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Gebiet der
Erfindung
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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.
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Hintergrund
der Erfindung
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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.
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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.
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Bei
jedem Sprengsystem sind Sicherheitsaspekte von allerhöchster Wichtigkeit.
Es wurden in der Vergangenheit mehrere Systeme und Verfahren entwikkelt,
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.
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In
einem Beispiel offenbart das US-Patent 4 674 047, 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.
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In
einem anderen Beispiel offenbart das US-Patent 5298438, 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 Zündbefehlsignal.
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 5894103, 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.
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Das
am 28. Mai, 1996 erteilte US-Patent 5520114 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
ab fragen, 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.
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In
einem weiteren Beispiel offenbart die am 6. November, 1998 offenbarte
Internationale Patentanmeldung PCT/AU98/00929 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.
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In
einem anderen Beispiel offenbart die am 11. Mai, 2000 veröffentlichte
Internationale Patentanmeldung PCT/EP99/08122 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.
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In
einem letzten Beispiel offenbart die am 26. Oktober, 2000 veröffentlichte
Internationale Patentanmeldung PCT/AU00/00351 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.
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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.
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Überblick über die
Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest in ihrer bevorzugten
Form, ist es, Systeme und Verfahren zum Betätigen von Detonatoren mit verbesserter
Sicherheit zu schaffen.
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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.
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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.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Steuern mehrerer Detonatoren vorgesehen, mit:
einer zentralen
Befehlsstation, die in der Lage ist, ein oder mehrere Befehlssignale
zu übertragen;
einem
oder mehreren Sprenggeräten,
die in Signalverbindung mit sowohl der zentralen Befehlsstation,
als auch mit einer Gruppe von Detonatoren stehen, wobei jedes Sprenggerät eine Einrichtung
zum Erzeugen eines Datenpakets, welches einen zufällig erzeugten
Zugangscode erzeugt, eine Einrichtung zum Empfangen eines oder mehrerer
Befehlssignale und oder eines oder mehrerer Datenpakete, die von
der zentralen Befehlsstation übertragen
wurden, und eine Einrichtung zum Vergleichen von erzeugten und empfangenen
Datenpaketen aufweist;
einen oder mehrere Autorisationsschlüssel, die
geeignet sind für:
(a) die physische Zuordnung zu einem oder mehreren Sprenggeräten, (b)
die direkte Übertragung
an und das Speichern jedes Datenpakets, und (c) die physische Übertragung
von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten an die zentrale Befehlsstation
zum Ausgeben des/der gespeicherten Datenpakets/-e an die zentrale
Befehlsstation,
wobei die zentrale Befehlsstation nach dem
Empfang des/der Datenpakets/-e von dem/den Autorisationsschlüssel/-n
ein oder mehrere Befehlssignale und das/die Datenpaket/-e an das/die
Sprenggerät/-e
sendet, worauf jedes einzelne Sprenggerät auf das eine oder die mehreren
Befehlssignale nur reagiert, wenn eines der von der zentralen Befehlsstation
her empfangenen Datenpakete das gleiche wie das ursprünglich von
dem jeweiligen einzelnen Sprenggerät erzeugte Datenpaket ist.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise
befindet sich die zentrale Befehlsstation von dem einen oder den
mehreren Sprengmaschinen und den Detonatoren entfernt. Insbesondere
befinden sich das eine oder die mehreren Sprenggeräte in Funksignalverbindung
miteinander. 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.
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Nach
einem anderen Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen der
eine oder die mehreren Autorisationsschlüssel vorzugsweise einen einzelnen
Autorisationsschlüssel
auf, der zwischen dem einen oder den mehreren Sprenggeräten zum
Speichern des einen oder der mehreren Datenpakete übertragbar
ist.
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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.
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Nach
einem anderen Aspekt 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
weitergeleiteter Detonatorzündcode
der gleiche wie der eingebaute Zündcode
des jeweiligen einzelnen Detonators ist.
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Nach
einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Steuern mehrerer Detonatoren, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte aufweist:
- (a) Bereitstellen einer
zentralen Befehlsstation, die in der Lage ist, Befehlssignale zu übertragen;
- (b) Bereitstellen eines oder mehrerer Sprenggeräte, die
jeweils in Signalübertragungsverbindung
mit einer Gruppe von Detonatoren und der zentralen Befehlsstation
stehen;
- (c) Erzeugen eines Datenpakets in jedem Sprenggerät, wobei
jedes Datenpaket einen zufällig
erzeugten Zugangscode enthält;
- (d) Bereitstellen eines oder mehrerer Autorisationsschlüssel, wobei
jeder Autorisationsschlüssel
geeignet ist für
(a) eine physisch 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;
- (e) Transferieren jedes Autorisationsschlüssels von dem einen oder den
mehreren Sprenggeräten
an die zentrale Befehlsstation;
- (f) Eingeben jedes Datenpakets von dem einen oder den mehreren
Autorisationsschlüsseln
in die zentrale Befehlsstation;
- (g) Übertragen
eines oder mehrerer Befehlssignale zusammen mit dem einen oder den
mehreren Datenpaketen von der zentralen Befehlsstation an das eine
oder die mehreren Sprenggeräte,
wobei jedes einzelne Sprenggerät
auf das eine oder die mehreren Befehlssignale nur reagiert, wenn
eines der von der zentralen Befehlsstation her empfangenen Datenpakete
das gleiche wie das ursprünglich
von dem jeweiligen einzelnen Sprenggerät erzeugte Datenpaket ist.
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Nach
dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren weist vorzugsweise
jedes einzelne Datenpaket einen einzigartigen Identifizierungscode
auf, welcher dem Sprenggerät
entspricht, welches das jeweilige Datenpaket erzeugt hat. Vorzugsweise überträgt im Schritt
(g) des zuvor beschriebenen Verfahrens die zentrale Befehlsstation
das/die Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e gleichzeitig
an das/die Sprenggerät/-e.
Vorzugsweise überträgt im Schritt
(g) des zuvor beschriebenen Verfahrens die zentrale Befehlsstation das/die
Datenpaket/-e und das/die Befehlssignal/-e sequentiell an das/die
Sprenggerät/-e.
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 im Schritt (g) 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.
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Nach
einem anderen Aspekt der erfindungsgemäßen Verfahren ist die zentrale
Befehlsstation vorzugsweise von dem einen oder den mehreren Sprenggeräten und
dem einen oder den mehreren Detonatoren entfernt angeordnet. Höchst vorzugsweise
stehen das eine oder die mehreren Sprenggeräte und die zentrale Befehlsstation
in Funkverbindung miteinander. Vorzugsweise steht jede Gruppe von
Detonatoren über
Niederenergie-Sprengschnur, Stoßwellenrohre
oder elektrische Verbindung in Signalverbindung mit jedem Sprenggerät.
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Vorzugsweise
umfassen nach den erfindungsgemäßen Verfahren
der eine oder die mehreren Autorisationsschlüssel einen einzelnen Autorisationsschlüssel, der
zwischen dem einen oder den mehreren Sprenggeräten und der zentralen Befehlsstation
zum Speichern des einen oder jedes der mehreren Datenpakete transferierbar
ist.
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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.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Steuern des Zündens mehrerer
Detonatoren vorgesehen, die jeweils einen einzigartigen eingebauten
Zündcode
aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- (a) Bereitstellen einer zentralen Befehlsstation;
- (b) Bereitstellen eines oder mehrerer Sprenggeräte, die
jeweils in Signalübertragungsverbindung
mit einer Gruppe von Detonatoren und der zentralen Befehlsstation
stehen;
- (c) Erzeugen eines Datenpakets in jedem Sprenggerät, wobei
jedes Datenpaket einen zufällig
erzeugten Zugangscode enthält;
- (d) Bereitstellen eines oder mehrerer Autorisationsschlüssel, wobei
jeder Autorisationsschlüssel
geeignet ist für
(a) eine physisch 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;
- (e) Transferieren jedes Autorisationsschlüssels von dem einen oder den
mehreren Sprenggeräten
an die zentrale Befehlsstation;
- (f) Eingeben jedes Datenpakets von dem einen oder den mehreren
Autorisationsschlüsseln
in die zentrale Befehlsstation;
- (g) Vorsehen eines Master-Schlüssels mit einem Speicher zum
Speichern von Detonatorzündcodes;
- (h) Übertragen
der Detonatorzündcodes
vom Master-Schlüssel
an die zentrale Befehlsstation;
- (i) 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
Datenpakete das gleiche wie das ursprünglich von dem jeweili gen 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.
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Vorzugsweise
kann nach dem zuvor beschriebenen Verfahren ein jeweiliges Datenpaket
ferner einen einzigartigen Identifizierungscode aufweisen, der dem
Sprenggerät
entspricht, welches das jeweilige Datenpaket erzeugt hat. Vorzugsweise überträgt im Schritt
(i) die zentrale Befehlsstation die Detonatorcodes, das/die Datenpaket/-e
und das/die Befehlssignal/-e gleichzeitig an das/die Sprenggerät/-e. Vorzugsweise überträgt die zentrale
Befehlsstation im Schritt (i) die Detonatorcodes, das/die Datenpaket/-e
und das/die Befehlssignal/-e sequentiell. Vorzugsweise speichert
der Master-Schlüssel
Benutzeridentifizierungsinformationen zur Erkennung durch die zentrale
Befehlsstation. Vorzugsweise umfassen die Detonatorzündcodes
Detonatoridentifizierungscodes und/oder Detonatorverzögerungszeiten.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System zum
Steuern eines oder mehrerer Detonatoren vorgesehen, welches aufweist:
eine
zentrale Befehlsstation;
ein Sprenggerät, das in Signalübertragungsverbindung
mit der zentralen Befehlsstation steht, wobei das Sprenggerät in Signalübertragungsverbindung
mit einem oder mehreren Detonatoren steht, wobei das Sprenggerät Einrichtungen
zum Erzeugen und Speichern eines Datenpakets aufweist, welches eine
Identifizierungsnummer für
das Sprenggerät
und einen zufällig
erzeugten digitalen Zugangscode umfaßt; und
einen Autorisationsschlüssel, der
von dem Sprenggerät
an die zentrale Befehlsstation transferierbar ist, wobei der Autorisationsschlüssel einen
Speicher um Speichern des Datenpakets aufweist;
wodurch der
das Datenpaket enthaltende Autorisationsschlüssel von dem Sprenggerät an die
zentrale Befehlsstation transferierbar ist, so daß die zentrale
Befehlsstation ein oder mehrere Befehlssignale zusammen mit dem
Datenpaket an das Sprenggerät übertragen
kann, und das Sprenggerät
auf die Befehlssignale nur reagiert, wenn die erzeugten und empfangenen
Datenpakete einander entsprechen.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Steuern eines Systems zum Zünden
eines oder mehrerer Detonatoren vorgesehen, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte umfaßt:
- (a) Bereitstellen einer zentralen Befehlsstation;
- (b) Bereitstellen eines Sprenggeräts, das in Signalübertragungsverbindung
mit dem einen oder den mehreren Detonatoren und der zentralen Befehlsstation
steht;
- (c) Erzeugen eines Datenpakets in dem Sprenggerät, wobei
das Datenpaket eine Identifizierungsnummer für das Sprenggerät und einen
zufällig
erzeugten digitalen Zugangscode enthält;
- (d) Speichern des Datenpakets in einem Autorisationsschlüssel;
- (e) Transferieren des Autorisationsschlüssels von dem Sprenggerät zu der
zentralen Befehlsstation;
- (f) Eingeben des Datenpakets von dem Autorisationsschlüssel in
die zentrale Befehlsstation;
- (g) Übertragen
eines oder mehrerer Befehlssignale zusammen mit dem Datenpaket von
der zentralen Befehlsstation an das Sprenggerät, wobei das Sprenggerät auf das
eine oder die mehreren Befehlssignale nur reagiert, wenn das erzeugte
und das übertragene
Datenpaket übereinstimmen.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Steuern des Zündens eines
oder mehrerer Detonatoren vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfaßt:
- (a) Bereitstellen einer zentralen Befehlsstation;
- (b) Bereitstellen eines Sprenggeräts, das in Signalübertragungsverbindung
mit dem einen oder den mehreren Detonatoren und der zentralen Befehlsstation
steht;
- (c) Erzeugen eines Datenpakets in dem Sprenggerät, wobei
das Datenpaket eine Identifizierungsnummer für das Sprenggerät und einen
zufällig
erzeugten digitalen Zugangscode enthält;
- (d) Speichern des Datenpakets in einem Autorisationsschlüssel;
- (e) Transferieren des Autorisationsschlüssels von dem Sprenggerät an die
zentrale Befehlsstation;
- (f) Eingeben des Datenpakets von dem Autorisationsschlüssel in
die zentrale Befehlsstation;
- (g) Vorsehen eines Master-Schlüssels mit einem Speicher, der
Detonatorzündcodes
enthält;
- (h) Übertragen
der Detonatorzündcodes
vom Master-Schlüssel
an die zentrale Befehlsstation;
- (i) Übertragen
der Detonatorzündcodes
zusammen mit dem Datenpaket von der zentralen Befehlsstation an
das Sprenggerät,
wobei das Sprenggerät
die Detonatorzündcodes
nur an den einen oder die mehreren Detonatoren weitergibt, wenn
das erzeugte und das empfangene Datenpaket einander entspre chen,
wobei jeder Detonator nur zündet,
wenn einer der von dem Sprenggerät übermittelten
Detonatorzündcodes
seinem eingebauten Zündcode
entspricht.
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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.
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4 ist
ein Flußdiagramm
zur Darstellung der Schritte des erfindungsgemäßen Sprengverfahrens.
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5 ist
ein Flußdiagramm
zur Darstellung der Schritte eines bevorzugten erfindungsgemäßen Sprengverfahrens.
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Definitionen
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"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.
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<(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.
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"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.
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"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".
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Die
vorliegende Erfindung schafft erhebliche Verbesserungen an der Sprengvorrichtung
oder dem Sprengsystem, das in der internationalen Patentanmeldung
PCT/EP99/08122 offenbart ist. Die Verbesserungen umfassen das Hinzufügen mehrerer
neuer Merkmale, die zur Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit und
-sicherheit des Systems zusammenwirken. Die internationale Pa tentanmeldung
PCT/EP99/08122 betrifft ein relativ einfaches Sprengsystem, das
eine 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 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.
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Die
in PCT/EP99/08122 offenbarte bekannte Vorrichtung ist schematisch
in 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 Befehlstation 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.
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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 einfache ren 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.
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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.
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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.
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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 Befehlssignal/-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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 ungefugte Dritte, wodurch die Gesamtsicherheit des Sprengsystems
weiter verbessert wird.
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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.
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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 identi fiziert
werden, wird die zentrale Befehlsstation aktiviert, um zum gewünschten Übertragen
von Informationen und Befehlssignalen bereit zu sein.
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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.
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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.
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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.
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Nach
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein bevorzugten 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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele
weiter beschrieben, welche in keiner Weise den Rahmen der Erfindung
beschränken
sollen.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Adaption des i-konTM Sprengsystems
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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 SystemTM (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
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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.
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Beispiel 2
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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 Systemspezi fikationen
gezündet
(260 Ohm Kabelbaum pro Logger und 130 Ohm für die Zündkabel).
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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 |
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Nachdem
die Schaltungen auf ihre Intaktheit getestet worden waren, wurde
das i-kon Sprenggerät
parallel mit den Loggern über
das Sprengkabel verbunden.
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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.
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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.
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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.
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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 Sprengbereicht, der den folgenden Auszug enthielt (Tabelle
1).
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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 Erfin dung fallen. Es ist beabsichtigt,
sämtliche
derartigen Systeme und Verfahren und Äquivalente derselben in dem
Rahmen der beigefügten
Ansprüche
einzuschließen.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
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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.
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