CN116858045A - 无线爆破雷管系统及起爆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线爆破雷管系统及起爆方法，包括远程起爆控制器、远程充能控制器、充能部件与雷管。起爆方法是通过将雷管插入爆破洞，将无线能量发射模块对准无线能量接收模块，将充能部件嵌套在雷管尾部固定。通过远程充能控制器向充能部件发出命令使用无线传能方式给雷管供能，并反馈充满信息给远程充能控制器；无线能量接收模块接收到能量后存储至储能器件/电容再将能量传递至雷管中的无线指令信号接收器，储能器件/电容同时给第二充电控制电路供能；远程起爆控制器发出起爆信号。充能部件与雷管可分离生产、储存、运输，储能与装药使用完全分离，供能与启爆全分离，安全性极高。

Description

无线爆破雷管系统及起爆方法

技术领域

本发明属于无线起爆装置技术领域，涉及一种无线爆破雷管系统及起爆方法。

背景技术

炸药引爆系统一般是电子雷管，采用电子控制模块对起爆过程进行控制的雷管技术。通过电缆连接点火系统，点火系统发出延期或者不延期的电脉冲实现点火。

现有起爆系统具有比较高的起爆安全性，但是其在运输环节以及起爆阶段安全性还有待进一步提升。此外，现有雷管起爆多采用有线的方式，无线雷管比较少见。无线雷管不需要电缆，便于部署和实施，无线雷管的收发无线通信装置一般与雷管的主体固定；无线雷管的配电网络距离长、分支多、地理情况变化多，一旦出现误报其安全性也得不到保障。

现有技术中，每颗雷管会有数百米长的线缆连接到控制器，使用中会有几十或者上百组线缆连接到起爆控制器上。使用无线方式将极大提高雷管使用效率，降低成本。但是雷管启爆需要有电源储能启动，去除线缆后，必须为雷管配备有源部件（电池等）。这完全违背了国家火工（爆炸物）管理要求，即雷管产品不能与有源部件共同储存、运输。

发明内容

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种无线爆破雷管系统，安全性极高，成本低，能无线传输能量及控制起爆。

本发明实施例还提供了上述无线爆破雷管系统的起爆方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，无线爆破雷管系统，包括：远程起爆控制器、远程充能控制器、充能部件与雷管，所述远程充能控制器无线连接充能部件，充能部件无线连接雷管，远程起爆控制器无线连接雷管。

进一步的，所述远程起爆控制器、远程充能控制器通过无线信号进行无线远距离传输控制，采用LORA、WIFI、蓝牙或低频技术分别控制雷管、充能部件。

进一步的，所述雷管内设置无线能量接收模块，无线能量接收模块作为雷管接收端的一部分；雷管内还设置：储能器件/电容、无线指令信号接收器、信号处理器以及第二充电控制电路，雷管上具有起爆药和点火电路；

其中，无线能量接收模块有线连接储能器件/电容，储能器件/电容再分别有线连接无线指令信号接收器、信号处理器、第二充电控制电路传输能量；第二充电控制电路通过点火电路连接起爆药；无线指令信号接收器还通过有线依次连接信号处理器、第二充电控制电路传输信号。

进一步的，所述充能部件包括无线能量发射模块，无线能量发射模块与无线能量接收模块配套；所述充能部件还包括：无线指令信号接收器、信号处理器、第一充电控制电路、充能部件电池；

其中，无线指令信号接收器依次有线连接信号处理器、第一充电控制电路、充能部件电池传输信号，所述充能部件电池还分别与无线指令信号接收器、信号处理器、第一充电控制电路、无线能量发射模块有线连接传输能量。

本发明所采用的另一技术方案是：一种无线爆破雷管系统的起爆方法，包括：

S1，爆破洞打眼，将雷管插入爆破洞，将无线能量发射模块对准无线能量接收模块，将充能部件嵌套在雷管尾部固定；

S2，确认起爆后，先通过远程充能控制器向充能部件发出命令使用无线传能方式给雷管供能，并反馈充满信息给远程充能控制器；其中，无线指令信号接收器接到远程充能控制器发出的信号后将信号传输至信号处理器进行处理，然后再通过第一充电控制电路控制充能部件电池开始向无线能量发射模块传输能量；

无线能量接收模块接收到能量后存储至储能器件/电容，储能器件/电容将能量传递至雷管中的无线指令信号接收器，之后该无线指令信号接收器才可收到远程起爆控制器的信号；储能器件/电容同时给第二充电控制电路供能；

远程起爆控制器发出起爆信号，雷管中的无线指令信号接收器接收到信号之后经过信号处理器的处理信号控制点火电路点燃起爆药完成起爆。

本发明的有益效果是：

1，使用无线能量及无线数据传输方式制成全新爆破雷管系统，形成全新高安全性起爆方案。

2，无线传输，无任何线缆连接；并且还可以保持现有的雷管结构，从而成本低。

3，具有极高的安全性：能量充能无线信号与起爆无线信号双保险，雷管结构无电池等有源部件，完全密封，可做三防处理，充能部件与雷管可分离生产、储存、运输，储能与装药使用完全分离，供能与启爆全分离。相对于现有技术提供中继控制器（供能），本发明首次提出了为每一颗雷管提供分离式无线的充能部件。

4，雷管快速布设，无线雷管方案符合国家相关标准规定，使用方式与传统有线雷管一致。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中无线爆破雷管系统的模块化结构示意图。

图2是起爆方法的流程图。

图3是起爆过程中无线爆破雷管的工作流程图。

图4是雷管部分的结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是充能部件的结构示意图。

图7是图6的俯视图。

图8是起爆前将充能部件嵌套在雷管时的结构图。

图中，1、雷管，2、充能部件，3、无线指令信号接收器，4、第一充电控制电路，5、充能部件电池，6、无线能量发射模块，7、无线能量接收模块，8、储能器件/电容，9、第二充电控制电路，10、点火电路，11、起爆药。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

无线爆破雷管系统，如图1、4-8所示，包括：远程起爆控制器、远程充能控制器、充能部件2与雷管1。

远程起爆控制器与雷管1构成了起爆系统；远程充能控制器和充能部件2构成了能量控制部分。

其中，远程起爆控制器、远程充能控制器通过无线信号进行无线远距离传输控制，可采用LORA、WIFI、蓝牙或低频技术等通信手段分别控制雷管1、充能部件2。

雷管1内设置无线能量接收模块7，无线能量接收模块7作为雷管1接收端的一部分；雷管1内还设置：储能器件/电容8、无线指令信号接收器3（远程起爆控制器的信号通过无线数据传输模块传输至无线指令信号接收器3）、信号处理器以及第二充电控制电路9，雷管1上具有起爆药11和点火电路10。

具体来说，无线能量接收模块7有线连接储能器件/电容8，储能器件/电容8再分别有线连接无线指令信号接收器3、信号处理器、第二充电控制电路9传输能量；第二充电控制电路9通过点火电路10连接起爆药11；无线指令信号接收器3还通过有线依次连接信号处理器、第二充电控制电路9传输信号。

充能部件2包括无线能量发射模块6，无线能量发射模块6与无线能量接收模块7配套使用。充能部件2还包括：无线指令信号接收器3（远程充能控制器通过无线数据传输模块将信号传输至无线指令信号接收器）、信号处理器、第一充电控制电路4、充能部件电池5。

具体来说，无线指令信号接收器3依次有线连接信号处理器、第一充电控制电路4、充能部件电池5传输信号，充能部件电池5还分别与无线指令信号接收器3、信号处理器、第一充电控制电路4、无线能量发射模块6有线连接传输能量。

无线爆破雷管系统，起爆流程如图2、3所示，包括以下步骤：

S1，爆破洞打眼，将雷管1插入爆破洞，将无线能量发射模块6对准无线能量接收模块7，将充能部件2嵌套在雷管1尾部固定好后人员即可撤离。

S2，确认起爆后，先通过远程充能控制器向充能部件2发出命令使用无线传能方式给雷管1供能，并反馈充满信息给远程充能控制器；其中，无线指令信号接收器3接到远程充能控制器发出的信号后将信号传输至信号处理器进行处理，然后再通过第一充电控制电路4控制充能部件电池5开始向无线能量发射模块6传输能量；

无线能量接收模块7接收到能量后存储至储能器件/电容8，储能器件/电容8将能量传递至雷管1中的无线指令信号接收器3，之后该无线指令信号接收器3才可收到远程起爆控制器的信号；储能器件/电容8同时给第二充电控制电路9供能；之后远程起爆控制器发出起爆信号，雷管1中的无线指令信号接收器3接收到信号之后经过信号处理器的处理信号控制点火电路10点燃起爆药11完成起爆。

雷管1与远程起爆控制器有数据交互会指明雷管充能完成，随后远程起爆控制器将实施爆破启动指令，通过无线数据传输给每一颗雷管1进行爆破作业。

本发明实施例的充能部件2和雷管1分别生产、运输、管理，充能部件2自带充能部件电池5，在起爆准备阶段补足电量。雷管1无任何有源部件。远程充能控制器可以远程启动充能部件2对雷管1的储能器件/电容8充电。

本文的设备及方法中采用了双保险技术，是本发明人独立研发的全无线雷管智能解决方案。传统雷管以有线方式提供能量和信号，鉴于安全需求，线缆距离较长布设安装十分复杂。本文提出全新分离式无线雷管方案：能量链路和数据链路彻底分离。现有有线雷管系统，使用有线方式给雷管传能传输数据，在其他所有无线雷管方案中，均使用中继方式、雷管自带电池、或者雷管直接接受能量。这种方式面临在启爆流程前就要使雷管接电，这对启爆流程中人员安全和作业安全带来了极大风险。本文采用分体式充电和数据传输，会让雷管仅在最终启爆过程中获得能量，并且只有按照顺序才能引爆，最大限度降低人员和作业安全，甚至在运输储存阶段也完全无源，现有技术人员很难做到的，不具备极小无线能量传输系统设计能力，不具备能量数据分离控制依拓扑设计生产能力。

远程控制端包含远程充能控制器和远程起爆控制器，在爆破点设置雷管和充能部件。能量链路为远程充电控制器（远程控制端）与充能部件2进行无线数据控制，在完成雷管1与充能部件2安装后，由远程充能控制器无线启动充能部件2的充能部件电池5对雷管1的储能器件/电容8无线充电供能，在此以前雷管处于无源状态，无法接收任何无线数据传输或者启动点火程序。在完成充能后根据现场需求随时停止或保持充电状态。在决定启爆后，由远程起爆控制器通过无线方式将启爆或延迟启爆信号发给雷管1的无线指令信号接收器3进行启爆流程。在此过程中，供电和数据指令均由相互独立渠道进行传输控制，极大提供作业安全性。

在起爆之前，将充能部件2嵌套在雷管1后直接通过远程起爆控制器进行起爆则无反应；只有通过充能部件电池5先对储能器件/电容8进行充能，且远程充能控制器收到确定充满的信号之后，远程起爆控制器才可以进行起爆动作；储能器件/电容8充能过程中，远程充能控制器未收到确定充满的信号时远程起爆控制器也不能进行起爆动作，此处雷管第二充电控制电路9将监控储能器件/电容8的电量情况，若未充满，不启动雷管1中的无线指令信号接收器3接收任何信息，充满后反馈充满信息给远程起爆控制器。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.无线爆破雷管系统，其特征在于：包括：远程起爆控制器、远程充能控制器、充能部件（2）与雷管（1），所述远程充能控制器无线连接充能部件（2），充能部件（2）无线连接雷管（1），远程起爆控制器无线连接雷管（1）。

2.根据权利要求1所述的无线爆破雷管系统，其特征在于：所述远程起爆控制器、远程充能控制器通过无线信号进行无线远距离传输控制，采用LORA、WIFI、蓝牙或低频技术分别控制雷管（1）、充能部件（2）。

3.根据权利要求1所述的无线爆破雷管系统，其特征在于：所述雷管（1）内设置无线能量接收模块（7），无线能量接收模块（7）作为雷管（1）接收端的一部分；雷管（1）内还设置：储能器件/电容（8）、无线指令信号接收器（3）、信号处理器以及第二充电控制电路（9），雷管（1）上具有起爆药（11）和点火电路（10）；

其中，无线能量接收模块（7）有线连接储能器件/电容（8），储能器件/电容（8）再分别有线连接无线指令信号接收器（3）、信号处理器、第二充电控制电路（9）传输能量；第二充电控制电路（9）通过点火电路（10）连接起爆药（11）；无线指令信号接收器（3）还通过有线依次连接信号处理器、第二充电控制电路（9）传输信号。

4.根据权利要求1或3所述的无线爆破雷管系统，其特征在于：所述充能部件（2）包括无线能量发射模块（6），无线能量发射模块（6）与无线能量接收模块（7）配套；所述充能部件（2）还包括：无线指令信号接收器（3）、信号处理器、第一充电控制电路（4）、充能部件电池（5）；

其中，无线指令信号接收器（3）依次有线连接信号处理器、第一充电控制电路（4）、充能部件电池（5）传输信号，所述充能部件电池（5）还分别与无线指令信号接收器（3）、信号处理器、第一充电控制电路（4）、无线能量发射模块（6）有线连接传输能量。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的无线爆破雷管系统的起爆方法，其特征在于，包括：

S1，爆破洞打眼，将雷管（1）插入爆破洞，将无线能量发射模块（6）对准无线能量接收模块（7），将充能部件（2）嵌套在雷管（1）尾部固定；

S2，确认起爆后，先通过远程充能控制器向充能部件（2）发出命令使用无线传能方式给雷管（1）供能，并反馈充满信息给远程充能控制器；其中，无线指令信号接收器（3）接到远程充能控制器发出的信号后将信号传输至信号处理器进行处理，然后再通过第一充电控制电路（4）控制充能部件电池（5）开始向无线能量发射模块（6）传输能量；

无线能量接收模块（7）接收到能量后存储至储能器件/电容（8），储能器件/电容（8）将能量传递至雷管（1）中的无线指令信号接收器（3），之后该无线指令信号接收器（3）才可收到远程起爆控制器的信号；储能器件/电容（8）同时给第二充电控制电路（9）供能；

远程起爆控制器发出起爆信号，雷管（1）中的无线指令信号接收器（3）接收到信号之后经过信号处理器的处理信号控制点火电路（10）点燃起爆药（11）完成起爆。