安全起爆方法。
本发明方法具体是：当计划起爆时，在设定的起爆时刻前T秒的时间区间内，起爆器以T/N的时间间隔向电子雷管发送N+1个起爆命令；所述的电子雷管内含有一个频率为f的时钟和一个计数器，每来一个时钟的上升沿，计数器减1计数；所述的起爆命令包含命令头、时间戳、CRC信息；其中，第i个起爆命令的时间戳的值Si＝(N+1-i)×T×f/N， i＝1,2,…,(N+1)；
当电子雷管收到一个命令后，首先对该命令进行CRC校验，CRC校验为成熟的现有技术：
如果CRC校验结果为失败，则电子雷管对此命令不响应；
如果CRC校验结果为正确，则电子雷管响应该命令，将接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头进行逐位比对：如果接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头不是每一位都相等，电子雷管判断接收到的命令不是起爆命令；如果接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头每一位都相等，电子雷管判断接收到的命令即为起爆命令；
电子雷管每一次判断接收到的命令为起爆命令后，都将当前接收到的命令序列的时间戳的值S设置为计数器的值，并替代计数器原来的值，同时计数器进行递减计数，即每来一个时钟的上升沿，计数器的值减1；当计数器的值为0时，电子雷管开始起爆操作。
由于每个起爆命令都有CRC校验信息，如果通信受到干扰，电子雷管接收到错误信息，则CRC校验失败，电子雷管不会起爆，杜绝了误爆风险。如果多个起爆命令中有1个或多个起爆命令受到干扰，只要其中有1个起爆命令没有被干扰，电子雷管即可根据这个没有干扰的起爆命令的时间戳指示的正确的时刻起爆。而且每一个电子雷管的起爆开始时刻都等于爆破方案的计划起爆开始时刻。采用本发明方法，实现了并联的电子雷管即使存在电磁干扰的情况下也能够同时起爆，保证了爆破方案正确实施。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步描述。以下实施例仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于本发明的保护范围。
本发明的电子雷管内含有一个频率为f的时钟和一个计数器，每来一个时钟的上升沿，计数器减1计数；起爆器与电子雷管通信的起爆命令包含命令头、时间戳、CRC信息。
当计划起爆时，在设定的起爆时刻前T秒的时间区间内，起爆器以T/N的时间间隔向电子雷管发送N+1个起爆命令。第i个起爆命令的时间戳的值Si＝(N+1-i)×T×f/N， i＝1,2,…,(N+1)。
当电子雷管收到一个命令后，首先对该命令进行CRC校验：
如果CRC校验结果为失败，则电子雷管对此命令不响应；
如果CRC校验结果为正确，则电子雷管响应该命令，将接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头进行逐位比对：
如果接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头不是每一位都相等，电子雷管判断接收到的命令不是起爆命令；
如果接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头每一位都相等，电子雷管判断接收到的命令即为起爆命令；
如果此时刻电子雷管的计数器没有计数，电子雷管判断该起爆命令为第一个起爆命令，电子雷管将接收到的命令序列的时间戳的值S设置为计数器的初始值，计数器开始递减计数，即每来一个时钟的上升沿，计数器的值减1；当计数器的值为0时，电子雷管开始起爆操作。
如果此时刻电子雷管的计数器已经在计数，电子雷管将接收到的命令序列的时间戳的值S设置为计数器的当前值，用当前值替换原来值，计数器继续递减计数，即每来一个时钟的上升沿，计数器的值减1；当计数器的值为0时，电子雷管开始起爆操作。
电子雷管每一次判断接收到的命令为起爆命后，都将当前接收到的命令序列的时间戳的值S设置为计数器的值，计数器进行递减计数，即每来一个时钟的上升沿，计数器的值减1；当计数器的值为0时，电子雷管开始起爆操作。
具体实例：
设电子雷管的起爆器与电子雷管通信的起爆命令为4个字节的序列，第1字节为命令头，第2字节和第3字节为时间戳，第4字节是CRC校验位。起爆命令的命令头为01010101，第2字节为时间戳的高位，第3字节为时间戳的低位。第2字节和第3字节构成一个16比特的时间戳。CRC的生成多项式为g(x)＝x8+x7+x4+x3+x+1。电子雷管的时钟是50KHz。
当计划在第10秒时进行起爆时，起爆器在第9秒到第10秒期间，每间隔0.1秒发送一个起爆命令，共发送11个起爆命令。其中，第一个起爆命令与计划起爆时刻间隔1秒。第一个起爆命令的时间戳的值S1＝(10+1-1)×1×50000/10＝50000，时间戳的二进制数为11000011 01010000。则起爆器发送的起爆命令为01010101 11000011 0101000001110111。其中最后8比特01110111为CRC生成多项式g(x)对序列01010101 1100001101010000生成的CRC校验位。
当通信没有受到干扰时，电子雷管接收到序列01010101 11000011 0101000001110111。根据CRC的生成多项式g(x)对序列01010101 11000011 01010000 01110111生成的CRC校验位为00000000，由于生成的CRC校验位为全0，确定CRC校验正确。然后电子雷管将接收到序列的前8比特01010101与预设的起爆命令头01010101进行按位比较。由于二者相同，则电子雷管将接收序列的第9比特到第24比特11000011 01010000设置为计数器的初始值。1100001101010000对应的十进制数为50000。经过50000个时钟周期即1秒后，计数器的值为0，电子雷管开始起爆操作。
如果通信受到干扰，接收序列产生错误，CRC的生成多项式g(x)对错误的接收序列生成的CRC校验位不全为0，CRC校验失败，电子雷管不响应命令。
起爆器在距离设定的起爆时刻前第9.1秒发送第二个起爆命令，时间戳的值 S2＝(10+1-2)×1×50000/10＝45000，时间戳的二进制数为10101111 11001000。则起爆器发送的起爆命令为01010101 10101111 11001000 00001000。其中最后8比特00001000为 CRC生成多项式g(x)对序列01010101 10101111 11001000生成的CRC校验位。当通信没有受到干扰时，电子雷管接收到序列01010101 10101111 11001000 00001000。根据CRC的生成多项式为g(x)对序列01010101 10101111 11001000 00001000生成的CRC校验位为 00000000，由于生成的CRC校验位为全0，确定CRC校验正确。然后电子雷管将接收到序列的前8比特01010101与与预设的起爆命令头01010101进行按位比较。由于二者相同，则电子雷管将接收序列的第9比特到第24比特10101111 11001000设置为计数器的初始值。 1100001101010000对应的十进制数为45000。经过45000个时钟周期即0.9秒后，计数器的值为0，电子雷管开始起爆操作。如果通信受到干扰，接收序列产生错误，CRC生成多项式g(x)对错误的接收序列生成的CRC校验位不全为0，CRC校验失败，电子雷管不响应命令。
依次类推，由于每个起爆命令都有CRC校验信息，如果通信受到干扰，电子雷管接收到错误信息，则CRC校验失败，电子雷管不会起爆，杜绝了误爆风险。如果多个起爆命令中有1个或多个起爆命令受到干扰，只要其中有1个起爆命令没有被干扰，电子雷管就可以在根据这个没有干扰的起爆命令的时间戳指示的正确的时刻起爆。而所有的起爆命令的通信都受到干扰的概率极低，在工程上可以忽略，从而杜绝了因为通信受到干扰产生的拒爆风险。而且每一个电子雷管的起爆开始时刻都等于爆破方案的计划起爆开始时刻。
应该理解的是上述实例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种电子雷管安全起爆方法，其特征在于，该方法具体是：
当计划起爆时，在设定的起爆时刻前T秒的时间区间内，起爆器以T/N的时间间隔向电子雷管发送N+1个起爆命令；所述的电子雷管内含有一个频率为f的时钟和一个计数器，每来一个时钟的上升沿，计数器减1计数；所述的起爆命令包含命令头、时间戳、CRC信息；其中，第i个起爆命令的时间戳的值Si＝(N+1-i)×T×f/N，i＝1,2,…,(N+1)；
当电子雷管收到一个命令后，首先对该命令进行CRC校验：
如果CRC校验结果为失败，则电子雷管对此命令不响应；
如果CRC校验结果为正确，则电子雷管响应该命令，将接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头进行逐位比对：如果接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头不是每一位都相等，电子雷管判断接收到的命令不是起爆命令；如果接收到的命令序列的命令头与预先设置的起爆命令的命令头每一位都相等，电子雷管判断接收到的命令即为起爆命令；
电子雷管每一次判断接收到的命令为起爆命令后，都将当前接收到的命令序列的时间戳的值Si设置为计数器的值，并替代计数器原来的值，同时计数器进行递减计数，即每来一个时钟的上升沿，计数器的值减1；当计数器的值为0时，电子雷管开始起爆操作。
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