DE10393128B4

DE10393128B4 - Zugangskontrolle für elektronische Sprenggeräte

Info

Publication number: DE10393128B4
Application number: DE10393128.7T
Authority: DE
Inventors: Dirk Hummel; Olaf Cramer
Original assignee: Orica Explosives Technology Pty Ltd
Current assignee: Orica Explosives Technology Pty Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: DE10393128T5; AU2003254393A1; AU2003254393B2; SE0500444L; WO2004020934A1; US20050000382A1; SE527440C2; CA2493703A1; ZA200500562B; CA2493703C; EP1570229A1; US6851369B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern mehrerer Detonatoren. Sie sieht die Verwendung eines oder mehrerer Autorisationsschlüssel (23) vor, die jeweils mit einem Sprenggerät (20) verbunden sind. Die Autorisationsschlüssel (23) sind von dem/denn Sprenggerät/-en (20) zu einer zentralen Befehlsstation (22) verbringbar, wobei jeder Autorisationsschlüssel (23) ein Datenpaket (25) speichert, welches einen von dem entsprechenden Sprenggerät (Gerät 20) erzeugten Zufallszugangscode umfaßt. Das Übertragen des einen oder der mehreren Autorisationsschlüssel (23) an eine zentrale Befehlsstation (22) ermöglicht das Übermitteln der Datenpakete (25) (und der zugehörigen zufällig erzeugten Zugangscodes) durch die zentrale Befehlsstation (22) zum Empfang durch die Sprenggeräte (20) wenn die von einem der Sprenggeräte (20) erzeugten und empfangenen zufällig erzeugten Zugangscodes einander entsprechen, ist das Sprenggerät (20) für Sprengvorgänge und das Übermitteln von Befehlssignalen (24) an einen oder mehrere zugehörige Detonatoren aktiviert. Vorzugsweise sieht die Erfindung ferner die Verwendung eines Master-Schlüssels zum Einführen in die zentrale Befehlsstation (22) vor, wobei der Master-Schlüssel Detonatorzündcodes und optional Benutzeridentifizierungsinformationen speichert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Fernbetätigung von Detonatoren. Die Erfindung betrifft insbesondere Systeme und Verfahren zum Verbessern der Sicherheit und/oder zum Verhindern der unerlaubten Verwendung von Sprengsystemen mit Detonatoren.
Hintergrund der Erfindung
Typische Sprengsysteme können ein oder mehrere Sprenggeräte umfassen, die jeweils in direkter Verbindung mit mehreren Detonatoren stehen. Dem/den Sprenggerät/-en können Befehlssignale durch eine zentrale Befehlsstation übermittelt werden, welche von der näheren Umgebung der Sprengung entfernt ist. Derartige Befehlssignale können Signale zum SCHARFSTELLEN, ZÜNDEN oder ENTSCHÄRFEN der Detonatoren umfassen.
Die Kommunikation zwischen der zentralen Befehlsstation und dem Sprenggerät erfolgt typischerweise durch Funkübertragung, kann jedoch auch eine direkte elektrische oder nicht-elektrische Verbindung umfassen. Die Kommunikation zwischen dem Sprenggerät und den Detonatoren kann ferner ebenfalls durch Funkübertragung erfolgen, jedoch umfasst sie üblicherweise eine direkte Verbindung, beispielsweise durch elektrische Verdrahtung. In jedem Fall werden von der zentralen Befehlsstation übertragene Befehlssignale von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten empfangen und anschließend an die Detonatoren weitergeleitet.
Bei jedem Sprengsystem sind Sicherheitsaspekte von allerhöchster Wichtigkeit. Es wurden in der Vergangenheit mehrere Systeme und Verfahren entwickelt, um zur Verbesserung der Sicherheit von Sprengsystemen beizutragen, wobei die Absicht war, unbeabsichtigtes Auslösen von Detonatoren, vorzeitiges Sprengen vor der korrekten Evakuierung des Sprenggebiets oder unerlaubten Gebrauch des Sprengsystems zu verhindern.
In einem Beispiel offenbart das US-Patent 4 674 047 A , erteilt am 16. Juni, 1987, ein Detonationssystem, bei dem eine Anzahl von elektronischen Detonatoren jeweils mit einer individuellen Identifizierungsnummer und Verzögerungszeit mittels einer vom Bediener betätigbaren Zündkonsole programmierbar sind. Ein Befehl von der Zündkonsole weist einen Identifizierungscode auf, der zum Adressieren oder Bezeichnen eines spezifischen integrierten Verzögerungsdetonators dient. Das System kann ferner zusätzliche Sicherheitscodemaßnahmen umfassen, um eine unbefugte Benutzung zu verhindern.
In einem anderen Beispiel offenbart das US-Patent 5 298 438 A , erteilt am 23. März, 1994, eine Vorrichtung zum zeitlichen Steuern und Zünden einer Mehrfach-Sprengung mit einem transportablen Programmierwerkzeug zum individuellen Programmieren mehrerer elektronischer Detonatoranordnungen mit Verzögerungszeitdaten in Bezug zu einem gemeinsamen Zündbefehlssignal. Die Detonatoren sind sämtlich über ein einzelnes Kabel mit einer Steuereinheit verbunden, und ein Zündsignal löst die Detonatorverzögerungseinheiten aus, um das Ablaufen ihrer jeweiligen programmierten Verzögerungszeit zu beginnen. Eine ähnliche Anordnung ist in dem US-Patent 5 894 103 A , erteilt am 13. April, 1999, offenbart. Dieses System sieht jedoch mehrere Detonatorschaltungen in Verbindung mit einer Steuereinheit vor, wobei jeder Detonatorschaltung ein spezifischer Identifizierungscode zur individuellen Kommunikation mit der Steuereinheit zugewiesen ist. Ferner ist jeder Detonatorschaltung ein spezifischer Identifizierungscode zur individuellen Kommunikation mit der Steuereinheit zugewiesen. Das System weist ferner eine tragbare Vorrichtung zum Programmieren der Verzögerungszeiten in die Steuereinheit auf.
Das am 28. Mai, 1996 erteilte US-Patent 5 520 114 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zünden von Detonatoren, die eine Programmiereinheit zum Programmieren einer Reihe von Zündmodulen mit Verzögerungszeiten umfassen die Zündkonsole kann anschließend gleichzeitig die Zündmodule abfragen, welche die angeforderten Informationen zum Programmieren der Zündkonsole mit den Verzögerungszeiten zurücksenden. Die Zündkonsole und die Programmiereinheit können mit Codiereinrichtungen, die zum Begrenzen des Zugangs zu diesen für befugte Benutzer ausgebildet sind, und Einrichtungen versehen sein, die der internen gegenseitigen Erkennung vor der Übertragung von Verzögerungszeiten von der Programmiereinheit an die Zündkonsole dienen. Weitere optionale Sicherheitsmerkmale erfordern, dass der Bediener Erkennungscodes kennt, um auf die Zünd- und Programmierkonsolen zugreifen zu können. Die Zündkonsolen können beispielsweise mit einer Magnetkarte zum Berechtigen der Benutzung versehen sein.
In einem weiteren Beispiel offenbart die am 6. November, 1998 offenbarte Internationale Patentanmeldung PCT/AU98/00929 ( WO/1999/024776 ) ein elektromagnetisches Induktionsdetonationssystem mit einem automatisierten Funklademodul (ARCH), das mit einem elektrischen Detonator und einem Wandler verbindbar ist. das System weist ferner eine Fernsteuerung zum Senden von Befehlen von einer entfernten Stelle an das Wandlermodul auf. Die Betätigung des Detonators erfordert, dass das Wandlermodul ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das zum Speisen des ARCH-Moduls und zum Liefern eines Detonationsstroms dient. Nach einem Ausführungsbeispiel, weist die Fernsteuerung eine Einrichtung zur manuellen Eingabe von Befehlen auf, nach denen ein Benutzer eine gültige Identifizierungsnummer innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums eingeben muss, damit die Fernsteuerung eine Funkverbindung mit der Wandlereinheit herstellen kann. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Fernsteuerung eine Prozessoreinrichtung zum Erzeugen eines individuellen Identifizierungscodeworts auf, das kontinuierlich übertragen wird, bis ein Bestätigungssignal von der Wandlereinheit übertragen wird, welche dem Identifizierungscodewort entspricht. Wird das Bestätigungssignal nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne empfangen, geht die Fernsteuerung in einen ”Rückstellmodus” über, wodurch der Benutzer aufgefordert wird, einen neuen gültigen Identifizierungscode einzugeben, bevor die Kommunikation mit der Wandlereinheit wiederhergestellt wird.
In einem anderen Beispiel offenbart die am 11. Mai, 2000 veröffentlichte Internationale Patentanmeldung PCT/EP99/08122 ( WO/2000/026607 ) ein Detonationssystem für Detonatoren, die durch Funksignale gezündet werden können. Das System weist mindestens eine Zündvorrichtung, die mit mindestens einem Detonator verbunden ist, und eine Detonationsvorrichtung auf, welche mit der Zündvorrichtung über Funksignale kommunizieren kann. Mindestens eine der Zündeinheiten enthält einen entnehmbaren Datenträger, der in die Detonationseinheit eingeführt werden kann. Darüber hinaus weist die Detonationsvorrichtung eine Lesevorrichtung zum Lesen der Daten auf dem eingesetzten Datenträger auf. Die Zündvorrichtung und die dieser zugeordneten Daten weisen identische Identifizierungszeichen und Informationen auf, die zum Zünden des damit verbundenen Detonators erforderlich sind. Die Zündvorrichtung wird durch Entnehmen des Datenträgers aktiviert und kann in einen Empfangszustand (oder einen Sende-/Empfangszustand für eine bidirektionale Kommunikation) versetzt werden. Die Detonationsvorrichtung wird auf ähnliche Weise nach dem Eingeben der Daten von den Datenträger in einen Sende-Standby-Modus oder einen Sende- und Empfang-Standby-Modus versetzt.
In einem weiteren Beispiel offenbart die am 26. Oktober, 2000 veröffentlichte Internationale Patentanmeldung PCT/AU00/00351 ( WO/2000/063636 ) ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Sprengnetzwerks, das verwendet wird, wenn Stör-Befehlssignale über eine Sprengsteuerung ohne die Autorisierung durch den befugten Benutzer an das Sprengnetzwerk weitergeleitet werden, beispielsweise, wenn die Steuerung mit dem Internet oder Intranet verbunden ist. Das System weist eine Firewall auf, mittels welcher die Kommunikationsverbindung zwischen der Steuerung und dem Sprengnetzwerk durch einen Schalter in einen Steuerungsmodus versetzt werden kann. Im Steuerungsmodus werden bestimmte unsichere Nachrichten gehindert, das Sprengnetzwerk zu erreichen.
DE 40 27 150 C1 und dessen US-Äquivalent US 5 136 949 A offenbaren ein System zum Fernprogrammieren einer Mine, das eine Programmiervorrichtung mit einem Computer aufweist, der einen Datenspeicher, welcher Funktionen speichert, die für das Kontrollieren der Mine erforderlich sind, sobald diese gelegt ist, einen Codewortspeicher und einen Zufallszahlengenerator aufweist. Die Programmiervorrichtung steht in Verbindung mit der Mine, und ein von dem Zufallszahlengenerator zufällig erzeugter Code wird zur Speicherung durch die Mine an die Mine übertragen, bevor die Mine gelegt wird. Wenn die Mine mittels der Programmiervorrichtung programmiert wird, nachdem die Mine gelegt wurde, vergleicht die Mine den gespeicherten Code mit dem zusammen mit dem Programmierbefehlen übertragenen Code.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem ersten Aspekt im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Steuern mehrerer Detonatoren, mit
einer zentralen Befehlsstation, die in der Lage ist ein oder mehrere Befehlssignale zu übertragen;
mindestens einem Sprenggerät, das in Signalverbindung mit sowohl der zentralen Befehlsstation als auch einer Gruppe von Detonatoren steht, wobei sich die zentrale Befehlsstation von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten und den Detonatoren entfernt befindet und sich das eine oder die mehreren Sprenggeräte und die zentrale Befehlsstation in Funksignalverbindung miteinander befinden;
einem Autorisierungsschlüssel, der einem einzelnen Sprenggerät zugeordnet ist und ein Datenpaket speichert, welches einen Zugangscode des betreffenden Sprenggeräts enthält, wobei der Autorisierungsschlüssel geeignet ist für: (a) die physische Zuordnung zu einem oder mehreren Sprenggeräten, (b) die direkte Übertragung an und das Speichern jedes Datenpakets, (c) die physische Übertragung von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten an die zentrale Befehlsstation,
wobei die zentrale Befehlsstation nach Empfang des Datenpakets von dem Autorisierungsschlüssel das Datenpaket an das Sprenggerät sendet und das Sprenggerät nur reagiert, wenn das von der zentralen Befehlsstation her erhaltene Datenpaket das Gleiche ist wie das ursprünglich von dem Sprenggerät erzeugte Datenpaket.
Nach einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner im Allgemeinen ein Verfahren zum Steuern mehrerer Detonatoren, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer zentralen Befehlsstation, die in der Lage ist Befehlssignale zu übertragen;
Bereitstellen eines oder mehrerer Sprenggeräte, die jeweils in Signalübertragungsverbindung mit einer Gruppe von Detonatoren und der zentralen Befehlsstation stehen, wobei sich die zentrale Befehlsstation von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten und den Detonatoren entfernt befindet und sich das eine oder die mehreren Sprenggeräte und die zentrale Befehlsstation in Funksignalverbindung miteinander befinden;
Bereitstellen eines oder mehrerer Autorisierungsschlüssel, wobei jeder Autorisierungsschlüssel geeignet ist für (a) eine physische Verbindung mit einem oder mehreren Sprenggeräten, (b) eine direkte Übertragung an jedes und ein Speichern jedes Datenpakets, und (c) die physische Übertragung von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten zur zentralen Befehlsstation zum Ausgeben des/der gespeicherten Datenpakets/-e an die zentrale Befehlsstation übertragen;
Transferieren jedes Autorisierungsschlüssels von dem Sprenggerät an die zentrale Befehlsstation;
Eingeben eines Datenpakets von dem einen oder mehreren Autorisierungsschlüsseln in die zentrale Befehlsstation;
Übertragen eines oder mehrerer Befehlssignale von der zentralen Befehlsstation an das eine oder die mehreren Sprenggeräte,
wobei die Befehlssignale zusammen mit dem Datenpaket an das Sprenggerät übertragen werden, wobei jedes einzelne Sprenggerät auf das Befehlssignal nur reagiert, wenn eines der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen Datenpakete das Gleiche ist wie das ursprünglich von dem Sprenggerät erzeugte Datenpaket.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem dritten Aspekt ferner in Allgemeinen ein Verfahren zum Steuern des Zündens mehrerer Detonatoren, die jeweils einen einzigartigen eingebauten Zündcode aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen einer zentralen Befehlsstation;
Bereitstellen eines oder mehrerer Sprenggeräte, die jeweils in Signalübertragungsverbindung mit einer Gruppe von Detonatoren und der zentralen Befehlsstation stehen;
Bereitstellen eines oder mehrerer Autorisationsschlüssel, wobei jeder Autorisationsschlüssel geeignet ist für geeignet ist für (a) eine physische Verbindung mit einem oder mehreren Sprenggeräten, (b) eine direkte Übertragung an jedes und ein Speichern jedes Datenpakets, und (c) die physische Übertragung von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten zur zentralen Befehlsstation zum Ausgeben des/der gespeicherten Datenpakets/-e an die zentrale Befehlsstation übertragen;
Transferieren jedes Autorisationsschlüssels von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten an die zentrale Befehlsstation;
Eingeben jedes Datenpakets von dem einen oder den mehreren Autorisationsschlüsseln in die zentrale Befehlsstation.
Die Deutsche Patentveröffentlichung 199 45 790 A1 offenbart Vorrichtungen und Verfahren gemäß den drei zuvor beschriebenen Aspekten.
Die Detonationssysteme nach dem Stand der Technik liefern somit verschiedene Mittel zur Verbesserung der Sicherheit des Sprengvorgangs. Dennoch kann kein Sprengsystem absolute Sicherheit bieten, und es bleibt ein Bedarf an verbesserten Sprengsystemen, die derart ausgebildet sind, dass sie die Möglichkeit einer unerwünschten Detonatorbetätigung oder eine unbefugte Nutzung verringern.
Überblick über die Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest in ihrer bevorzugten Form, ist es, Systeme und Verfahren zum Betätigen von Detonatoren mit verbesserter Sicherheit zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest in ihrer bevorzugten Form, ist es, ein System zu schaffen, das eine Kreuzkommunikation zwischen Komponenten eines Detonationssystems ermöglicht, um zu verifizieren, dass das System von einem befugten Benutzer betrieben wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest in ihrer bevorzugten Form, ist es, ein System zu schaffen, das eine Kreuzkommunikation zwischen Komponenten eines Detonationssystems vorsieht, um zu verifizieren, ob die Bedingungen für ein sicheres Zünden der Detonatoren geeignet sind.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder jedes der mehreren Sprenggeräte eine Einrichtung zur Zufallserzeugung des Zugangscodes und zu dessen Übertragung an den Autorisierungsschlüsselenthält, wobei der zufällig erzeugte Zugangscode dem Sprenggerät und dem entsprechenden Datenpaket eine Art von Identität verleiht.
Vorzugsweise
Vorzugsweise enthält jedes einzelne Datenpaket ferner einen individuellen Identifizierungscode, der dem Sprenggerät entspricht, welches das jeweilige einzelne Datenpaket erzeugt hat.
Vorzugsweise sendet die zentrale Befehlsstation das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e gleichzeitig an das/die Sprenggerät/-e. Alternativ sendet die zentrale Befehlsstation das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e sequentiell an das/die Sprenggerät/-e.
Vorzugsweise weist die zentrale Befehlsstation des weiteren eine Verschlüsselungseinrichtung auf, und jedes Sprenggerät weist ferner eine Entschlüsselungseinrichtung auf, so dass das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren gesendeten Datenpakete durch die Verschlüsselungseinrichtung bei der Übertragung von der zentralen Befehlsstation her verschlüsselt und beim Empfang durch jedes Sprenggerät von der Entschlüsselungseinrichtung entschlüsselt werden. Stärker bevorzugt werden das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren Datenpakete durch 32-Bit-Verschlüsselung verschlüsselt.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die zufällig erzeugten Zugangscodes vorzugsweise für einen einzelnen Sprengvorgang aktiv. Vorzugsweise sind die zufällig erzeugten Zugangscodes innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters aktiv, außerhalb dessen das eine oder die mehreren Sprenggeräte nicht auf das eine oder die mehreren Befehlssignale und das eine oder die mehreren Datenpakete reagieren, die von der zentralen Befehlsstation übertragen wurden.
Vorzugsweise befinden sich der eine oder die mehreren Detonatoren über eine Niederenergie-Sprengschnur, Stoßwellenrohre oder elektrische Verbindung in Signalübertragungsverbindung mit dem einen oder den mehreren Sprenggeräten.
Der eine oder die mehreren Autorisationsschlüssel weisen vorzugsweise einen einzelnen Autorisationsschlüssel auf, der zwischen dem einen oder den mehreren Sprenggeräten zum Speichern des einen oder der mehreren Datenpakete übertragbar ist.
Vorzugsweise umfassen die Befehlssignale die Signale SCHARFSTELLEN, ZÜNDEN und ENTSCHÄRFEN. Insbesondere sind die Signale ZÜNDEN für jeden Detonator oder jede Gruppe von Detonatoren spezifisch, wobei jedes Signal ZÜNDEN eine Verzögerungskomponente aufweist, um eine Zündverzögerung für jeden Detonator oder jede Gruppe von Detonatoren anzugeben, wodurch eine Zündfolge der Detonatoren angegeben wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner auf:
einen Master-Schlüssel mit einem Speicher zum Speichern von Detonatorzündcodes;
wobei jeder der Detonatoren einen eingebauten Zündcode aufweist und das Verbinden des Master-Schlüssels mit der zentralen Befehlsstation das Übertragen gespeicherter Detonatorzündcodes an die zentrale Befehlsstation zur Übertragung an eines oder mehrere Sprenggeräte ermöglicht, wobei das eine oder die mehreren Sprenggeräte jeweils Einrichtungen zum Übertragen der Detonatorzündcodes an die Detonatoren aufweist, wobei jedes einzelne Sprenggerät die Detonatorcodes und die Befehlssignale nur weiterleitet, wenn eines der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen Datenpakete das gleiche wie das ursprünglich von dem jeweiligen einzelnen Sprenggerät erzeugte Datenpaket ist, wobei jeder Detonator nur zündet, wenn einer der von einem zugehörigen Sprenggerät weitergeleiteten Detonatorzündcodes der gleiche wie der eingebaute Zündcode des jeweiligen einzelnen Detonators ist.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß das Verfahren nach dem zweiten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete in dem einen oder jedem der mehreren Sprenggeräte derart erzeugt werden, dass jedes Datenpaket einen zufällig erzeugten Zugangscode enthält, welcher dem Sprenggerät und dem entsprechenden Datenpaket eine Art von Identität verleiht.
Das Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung weist vorzugsweise jedes einzelne Datenpaket einen einzigartigen Identifizierungscode auf, welcher dem Sprenggerät entspricht, welches das jeweilige Datenpaket erzeugt hat. In dem Übertragungsschritt des zuvor beschriebenen Verfahrens kann die zentrale Befehlsstation das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e gleichzeitig oder sequentiell an das/die Sprenggerät/-e übertragen. Vorzugsweise werden das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren übertragenen Datenpakete beim Übertragen durch die zentrale Befehlsstation verschlüsselt und heim Empfang durch jedes Sprenggerät entschlüsselt. Höchst vorzugsweise werden in dem Übertragungsschritt das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren Datenpakete durch 32-Bit-Verschlüsselung verschlüsselt. Vorzugsweise sind die zufällig erzeugten Zugangscodes für einen einzigen Sprengvorgang aktiv. Vorzugsweise sind die zufällig erzeugten Zugangscodes innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters aktiv, außerhalb dessen das Sprenggerät nicht auf das eine oder die mehreren Befehlssignale und das eine oder die mehreren Datenpakete reagiert, die von der zentralen Befehlsstation übermittelt wurden.
Vorzugsweise steht jede Gruppe von Detonatoren über Niederenergie-Sprengschnur, Stoßwellenrohre oder elektrische Verbindung in Signalverbindung mit jedem Sprenggerät.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren weist der eine oder die mehreren Autorisationsschlüssel vorzugsweise einen einzelnen Autorisationsschlüssel auf, der zwischen dem einen oder den mehreren Sprenggeräten und der zentralen Befehlsstation zum Speichern des einen oder jedes der mehreren Datenpakete transferierbar ist.
Vorzugsweise umfassen das eine oder die mehreren Befehlssignale die Signale SCHARFSTELLEN, ZÜNDEN und ENTSCHÄRFEN. Höchst vorzugsweise sind die Signale ZÜNDEN für jeden Detonator oder eine Gruppe von Detonatoren spezifisch, wobei jedes Signal ZÜNDEN eine Verzögerungskomponente enthält, um eine Zündverzögerung für jeden Detonator oder jede Gruppe von Detonatoren anzugeben, wodurch eine Zündfolge der Detonatoren definiert ist.
Gemäß vorliegenden Erfindung ist des Weiteren ein Verfahren nach dem dritten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenpaket in jedem Sprenggerät derart erzeugt wird, dass jedes Datenpaket einen zufällig erzeugten Zugangscode enthält, welcher dem Sprenggerät und dem entsprechenden Datenpaket eine Art von Identität verleiht,
und ist ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vorsehen eines Master-Schlüssels mit einem Speicher zum Speichern von Detonatorzündcodes;
Übertragen der Detonatorzündcodes vom Mater-Schlüssel an die zentrale Befehlsstation;
Übertragen eines oder mehrerer Befehlssignale, der Detonatorzündcodes und des einen oder der mehreren Datenpakete von der zentralen Befehlsstation an das eine oder die mehreren Sprenggeräte, wobei jedes einzelne Sprenggerät die Detonatorzündcodes und die Befehlssignale nur an die zugehörigen Detonatoren weitergibt, wenn eines der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen Datenpakte das gleiche wie das ursprünglich von dem jeweiligen einzelnen Sprenggerät erzeugte Datenpaket ist, wobei jeder Detonator nur zündet, wenn einer der von dem zugehörigen Sprenggerät übermittelten Detonatorzündcodes der gleiche wie der eingebaute Zündcode für den jeweiligen Detonator ist.
Vorzugsweise kann nach dem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ein jeweiliges Datenpaket ferner einen einzigartigen Identifizierungscode aufweisen, der dem Sprenggerät entspricht, welches das jeweilige Datenpaket erzeugt hat. Vorzugsweise kann in dem Übertragungsschritt die zentrale Befehlsstation die Detonatorcodes, das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e gleichzeitig oder sequentiell an das/die Sprenggerät/-e übertragen Vorzugsweise speichert der Master-Schlüssel Benutzeridentifizierungsinformationen zur Erkennung durch die zentrale Befehlsstation. Vorzugsweise umfassen die Detonatorzündcodes Detonatoridentifizierungscodes und/oder Detonatorverzögerungszeiten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Sprengsystems mit einer zentralen Befehlsstation und einem Sprenggerät mit einem entnehmbaren Datenträger.
2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sprengsystems.
3 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sprengsystems mit einem Master-Schlüssel.
4 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte des erfindungsgemäßen Sprengverfahrens.
5 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte eines bevorzugten erfindungsgemäßen Sprengverfahrens.
Definitionen

”Sprenggerät” – eine Vorrichtung, die in Signalübertragungsverbindung mit einem oder mehreren Detonatoren steht, um diese durch den Empfang und/oder die Weiterleitung von Signalen, welche von einer zentralen Befehlsstation übertragen werden, scharf zu stellen, zu zünden oder zu entschärfen. Ein typisches Sprenggerät kann über Funkverbindung oder in direkter physischer Verbindung (beispielsweise Niederenergie-Sprengschnur, Stoßwellenrohre oder elektrische Verbindung) in Verbindung mit einem oder mehreren Detonatoren oder Gruppen von Detonatoren stehen.
<(Sprenggerät-/einzigartiger) ”Identifizierungscode”> – jede Form von Code, die eine einzigartige Identifizierung eines spezifischen Sprenggeräts schafft und dieses Sprenggerät von anderen Sprenggeräten in der Vorrichtung oder dem System unterscheidet. Üblicherweise kann ein Identifizierungscode einem Sprenggerät semi-permanent für eine vorbestimmte Zeitspanne oder über die Lebensdauer des Sprenggeräts zugewiesen werden.
”Zentrale Befehlsstation” – jede Vorrichtung, die Signale über Funk oder durch direkte Verbindung an eines oder mehrere Sprenggeräte übermittelt. Die übertragenen Signale können codiert oder verschlüsselt sein. Üblicherweise ermöglicht die zentrale Befehlsstation eine Funkverbindung mit mehreren Sprenggeräten von einer von der Sprengstelle entfernten Stelle aus.
”Detonatorzündcode” – umfasst die Identifizierungsinformationen und/oder die Verzögerungszeitinformationen für einen einzelnen Detonator oder eine Gruppe von Detonatoren.
”Schlüssel” – jede tragbare Datenspeichereinrichtung;
”zufällig erzeugter Zugangscode” – jede Form von Code, die zufällig erzeugt wird und ausreicht, um dem Sprenggerät und dem entsprechenden Datenpaket eine Form von Identität zu verleihen. Ein derartiger Code kann ein digitaler, analoger etc. Code sein. Üblicherweise ist ein derartiger Code im Digitalformat vorhanden und ist nur für einen einzigen oder wenige Sprengvorgänge ”aktiv”.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung schafft erhebliche Verbesserungen an der Sprengvorrichtung oder dem Sprengsystem, das in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP99/08122 ( WO/2000/026607 ) offenbart ist. Die Verbesserungen umfassen das Hinzufügen mehrerer neuer Merkmale, die zur Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit und -sicherheit des Systems zusammenwirken. Die internationale Patentanmeldung PCT/EP99/08122 (WO/2000/026607) betrifft ein relativ einfaches Sprengsystem, das einige nützliche Aspekte aufweist, einschließlich der Verwendung eines Datenträgers zum Übertragen von Identifizierungsinformationen von einem oder mehreren Sprenggeräten an eine zentrale Befehlsstation. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die in PCT/EP99/08122 (WO/2000/026607) offenbarte Technologie zu nutzen und diese Technologie in ein Sprengsystem und ein -verfahren zu integrieren, das in mehrfacher Hinsicht einen höheren Grad an Zuverlässigkeit und Sicherheit bietet.
Die in PCT/EP99/08122 ( WO/2000/026607 ) offenbarte bekannte Vorrichtung ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Das System weist ein oder mehrere Sprenggeräte 10 auf (zur einfacheren Darstellung ist in 1 nur ein Sprenggerät angegeben). Jedes Sprenggerät 10 ist mit mehreren Detonatoren 11 verbunden und kann ein Signal zum Scharfmachen, Zünden oder Entschärfen eines oder mehrerer Detonatoren übertragen. Das System weist ferner eine zentrale Befehlsstation 12 auf, die von dem/den Sprenggerät/-en räumlich entfernt angeordnet sein kann, wobei zumindest die zentrale Befehlsstation mit dem/den Sprenggerät/-en über Funksignale (oder andere Kommunikationsmittel) kommunizieren kann. Zumindest eines der Sprenggeräte weist einen entnehmbaren Datenträger 13 auf, der aus dem Sprenggerät entnehmbar und in die zentrale Befehlsstation einsetzbar ist. Das Sprenggerät und der diesem zugeordnete Datenträger enthalten identische Identifikationsmerkmale und Informationen, die zum Zünden der verbundenen Detonatoren erforderlich sind. Der Transfer des Datenträgers vom Sprenggerät zur zentralen Befehlsstation kann vorzugsweise Sende- und Empfangsmerkmale der beiden Systemkomponenten aktivieren. Sobald der Datenträger in die zentrale Befehlsstation eingesetzt ist, können die Identifizierungsmerkmale und Detonatorzündinformationen in den Speicher der zentralen Befehlsstation übertragen werden, um anschließend die Kommunikation 14 mit dem Sprenggerät zu aktivieren.
Die Vorrichtung oder das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 2 dargestellt. Das System unterscheidet sich dahingehend von demjenigen in 1, dass ein oder mehrere Sprenggeräte (zur einfacheren Darstellung ist nur ein Sprenggerät in der 2 angegeben) vorgesehen sind, wobei jedes Sprenggerät einen zufällig erzeugten Zugangscode 16 für einen bestimmten Sprengvorgang erzeugen und speichern kann. Vorzugsweise ist der zufällig erzeugte Zugangscode 16 nur für einen einzigen Sprengvorgang innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters geeignet, so dass ein Versagen bei der Einleitung der Sprengung innerhalb des Zeitfensters erfordert, dass das Sprenggerät einen neuen Zugangscode erzeugt.
Der zufällig erzeugte Zugangscode ist in ein Datenpaket 25 integriert. Der zufällig erzeugte Zugangscode kann selbst ausreichend sein, um dem betreffenden Sprenggerät für einen oder mehrere Sprengvorgänge eine eindeutige Identität zuzuweisen. Es ist jedoch höchst bevorzugt, dass das Datenpaket ferner zusätzliche Identifizierungsinformationen aufweist, die für das Sprenggerät spezifisch sind, wie beispielsweise einen einzigartigen Sprenggerätidentifizierungscode, der für einzelne oder mehrere Sprengvorgänge verwendet werden kann, oder vorzugsweise dem Sprenggerät eine permanente Identität verleihen kann, wenn er in ein Sprengbetriebssystem integriert ist.
In jedem Fall speichert das Sprenggerät das Datenpaket und liefert ferner eine Kopie des Datenpakets 25 auf einem Autorisationsschlüssel 23. Der Autorisationsschlüssel 23 kann jede Form einer Datenspeichervorrichtung sein, die einfach tragbar und an eine von dem Sprenggerät entfernte Stelle transferierbar ist. Höchst vorzugsweise ist der Autorisationsschlüssel 23 ein Schlüssel zum Einschalten des Sprenggeräts 20. Auf diese Weise kann der Schlüssel in das Sprenggerät eingeführt werden und der Vorgang des Einschaltens des Sprenggeräts leitet die zufällige Erzeugung eines neuen Zugangscodes und das Aufzeichnen des Codes auf dem Schlüssel ein (vorzugsweise zusammen mit dem relevanten Sprenggerätidentifizierungscode). Vorzugsweise deaktiviert das Entfernen des Autorisationsschlüssels aus dem Sprenggerät das Sprenggerät und macht das Sprenggerät ”sicher”. Das Sprenggerät ist jedoch vorzugsweise derart konfiguriert, dass es die Kapazität zum Empfangen von Signalen von der zentralen Befehlsstation beibehält, wenn es sich im ”sicheren” Zustand befindet.
Nach dem Entfernen des Autorisationsschlüssels 23 aus dem Sprenggerät 20 wird der Schlüssel zusammen mit dem Datenpaket 25 zur zentralen Befehlsstation 22 transferiert, welche das den zufällig erzeugten Zugangscodeenthaltende Datenpaket empfängt. Befehlssignale 24 (Funksignale oder andere). Die von der zentralen Befehlsstation an das/die Sprenggerät/-e übertragen werden, können mit einem Datenpaket 26 einhergehen. Auf diese Weise ist jedes Signal effektiv an ein bestimmtes Sprenggerät entsprechend dem zufällig erzeugten Zugangscode (und dem einzigartigen Identifizierungscode, falls vorhanden) gerichtet. Insbesondere reagiert das gewählte Sprenggerät nur auf das/die Befehlssigna/-e, wenn mindestens einer der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen zufällig erzeugten Zugangscodes dem zufällig erzeugten Zugangscode entspricht, der von dem betreffenden Sprenggerät ursprünglich erzeugt und gespeichert wurde.
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft die gleichzeitige Übertragung von Befehlssignalen und Datenpaketen durch die zentrale Befehlsstation. Die Signale müssen jedoch nicht auf diese Weise übertragen werden. Alternativ können die Signale sequentiell in beliebiger Reihenfolge übertragen werden. Die Sprenggeräte können beispielsweise die Befehlssignale vor den Datenpaketen empfangen (oder umgekehrt) und die Informationen integrieren, sobald sämtliche geeigneten Signale empfangen wurden.
Die in 2 dargestellte Vorrichtung ermöglicht es einem befugten Benutzer, ein oder mehrere Sprenggeräte in der Umgebung der Sprengung aufzustellen und das Sprenggebiet zu verlassen, wobei er einen oder mehrere Autorisationsschlüssel von einem oder mehreren der Sprenggeräte mit sich führt. Die Datenpakete sind vorzugsweise nur für einen einzigen Sprengvorgang verwendbar, so dass ein neuer Sprengvorgang das neuerliche Einsetzen der Autorisationsschlüssel in die Sprenggeräte und die resultierende Erzeugung neuer zufällig erzeugter Zugangscodes erfordern würde. Höchst vorzugsweise sind die Zugangscodes nur innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters gültig. Auf diese Weise führt das Verweilen des Bedieners in dem Sprenggebiet und das Nichterreichen der zentralen Befehlsstation innerhalb des Zeitfensters dazu, dass das System in einen ”Standby”-Modus zurückgesetzt wird, wodurch die nachfolgende Betätigung der Detonatoren verhindert wird. Das System ermöglicht ferner eine Unterscheidung zwischen intakten Signalen und die Identifizierung von übertragenen Signalen, die in irgendeiner Weise beschädigt wurden, beispielsweise durch das Vorhandensein von Rauschen in den Komponenten des Systems oder der Sprengumgebung.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel sieht einen Autorisationsschlüssel vor, der jedem Sprenggerät in dem System entspricht. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Vorrichtung mehrere Sprenggeräte und einen einzigen Autorisationsschlüssel umfasst. Auf diese Weise kann der einzige Autorisationsschlüssel zwischen sämtlichen Sprenggeräten in dem System transferiert werden, um die Datenpakete zu sammeln und zu speichern. Sobald sämtliche erforderlichen Datenpakete auf dem Autorisationsschlüssel gespeichert sind, kann der einzige Autorisationsschlüssel anschließend zur zentralen Befehlsstation verbracht werden, wodurch die Notwendigkeit mehrerer Autorisationsschlüssel entfällt. Obwohl die Datenpakete sämtlich auf dem selben Schlüssel gespeichert sind, behält jedes Datenpaket individuelle Sprenggerätidentifizierungsinformationen in Form von zufällig erzeugten Zugangscodes (und der einzigartigen Sprenggerätidentifizierungscodes, falls vorhanden) bei. Auf diese Weise können die Datenpakete, sobald sie von der zentralen Befehlsstation übermittelt wurden, beim Empfang durch die Sprenggeräte adäquat unterschieden werden, obwohl sie auf einem einzigen Autorisationsschlüssel gespeichert wurden.
Abgesehen von der Bereitung einer sichereren Sprengumgebung unterstützt die Verwendung zufällig erzeugter Zugangscodes in Kombination mit einem oder mehreren Autorisationsschlüsseln das Verhindern von unbefugter Verwendung des Sprengsystems. Wenn die Autorisationsschlüssel verlorengehen oder beschädigt werden, verhindert vorzugsweise das Ablaufen der Zugangscodes einen nachfolgenden Missbrauch des Systems.
Um die Sicherheit des Systems weiter zu verbessern, wird ferner bevorzugt, dass die Übertragung von Signalen von der zentralen Befehlsstation an das/die Sprenggerät/-e verschlüsselt wird. Zu diesem Zweck können von der zentralen Befehlsstation kommende Signale verschlüsselt werden (beispielsweise durch 32-Bit-Verschlüsselung) und anschließend beim Empfang durch das Sprenggerät entschlüsselt werden. Auf diese Weise sind von der zentralen Befehlsstation übermittelte Befehlssignale und/oder Datenpakete weniger anfällig für Abfangen und möglichen Missbrauch durch unbefugte Dritte, wodurch die Gesamtsicherheit des Sprengsystems weiter verbessert wird.
Ein alternatives und bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems ist in 3 dargestellt. Das System ist demjenigen der 2 ähnlich, weist jedoch ferner einen Master-Schlüssel 30 auf. Ähnlich dem Autorisationsschlüssel weist der Master-Schlüssel 30 einen Speicher auf. Anders als der Autorisationsschlüssel jedoch speichert der Master-Schlüssel 30 eine Reihe von Detonatorzündcodes, die Detonatoridentifizierungsinformationen und/oder Verzögerungszeiten umfassen. Somit kann der Master-Schlüssel sämtliche Informationen enthalten, die für die Detonatorbetätigung und die Detonatorzündungssequenz erforderlich sind, wodurch diese Informationen von den Hauptkomponenten des Sprengsystems unabhängig sind. Vorzugsweise kann der Master-Schlüssel ferner Identifizierungsinformationen über befugte Benutzer (beispielsweise einen Code oder Namen, etc.) aufweisen, die für den Benutzer kennzeichnend und für das Aktivieren des Sprengsystems spezifisch erforderlich sind.
Sobald der Master-Schlüssel 30 in geeigneter Weise in die zentrale Befehlsstation eingeführt ist, werden die in dem Master-Schlüssel gespeicherten Daten (optional umfassend Benutzeridentifizierungsinformationen und Detonatorzündcodes) an die zentrale Befehlsstation übertragen. Wenn die Benutzeridentifizierungsinformationen von der zentralen Befehlsstation nicht erkannt werden, wird die zentrale Befehlsstation nicht zum Übertragen von Informationen aktiviert. Wenn jedoch die Benutzeridentifizierungsinformationen auf dem Master-Schlüssel (falls vorhanden) von der zentralen Befehlsstation positiv identifiziert werden, wird die zentrale Befehlsstation aktiviert, um zum gewünschten Übertragen von Informationen und Befehlssignalen bereit zu sein.
Die Detonatorzündcodes können ebenfalls von dem Master-Schlüssel an die zentrale Befehlsstation übertragen werden, um anschließend über das eine oder die mehreren Sprenggeräte an die Detonatoren übertragen 31 zu werden. Jedes Sprenggerät vermittelt effektiv die Detonatorzündcodes von der zentralen Befehlsstation an die Detonatoren.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel weist daher ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal auf, nach dem diese Weiterleitung nur erfolgen kann, wenn das gewählte Sprenggerät durch den Empfang eines Datenpakets von der zentralen Befehlsstation aktiviert wird, welches optional dem Sprenggerät entsprechende Identifizierungsinformationen sowie einen zufällig erzeugten Zugangscode umfasst, der einem gespeicherten Zugangscode entspricht, welcher spezifisch für den Sprengvorgang erzeugt wurde. Ohne das Datenpaket ist die Übermittlung der Detonatorcodes und/oder Verzögerungszeiten blockiert. Die Befehlssignale und die Datenpakete können von der zentralen Befehlsstation an das Sprenggerät zu jeder Zeit entweder vor, gleichzeitig mit oder nach der Übertragung der Detonatorzündcodes vom Master-Schlüssel übertragen werden. Das Sprenggerät übermittelt die Zündcodes an die Detonatoren nur, wenn es das/die geeignete/-n Befehlssignal/-e und Datenpaket/-e empfängt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner entsprechende Verfahren zur Betätigung eines oder mehrerer Detonatoren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren mit den in 4 dargestellten Schritten vorgesehen. In den Anfangsschritten 50 und 51 werden eine zentrale Befehlsstation und ein oder mehrere Sprenggeräte bereitgestellt. Zur einfacheren Darstellung wird von dieser Stelle an nur ein Sprenggerät erörtert. Anschließend wird das Sprenggerät initiiert, um im Schritt 52 ein Datenpaket zu erzeugen, wobei das Datenpaket einen zufällig erzeugten Zugangscode (und optional einen einzigartigen Identifizierungscode für das Sprenggerät) umfasst. Im Schritt 53 wird das Datenpaket auf einem Autorisationsschlüssel gespeichert, der im Schritt 54 von dem Sprenggerät zur zentralen Befehlsstation verbracht wird. Anschließend wird das Datenpaket von der zentralen Befehlsstation im Schritt 59 an das Sprenggerät zurück gesendet, wo das Sprenggerät einen Vergleich zwischen dem erzeugten und dem empfangenen Datenpaket in den Schritten 55 und 56 durchführt. Im Schritt 56 wird entschieden, ob die erzeugten und empfangenen Datenpakete übereinstimmen. Stimmen die Pakte nicht überein, bleibt das Sprenggerät inaktiv (Schritt 57). Wenn hingegen das erzeugte und das empfangene Datenpaket im Schritt 58 übereinstimmen, wird das Sprenggerät aktiviert, um auf jegliches Befehlssignal zu reagieren, welches das Datenpaket begleitet oder innerhalb vorbestimmter Bedingungen (beispielsweise Zeitlimits) nach oder vor dem Empfang des Datenpakets empfangen werden kann.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein bevorzugtes Verfahren vorgesehen, das die Verwendung eines Master-Schlüssels vorsieht, wie in 5 dargestellt. Das dargestellte Verfahren umfasst viele Schritte, die denjenigen von 4 entsprechen, jedoch mit einigen bemerkenswerten Zusätzen. Zuerst ermöglicht der Schritt 70 das Vorsehen eines Master-Schlüssels, der im Schritt 71 in die zentrale Befehlsstation eingeführt wird. Der Master-Schlüssel weist einen Speicher auf, der Detonatorzündcodes enthält, die optional Detonatoridentifizierungsinformationen (oder Detonatorgruppenidentifizierungsinformationen) und/oder Detonatorzündverzögerungszeiten umfassen. Vorzugsweise kann der elektronische Speicher des Master-Schlüssels ferner Identifizierungsinformationen über befugte Benutzer (beispielsweise einen einzigartigen Code oder Namen, der für den befugten Benutzer spezifisch ist) aufweisen, welche eine positive Identifizierung des befugten Benutzers durch die zentrale Befehlsstation ermöglichen.
Die Detonatorzündcodes (und Identifizierungsinformationen über befugte Benutzer, falls vorhanden) werden im Schritt 71 an die zentrale Befehlsstation übertragen und anschließend (über Funksignale oder andere Mittel) im Schritt 72 an das Sprenggerät übertragen. In dieser Phase dient das Sprenggerät der Übermittlung der Detonatorzündcodes an die Detonatoren. Dies ist jedoch nur möglich, wenn das Sprenggerät zum Verarbeiten der Zündcodes durch Erkennen eines geeigneten Datenpakets und andere geeignete Befehlssignale vom Sprenggerät aktiviert wird, wie zuvor beschrieben. Wenn das Sprenggerät keine geeigneten Datenpakete oder Befehlssignale von der zentralen Befehlsstation empfangen hat, geht das Sprenggerät in einen inaktiven oder ”Standby”-Zustand über und verarbeitet die Detonatorzündcodes nicht. Wenn alternativ das Sprenggerät durch das Empfangen eines geeigneten Datenpakets und geeigneter Befehlssignale aktiviert wird, übermittelt das Sprenggerät erfolgreich die Zündcodes an die Detonatoren, um diese zu betätigen (Schritt 74). Das vorliegende Ausführungsbeispiel wurde zwar unter Bezugnahme auf Zündcodes beschrieben, jedoch kann der Master-Schlüssel alternativ andere Signale/Codesignale zur Übertragung an die und/oder Steuerung der Detonatoren oder Gruppen von Detonatoren speichern. Derartige alternative Signale können Signale zum Scharfmachen und Entschärfen umfassen, sind darauf jedoch nicht beschränkt.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Zündcodes im Schritt 73 empfangen werden, der nach dem Verarbeiten des Datenpakets (und optional anderer Befehlssignale) auftritt. Es ist jedoch wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Erfindung andere Ausführungsbeispiele umfasst, bei denen das Sprenggerät zunächst die Zündcodes empfängt und speichert und anschließend aktiviert wird, um die Detonatorzündcodes beim Empfangen eines geeigneten Datenpakets und geeigneter Befehlssignale an die Detonatoren zu übertragen. Die Reihenfolge der Übertragung von Signalen von der zentralen Befehlsstation und die Reihenfolge des Empfangs der Signale durch das eine oder die mehreren Sprenggeräte bewirkt nicht generell den Betrieb des Systems, vorausgesetzt, das Sprenggerät reagiert auf den Empfang eines entsprechenden erzeugten und empfangenen Datenpakets.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele weiter beschrieben, welche in keiner Weise den Rahmen der Erfindung beschränken sollen.
Beispiele
Beispiel 1 – Adaption des i-kon^TM Sprengsystems
Das i-kon Sprengsystem (Orica Limited) bietet eine im Bereich von Millisekunden gesteuerte Initiierungszeitsteuerung. Die Feldversuche des Systems und der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung involvierten eine zumindest teilweise Adaption des i-kon Systems durch das Integrieren des Central Blasting System^TM (CBS). Das i-kon CBS wurde unter Verwendung verschiedener Verfahren und in verschiedenen Stufen getestet, welche umfassten;

– Bereitstellen von geeigneter Ausrüstung, die ferngesteuert funktioniert (Luft-Luft-Test)
– Herstellen eines Kontakts zwischen einer zentralen Befehlsstation und eines Sprenggeräts durch normale Netzwerkherstellung mittels einer Leckleitung
– Testen der Signalstärken zwischen den Systemkomponenten
– Durchführen von ”Dummy”-Zündungen des i-kon CBS Systems

Die vorgenannten Tests dienten der Feinabstimmung des Systems und dem Vornehmen gewünschter Verbesserungen. Die Tests ergaben, dass Modifizierungen an den Antennen, den Leckleitungen, den Leckleitungsverstärkern und den Funkmodems erforderlich waren, um eine geeignete Kommunikation zwischen Systemkomponenten herzustellen. Darüber hinaus waren Signalstärkenanzeigen und Batterieleistungsanzeigen am Sprenggerät erforderlich.
Beispiel 2 – Funktionstest des adaptierten i-kon CBS Sprengsystems
Funktions-Feldversuche wurden mit insgesamt 26 scharfen und 304 leeren Detonatoren ausgeführt, die in mehreren ”Loggern” angeordnet waren. Sämtliche 330 Detonatoren wurden programmiert und über die vollen Systemspezifikationen gezündet (260 Ohm Kabelbaum pro Logger und 130 Ohm für die Zündkabel).
Die folgenden Vorbereitungen wurden an der Sprengstelle verwendet:
Logger#1: 22 leere Detonatoren
Logger#2: 25 leere Detonatoren
Logger#3: 15 leere Detonatoren
Logger#4: 18 leere Detonatoren
Logger#5: 25 leere Detonatoren
Logger#6: 14 scharfe Detonatoren mit Verzögerungen von 0, 2000, 4000, 6000, 4 × 8000, 12000, 5 × 15000 ms
Logger#7: 11 scharfe Detonatoren mit Verzögerungen von 0, 2000, 4000, 6000, 4 × 8000, 12000, 5 × 15000 ms
Logger#8: 200 leere Detonatoren
Nachdem die Schaltungen auf ihre Intaktheit getestet worden waren, wurde das i-kon Sprenggerät parallel mit den Loggern über das Sprengkabel verbunden.
Anschließend wurde der Autorisationsschlüssel ”initialisiert”, indem das Sprenggerät veranlasst wurde, die Seriennummer des Sprenggeräts und einen einzigartigen zufällig erzeugten Zugangscode an einen Autorisationsschlüssel (auch als Smart Dongle bekannt) zu übertragen. Der Autorisationsschlüssel wurde aus dem Sprenggerät entfernt und zu der zentralen Befehlsstation (innerhalb des Forschungs- und Entwicklungsbüros) verbracht. Das Sprenggerät befand sich nun im Standby-Modus, in dem es auf die Aktivierung durch die geeigneten Funksignale wartete. Antennen und ein Funkmodem wurden zum Übertragen von Funksignalen von der zentralen Befehlsstation verwendet. Die CBS Software wurde initialisiert und das Funkmodem eingeschaltet.
Nach dem Bestätigen des Funkkontakts zwischen der zentralen Befehlsstation und dem Sprenggerät wurden die Daten des Autorisationsschlüssels an die zentrale Befehlsstation übertragen. Darüber hinaus wurde auch ein Master-Schlüssel (Master Dongle), der die Detonatorzündcodes und die Zündfolge enthielt, mit der zentralen Befehlsstation verbunden und die Zündinformationen wurden in geeigneter Weise übertragen.
Sobald die zentrale Befehlsstation mit den relevanten Daten des Autorisationsschlüssels und des Master-Schlüssels versehen war, wurde die Sprengsequenz gestartet. Sämtliche 330 Detonatoren wurden ohne Fehler programmiert und initiiert.

Während der Zündsequenz überwachte das Sprenggerät einige (künstliche) Vibrationen. Die Vibrationsdaten wurden an die zentrale Sprengstelle übermittelt, um die Bestätigung einer erfolgreichen Zündung zu liefern. Das Sprenggerät wurde sodann abgeschaltet. Die CBS Software erzeugte automatisch einen Sprengbericht, der den folgenden Auszug enthielt (Tabelle 1). Tabelle 1

Logger	Seriennummer	Status	Detonatoren	Verlust	Detonatorfehler
1	500	OK	22	1	0
2	504	OK	25	1	0
3	502	OK	15	1	0
4	495	OK	18	1	0
5	498	OK	25	1	0
6	492	OK	14	0	0
7	506	OK	11	0	0
8	496	OK	200	1	0

Zwar wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, jedoch ist für den Fachmann nach der Lektüre und dem verstehen des Vorhergehenden ersichtlich, dass von den dargestellten spezifischen Ausführungsbeispielen abweichende Sprengsysteme und Sprengverfahren möglich sind, die dennoch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.
Es ist beabsichtigt, sämtliche derartigen Systeme und Verfahren und Äquivalente derselben in dem Rahmen der beigefügten Ansprüche einzuschließen.
In der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen bedeutet das Wort ”aufweisen” und seine Varianten wie ”aufweist” und ”aufweisend”, falls der Kontext nichts anderes erfordert, den Einschluss einer genannten ganzen Zahl oder eines Schritts oder einer Gruppe von ganzen Zahlen oder Schritten, jedoch nicht den Ausschluss einer anderen ganzen Zahl oder eines anderen Schritts oder einer Gruppe von ganzen Zahlen oder Schritten.
Die Bezugnahme auf ein Dokument des Standes der Technik in dieser Beschreibung ist keine Bestätigung oder eine Art von Andeutung, das dieser Stand der Technik Teil des allgemeinen generellen Wissens ist, und sollte als solche auch nicht verstanden werden.

Claims

Vorrichtung zum Steuern mehrerer Detonatoren, mit einer zentralen Befehlsstation (22), die in der Lage ist ein oder mehrere Befehlssignale zu übertragen; mindestens einem Sprenggerät (20), das in Signalverbindung mit sowohl der zentralen Befehlsstation (22) als auch einer Gruppe von Detonatoren (21) steht, wobei sich die zentrale Befehlsstation (22) von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten (20) und den Detonatoren (21) entfernt befindet und sich das eine oder die mehreren Sprenggeräte (20) und die zentrale Befehlsstation (22) in Funksignalverbindung miteinander befinden; einem Autorisierungsschlüssel (23), der einem einzelnen Sprenggerät zugeordnet ist und ein Datenpaket (26) speichert, welches einen Zugangscode des betreffenden Sprenggeräts enthält, wobei der Autorisierungsschlüssel geeignet ist für: (a) die physische Zuordnung zu einem oder mehreren Sprenggeräten, (b) die direkte Übertragung an und das Speichern jedes Datenpakets, (c) die physische Übertragung von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten an die zentrale Befehlsstation, wobei die zentrale Befehlsstation (22) nach Empfang des Datenpakets von dem Autorisierungsschlüssel (23) das Datenpaket an das Sprenggerät (20) sendet und das Sprenggerät (20) nur reagiert, wenn das von der zentralen Befehlsstation (22) her erhaltene Datenpaket (26) das Gleiche ist wie das ursprünglich von dem Sprenggerät (20) erzeugte Datenpaket (25), dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder jedes der mehreren Sprenggeräte (20) eine Einrichtung zur Zufallserzeugung des Zugangscodes und zu dessen Übertragung an den Autorisierungsschlüssel (23) enthält, wobei der zufällig erzeugte Zugangscode dem Sprenggerät und dem entsprechenden Datenpaket eine Art von Identität verleiht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jedes einzelne Datenpaket ferner einen individuellen Identifizierungscode aufweist, der dem Sprenggerät entspricht, welches das jeweilige einzelne Datenpaket erzeugt hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zentrale Befehlsstation das Datenpaket und das Befehlssignal gleichzeitig an das Sprenggerät sendet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zentrale Befehlsstation das Datenpaket und das Befehlssignal sequentiell an das Sprenggerät sendet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zentrale Befehlsstation des weiteren eine Verschlüsselungseinrichtung aufweist, und jedes Sprenggerät ferner eine Entschlüsselungseinrichtung aufweist, so dass das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren gesendeten Datenpakete durch die Verschlüsselungseinrichtung bei der Übertragung von der zentralen Befehlsstation her verschlüsselt und beim Empfang durch jedes Sprenggerät von der Entschlüsselungseinrichtung entschlüsselt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren Datenpakete durch 32-Bit-Verschlüsselung verschlüsselt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zufällig erzeugten Zugangscodes vorzugsweise für einen einzelnen Sprengvorgang aktiv sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zufällig erzeugten Zugangscodes innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters aktiv sind, außerhalb dessen das eine oder die mehreren Sprenggeräte nicht auf das eine oder die mehreren Befehlssignale und das eine oder die mehreren Datenpakete reagieren, die von der zentralen Befehlsstation übertragen wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich der eine oder die mehreren Detonatoren über Niederenergie-Sprengschnur, Stoßwellenrohre oder elektrische Verbindung in Signalübertragungsverbindung mit dem einen oder den mehreren Sprenggeräten befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der eine oder die mehreren Autorisationsschlüssel einen einzelnen Autorisationsschlüssel aufweisen, der zwischen dem einen oder den mehreren Sprenggeräten zum Speichern des einen oder der mehreren Datenpakete übertragbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Befehlssignale die Signale SCHARFSTELLEN, ZÜNDEN und ENTSCHÄRFEN umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Signale ZÜNDEN für jeden Detonator oder jede Gruppe von Detonatoren spezifisch sind, wobei jedes Signal ZÜNDEN eine Verzögerungskomponente aufweist, um eine Zündverzögerung für jeden Detonator oder jede Gruppe von Detonatoren anzugeben, wodurch eine Zündfolge der Detonatoren angegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Master-Schlüssel (30) mit einem Speicher zum Speichern von Detonatorzündcodes; wobei jeder der Detonatoren (21) einen eingebauten Zündcode aufweist und das Verbinden des Master-Schlüssels mit der zentralen Befehlsstation das Übertragen gespeicherter Detonatorzündcodes an die zentrale Befehlsstation zur Übertragung an eines oder mehrere Sprenggeräte ermöglicht, wobei das eine oder die mehreren Sprenggeräte jeweils Einrichtungen zum Übertragen der Detonatorzündcodes an die Detonatoren aufweist, wobei jedes einzelne Sprenggerät die Detonatorcodes und die Befehlssignale nur weiterleitet, wenn eines der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen Datenpakete das gleiche wie das ursprünglich von dem jeweiligen einzelnen Sprenggerät erzeugte Datenpaket ist, wobei jeder Detonator nur zündet, wenn einer der von einem zugehörigen Sprenggerät weitergeleiteter Detonatorzündcode der gleiche wie der eingebaute Zündcode des jeweiligen einzelnen Detonators ist.
Verfahren zum Steuern mehrerer Detonatoren, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer zentralen Befehlsstation (22), die in der Lage ist Befehlssignale zu übertragen; Bereitstellen eines oder mehrerer Sprenggeräte (20), die jeweils in Signalübertragungsverbindung mit einer Gruppe von Detonatoren (21) und der zentralen Befehlsstation stehen, wobei sich die zentrale Befehlsstation (22) von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten (20) und den Detonatoren (21) entfernt befindet und sich das eine oder die mehreren Sprenggeräte (20) und die zentrale Befehlsstation (22) in Funksignalverbindung miteinander befinden; Bereitstellen eines oder mehrerer Autorisierungsschlüssel, wobei jeder Autorisierungsschlüssel geeignet ist für (a) eine physische Verbindung mit einem oder mehreren Sprenggeräten, (b) eine direkte Übertragung an jedes und ein Speichern jedes Datenpakets, und (c) die physische Übertragung von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten zur zentralen Befehlsstation zum Ausgeben des/der gespeicherten Datenpakets/-e an die zentrale Befehlsstation übertragen; Transferieren jedes Autorisierungsschlüssels von dem Sprenggerät an die zentrale Befehlsstation; Eingeben eines Datenpakets von dem einen oder mehreren Autorisierungsschlüsseln in die zentrale Befehlsstation; Übertragen eines oder mehrerer Befehlssignale von der zentralen Befehlsstation an das eine oder die mehreren Sprenggeräte, wobei die Befehlssignale zusammen mit dem Datenpaket an das Sprenggerät übertragen werden, wobei jedes einzelne Sprenggerät auf das Befehlssignal nur reagiert, wenn eines der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen Datenpakete (26) das Gleiche ist wie das ursprünglich von dem Sprenggerät erzeugte Datenpaket (25), dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete in dem einen oder jedem der mehreren Sprenggeräte (20) derart erzeugt werden, dass jedes Datenpaket (25) einen zufällig erzeugten Zugangscode enthält, welcher dem Sprenggerät und dem entsprechenden Datenpaket eine Art von Identität verleiht.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem jedes einzelne Datenpaket einen einzigartigen Identifizierungscode aufweist, welcher dem Sprenggerät entspricht, welches das jeweilige Datenpaket erzeugt hat.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem in dem Übertragungsschritt die zentrale Befehlsstation das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e gleichzeitig an das/die Sprenggerät/-e überträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem in dem Übertragungsschritt die zentrale Befehlsstation das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e sequentiell an das/die Sprenggerät/-e überträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem in dem Übertragungsschritt das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren übertragenen Datenpakete beim Übertragen durch die zentrale Befehlsstation verschlüsselt und beim Empfang durch jedes Sprenggerät entschlüsselt werden.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem in dem Übertragungsschritt das eine oder die mehreren Befehlssignale und/oder das eine oder die mehreren Datenpakete durch 32-Bit-Verschlüsselung verschlüsselt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die zufällig erzeugten Zugangscodes für einen einzigen Sprengvorgang aktiv sind.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die zufällig erzeugten Zugangscodes innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters aktiv sind, außerhalb dessen das Sprenggerät nicht auf das eine oder die mehreren Befehlssignale und das eine oder die mehreren Datenpakete reagiert, die von der zentralen Befehlsstation übermittelt wurden.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem jede Gruppe von Detonatoren über Niederenergie-Sprengschnur, Stoßwellenrohre oder elektrische Verbindung in Signalverbindung mit jedem Sprenggerät steht.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der eine oder die mehreren Autorisationsschlüssel einen einzelnen Autorisationsschlüssel umfassen, der zwischen dem einen oder den mehreren Sprenggeräten und der zentralen Befehlsstation zum Speichern des einen oder jedes der mehreren Datenpakete transferierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem in dem Übertragungsschritt das eine oder die mehreren Befehlssignale die Signale SCHARFSTELLEN, ZÜNDEN und ENTSCHÄRFEN umfassen.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem in dem Übertragungsschritt die Signale ZÜNDEN für jeden Detonator oder eine Gruppe von Detonatoren spezifisch sind, wobei jedes Signal ZÜNDEN eine Verzögerungskomponente enthält, um eine Zündverzögerung für jeden Detonator oder jede Gruppe von Detonatoren anzugeben, wodurch eine Zündfolge der Detonatoren definiert ist.
Verfahren zum Steuern des Zündens mehrerer Detonatoren, die jeweils einen einzigartigen eingebauten Zündcode aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer zentralen Befehlsstation (22); Bereitstellen eines oder mehrerer Sprenggeräte (20), die jeweils in Signalübertragungsverbindung mit einer Gruppe von Detonatoren und der zentralen Befehlsstation stehen; Bereitstellen eines oder mehrerer Autorisationsschlüssel (23), wobei jeder Autorisationsschlüssel geeignet ist für geeignet ist für (a) eine physische Verbindung mit einem oder mehreren Sprenggeräten, (b) eine direkte Übertragung an jedes und ein Speichern jedes Datenpakets, und (c) die physische Übertragung von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten zur zentralen Befehlsstation zum Ausgeben des/der gespeicherten Datenpakets/-e an die zentrale Befehlsstation übertragen; Transferieren jedes Autorisationsschlüssels von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten an die zentrale Befehlsstation; Eingeben jedes Datenpakets von dem einen oder den mehreren Autorisationsschlüsseln in die zentrale Befehlsstation; dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete in jedem Sprenggerät derart erzeugt werden, dass jedes Datenpaket einen zufällig erzeugten Zugangscode enthält, welcher dem Sprenggerät und dem entsprechenden Datenpaket eine Art von Identität verleiht, und ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Vorsehen eines Master-Schlüssels (30) mit einem Speicher zum Speichern von Detonatorzündcodes; Übertragen der Detonatorzündcodes vom Mater-Schlüssel (30) an die zentrale Befehlsstation (20); Übertragen eines oder mehrerer Befehlssignale, der Detonatorzündcodes und des einen oder der mehreren Datenpakete von der zentralen Befehlsstation an das eine oder die mehreren Sprenggeräte, wobei jedes einzelne Sprenggerät die Detonatorzündcodes und die Befehlssignale nur an die zugehörigen Detonatoren weitergibt, wenn eines der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen Datenpakte das gleiche wie das ursprünglich von dem jeweiligen einzelnen Sprenggerät erzeugte Datenpaket ist, wobei jeder Detonator nur zündet, wenn einer der von dem zugehörigen Sprenggerät übermittelten Detonatorzündcodes der gleiche wie der eingebaute Zündcode für den jeweiligen Detonator ist.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem ein jeweiliges Datenpaket ferner einen einzigartigen Identifizierungscode aufweist, der dem Sprenggerät entspricht, welches das jeweilige Datenpaket erzeugt hat.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die zentrale Befehlsstation in dem Übertragungsschritt die Detonatorcodes, das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e gleichzeitig an das/die Sprenggerät/-e überträgt.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die zentrale Befehlsstation in dem Übertragungsschritt die Detonatorcodes, das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e sequentiell überträgt.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Mater-Schlüssel Benutzeridentifizierungsinformationen zur Erkennung durch die zentrale Befehlsstation speichert.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die Detonatorzündcodes Detonatoridentifizierungscodes und/oder Detonatorverzögerungszeiten umfassen.