CN114791245A - 电子雷管模块的组网模拟系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子雷管模块的组网模拟系统及方法，包括：起爆器、组网测试板、信号控制器、电子雷管母线和电子雷管脚线；起爆器通过电子雷管母线和电子雷管脚线和组网测试版相连接，组网测试版和信号控制器相连接。本发明在实验室内模拟现场实爆的各种环境，并且可以对雷管模块进行大规模的组网测试，验证电子雷管在组网流程中的各项功能和性能，提高电子雷管在实际使用时的安全性和可靠性；本发明可准确模拟长距离起爆环境下，连线等效电阻电容电感对组网起爆的影响；本发明从电阻、电感、电容、磁场等方面，来模拟长距离起爆环境下，母线的线阻、容抗和感抗等对电子雷管组网起爆的影响。

Description

电子雷管模块的组网模拟系统及方法
技术领域
本发明涉及电子雷管的技术领域，具体地，涉及电子雷管模块的组网模拟系统及方法。
背景技术
为了保证组网的电子雷管连接的可靠性，一般性的，起爆器都会对起爆现场的电子雷管进行点名操作。电子雷管模块在出厂前，会通过模块测试仪来进行独立的功能测试。但实际使用时，都是在现场进行数百发雷管模块的组网实爆，有些模块的问题只会在组网阶段暴露出来。所以，如何在实验室模拟现场实爆的环境，并对模块进行大规模的组网测试，是一个具有现实意义的工程问题。
在公开号为CN109751932A的专利文献中公开了一种用于电子雷管组网的点名方法及装置，包括下列步骤：S101、初始化，电子雷管模块进入注册流程，并设置起始编号值为1；S102、接收起爆装置发出的点名命令信号，电子雷管模块处于激活状态；S103、接收起爆装置发出的点名脉冲信号，查找与之相应的编号值所对应的电子雷管模块。
针对上述中的技术问题，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电子雷管模块的组网模拟系统及方法。
根据本发明提供的一种电子雷管模块的组网模拟系统，包括：起爆器、组网测试板、信号控制器、电子雷管母线和电子雷管脚线；
所述起爆器通过电子雷管母线和电子雷管脚线和组网测试版相连接，所述组网测试版和信号控制器相连接。
优选地，所述组网测试板包括开关单元、电子雷管模块、触发单元、LED显示模块和LCD显示模块；
所述开关单元与起爆器相连接，所述电子雷管模块分别与开关单元、触发单元和LCD显示模块相连接；所述触发单元分别与信号控制器和LED显示模块相连接，所述LED显示模块和信号控制器相连接。
优选地，所述起爆器通过电子雷管母线连接有电阻R1，所述电阻R1的另一端连接有电容C1，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R1和电容C1通过电子雷管脚线与组网测试板相连接。
优选地，所述起爆器控制电子雷管的组网和起爆；
所述起爆器通过电子雷管母线和电子雷管脚线连接到组网测试系统，电子雷管母线长度在0-2000米内以100米为一档任意调节，电阻R1为连线的等效电阻，根据需要灵活调节，电容C1为电子雷管脚线端存在的等效电容，根据需要灵活调节，通过在电子雷管母线路径上放置强磁铁和改变绕线方式模拟强磁场和绕线等效电感对组网的影响。
优选地，所述开关单元用于选通电子雷管模块与电子雷管脚线的连接，调整组网测试的电子雷管模块数；
所述触发单元将电子雷管模块的瞬时起爆信号转换为长时间保持的信号状态，若电子雷管模块没有正常起爆，触发单元状态不作更新，LED显示模块的OK信号灯不亮；此时拉高信号控制器内的TEST信号，LED显示模块的NO信号灯亮起；若电子雷管模块正常起爆，触发单元接收到高电平脉冲，转换为长时间保持的信号状态，LED显示模块的OK信号灯亮起；此时拉高信号控制器内的TEST信号，LED显示模块的NO信号灯不会亮起。
优选地，所述LED显示模块直观区分当前测试里起爆成功和起爆失败的电子雷管模块，定位问题模块；
LCD显示模块显示电子雷管母线的电压、电流、通信状态、起爆状态及故障报警数据，定位问题模块的故障原因。
优选地，所述信号控制器包括三个信号的控制开关：
LED_OFF信号：用于测试前复位触发单元为初始状态，以及检查NO信号灯的工作状态；
LED_ON信号：用于检查OK信号灯的工作状态；
TEST信号：用于切换LED显示模式。
本发明还提供一种电子雷管模块的组网模拟方法，所述方法应用上述中的电子雷管模块的组网模拟系统，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：确认开关单元的打开状态，复位触发单元为初始状态；
步骤S2：电子雷管芯片正常上电之后，起爆器完成必要操作，状态验证通过之后发送起爆命令；
步骤S3：电子雷管正常起爆后，会在药头端产生瞬间的大电流放电，触发单元检测到高电平脉冲，更新触发单元的状态；
步骤S4：正常起爆的电子雷管模块对应的OK信号灯会亮起，拉高信号控制器内的TEST信号，所有亮起的OK信号灯会熄灭，未正常起爆模块的NO信号灯会亮起，定位问题模块；
步骤S5：检查LCD显示模块内显示的起爆信息，综合各类信息定位问题模块的具体原因。
优选地，所述步骤S2中的必要操作包括起爆验证、储能电容充电和延期时间设置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明在实验室内模拟现场实爆的各种环境，并且可以对雷管模块进行大规模的组网测试，验证电子雷管在组网流程中的各项功能和性能，提高电子雷管在实际使用时的安全性和可靠性；
2、本发明可准确模拟长距离起爆环境下，连线等效电阻电容电感对组网起爆的影响；
3、本发明从电阻、电感、电容、磁场等方面，来模拟长距离起爆环境下，母线的线阻、容抗和感抗等对电子雷管组网起爆的影响。同时基于该模拟系统可以持续优化电子雷管的通信和组网方式，提高组网的性能和可靠性，解决现场长距离、大规模组网的难题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的电路组成结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提出了一种用于电子雷管模块的大规模组网模拟系统及方法，在实验室内模拟现场实爆的各种环境，并且可以对雷管模块进行大规模的组网测试，验证电子雷管在组网流程中的各项功能和性能，提高电子雷管在实际使用时的安全性和可靠性。
系统由起爆器、组网测试板、信号控制器、电子雷管母线和脚线等部分组成。其中，组网测试板包括了开关单元、电子雷管模块、触发单元、LED显示模块、LCD显示模块等。一块组网测试板可安装10-20发雷管模块，通过增加组网测试板的数量，可以很方便的扩展组网测试规模。同时，模拟现场的母线脚线连接方式，并且引入了电容C1模拟脚线等效电容负载。该系统可准确模拟长距离起爆环境下，连线等效电阻电容电感对组网起爆的影响。
起爆器：用于控制电子雷管的组网和起爆。
母线和脚线：起爆器通过母线和脚线连接到组网测试系统。母线长度可以在0-2000米内以100米为一档任意调节。R1为连线的等效电阻，可以根据需要灵活调节。C1为脚线端可能存在的等效电容，可以根据需要灵活调节。通过在母线路径上放置强磁铁和改变绕线方式可以模拟强磁场和绕线等效电感对组网的影响。
开关单元：可编程控制开关单元，用于选通电子雷管模块与脚线的连接，方便调整组网测试的电子雷管模块数。
触发单元：用于将电子雷管模块的瞬时起爆信号转换为可以长时间保持的信号状态。供电电压12V。若电子雷管模块没有正常起爆，触发单元状态不作更新，LED显示模块的OK信号灯不亮；此时拉高信号控制器内的TEST信号，LED显示模块的NO信号灯亮起。若电子雷管模块正常起爆，触发单元接收到高电平脉冲，转换为长时间保持的信号状态，LED显示模块的OK信号灯亮起；此时拉高信号控制器内的TEST信号，LED显示模块的NO信号灯也不会亮起。
LED显示模块：用于直观区分当前测试里起爆成功和起爆失败的电子雷管模块，便于定位问题模块。
LCD显示模块：用于显示母线的电压、电流、通信状态、起爆状态及故障报警等数据，方便定位问题模块的故障原因。
信号控制器：包括三个信号的控制开关：
LED_OFF信号：用于测试前复位触发单元为初始状态，以及检查NO信号灯的工作状态。
LED_ON信号：用于检查OK信号灯的工作状态。
TEST信号：用于切换LED显示模式。
本发明还提供一种电子雷管模块的组网模拟方法，该方法应用上述中的电子雷管模块的组网模拟系统，包括如下步骤：
步骤S1：确认开关单元的打开状态，复位触发单元为初始状态。某一发电子雷管模块的开关打开后，起爆器可以通过组网扫描检测到它。打开状态具体是指电子雷管模块与脚线形成通路，电子雷管模块接入组网测试系统中。触发单元中的触发器有统一的引脚进行复位操作。初始状态是指没有检测到雷管模块的起爆信号，此时OK信号灯强制熄灭，NO信号灯在TEST信号拉高时会亮起。
步骤S2：电子雷管芯片正常上电之后，起爆器完成起爆验证、储能电容充电、延期时间设置等必要的操作，状态验证通过之后发送起爆命令。电子雷管芯片内置于电子雷管模块之中，经过开关单元后通过脚线、母线与起爆器进行通信。
步骤S3：电子雷管正常起爆后，会在药头端产生瞬间的大电流放电，触发单元检测到高电平脉冲，更新触发单元的状态。电子雷管模块分为药头端和脚线端，脚线端是与起爆器进行通信的接口，药头端用于释放起爆能量进而引爆雷管药头。在组网模拟系统中，药头端并不会焊接真实的药头，而是以光耦器件作为代替，当雷管起爆时，电流通过光耦从而产生高电平脉冲。电子雷管的起爆信号(高电平脉冲)更新触发单元的状态。
步骤S4：此时正常起爆的电子雷管模块对应的OK信号灯会亮起，拉高信号控制器内的TEST信号，所有亮起的OK信号灯会熄灭，未正常起爆模块的NO信号灯会亮起，方便定位问题模块。
步骤S5：检查LCD显示模块内显示的起爆信息，综合各类信息定位问题模块的具体原因。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种电子雷管模块的组网模拟系统，其特征在于，包括：起爆器、组网测试板、信号控制器、电子雷管母线和电子雷管脚线；
所述起爆器通过电子雷管母线和电子雷管脚线和组网测试版相连接，所述组网测试版和信号控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的电子雷管模块的组网模拟系统，其特征在于，所述组网测试板包括开关单元、电子雷管模块、触发单元、LED显示模块和LCD显示模块；
所述开关单元与起爆器相连接，所述电子雷管模块分别与开关单元、触发单元和LCD显示模块相连接；所述触发单元分别与信号控制器和LED显示模块相连接，所述LED显示模块和信号控制器相连接。
3.根据权利要求1所述的电子雷管模块的组网模拟系统，其特征在于，所述起爆器通过电子雷管母线连接有电阻R1，所述电阻R1的另一端连接有电容C1，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R1和电容C1通过电子雷管脚线与组网测试板相连接。
4.根据权利要求1所述的电子雷管模块的组网模拟系统，其特征在于，所述起爆器控制电子雷管的组网和起爆；
所述起爆器通过电子雷管母线和电子雷管脚线连接到组网测试系统，电子雷管母线长度在0-2000米内以100米为一档任意调节，电阻R1为连线的等效电阻，根据需要灵活调节，电容C1为电子雷管脚线端存在的等效电容，根据需要灵活调节，通过在电子雷管母线路径上放置强磁铁和改变绕线方式模拟强磁场和绕线等效电感对组网的影响。
5.根据权利要求2所述的电子雷管模块的组网模拟系统，其特征在于，所述开关单元用于选通电子雷管模块与电子雷管脚线的连接，调整组网测试的电子雷管模块数；
所述触发单元将电子雷管模块的瞬时起爆信号转换为长时间保持的信号状态，若电子雷管模块没有正常起爆，触发单元状态不作更新，LED显示模块的OK信号灯不亮；此时拉高信号控制器内的TEST信号，LED显示模块的NO信号灯亮起；若电子雷管模块正常起爆，触发单元接收到高电平脉冲，转换为长时间保持的信号状态，LED显示模块的OK信号灯亮起；此时拉高信号控制器内的TEST信号，LED显示模块的NO信号灯不会亮起。
6.根据权利要求2所述的电子雷管模块的组网模拟系统，其特征在于，所述LED显示模块直观区分当前测试里起爆成功和起爆失败的电子雷管模块，定位问题模块；
LCD显示模块显示电子雷管母线的电压、电流、通信状态、起爆状态及故障报警数据，定位问题模块的故障原因。
7.根据权利要求1所述的电子雷管模块的组网模拟系统，其特征在于，所述信号控制器包括三个信号的控制开关：
LED_OFF信号：用于测试前复位触发单元为初始状态，以及检查NO信号灯的工作状态；
LED_ON信号：用于检查OK信号灯的工作状态；
TEST信号：用于切换LED显示模式。
8.一种电子雷管模块的组网模拟方法，其特征在于，所述方法应用如权利要求1-7任一项所述的电子雷管模块的组网模拟系统，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：确认开关单元的打开状态，复位触发单元为初始状态；
步骤S2：电子雷管芯片正常上电之后，起爆器完成必要操作，状态验证通过之后发送起爆命令；
步骤S3：电子雷管正常起爆后，会在药头端产生瞬间的大电流放电，触发单元检测到高电平脉冲，更新触发单元的状态；
步骤S4：正常起爆的电子雷管模块对应的OK信号灯会亮起，拉高信号控制器内的TEST信号，所有亮起的OK信号灯会熄灭，未正常起爆模块的NO信号灯会亮起，定位问题模块；
步骤S5：检查LCD显示模块内显示的起爆信息，综合各类信息定位问题模块的具体原因。
9.根据权利要求8所述的电子雷管模块的组网模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中的必要操作包括起爆验证、储能电容充电和延期时间设置。
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