JP2020053937A - Reception antenna and reception antenna set - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線起爆雷管からの応答信号を受信する無線起爆システム用受信アンテナおよび受信アンテナセットに関する。 The present invention relates to a receiving antenna and a receiving antenna set for a wireless detonation system for receiving a response signal from a wireless detonator.
トンネルの掘削現場等における爆破作業では、掘削面である切羽面に装薬孔を複数削孔する。装薬孔は、例えば径が数ｃｍ、掘削方向である深さが数ｍ程度である。各装薬孔に無線で起爆させることができる無線起爆雷管と爆薬とを装填する。切羽面から離れた遠隔位置に起爆操作機と起爆操作機側アンテナを設ける。起爆操作機と起爆操作機側アンテナを用いて制御信号及び起爆信号を無線で送信する。無線起爆雷管が無線からの信号に基づいて爆薬を爆破させる。このような発破工法として種々な発破工法が開示されている。 In a blasting operation at a tunnel excavation site or the like, a plurality of charging holes are drilled on a face, which is an excavation surface. The charging hole has, for example, a diameter of several cm and a depth in the excavation direction of about several meters. Each charge hole is loaded with a wireless detonator and an explosive that can be detonated wirelessly. The detonator and the detonator side antenna will be installed at a remote location away from the face. The control signal and the detonation signal are transmitted wirelessly using the detonation operation device and the detonation operation device side antenna. Radio detonators detonate explosives based on radio signals. Various blasting methods have been disclosed as such blasting methods.
起爆操作機側アンテナの周囲に磁界もしくは電界が発生する。無線起爆雷管は、アンテナを有しており、前記磁界もしくは電界を利用して、無線方式で起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを受け取る。無線起爆雷管からはエネルギーが充填された旨の応答信号が発信される。起爆操作機に設けられた受信アンテナが応答信号を受信すると、起爆操作機から無線の制御信号（ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号を含む）及び起爆信号が送信される。無線起爆雷管は、無線の制御信号及び起爆信号を受信して起爆する。 A magnetic field or an electric field is generated around the detonating operation device antenna. The wireless detonator has an antenna, and receives the driving energy of the detonation-side electronic circuit in a wireless manner using the magnetic field or the electric field. A response signal indicating that the energy has been charged is transmitted from the wireless detonator. When the receiving antenna provided in the detonating operation device receives the response signal, the detonating operation device transmits a wireless control signal (including an ID request signal and an electronic circuit preparation start signal) and a detonation signal. The radio detonator receives a wireless control signal and a detonation signal and detonates.
特許文献１には、無線起爆雷管からの応答信号を受信する受信アンテナが開示されている。受信アンテナは、接地型であって、例えばトンネルの洞天井に固定される。特許文献特許文献２には、受信アンテナとしてポール状のアンテナを用いることができるとされている。ポール状のアンテナは一般にすべて導電性材料から構成されており、トンネルの洞床に固定されて接地されるモノポールアンテナである。
しかし特許文献１あるいは特許文献２に提示された接地型の受信アンテナは、接地が必要であるために設置後に移動することが容易でない。しかもアンテナ本体は、受信する周波数によってその長さが決定される。そのため接地場所からの距離を変更することが容易でない。ところが切羽面では複数の無線起爆雷管が分散して配置される。各無線起爆雷管からの応答信号は、洞床、洞側壁、洞天井によって反射し、受信アンテナがその反射波を受信する。そのため受信アンテナを洞天井などの偏った場所に設けた際、いくつかの無線起爆雷管からの応答信号は強いものの、他の無線起爆雷管からの応答信号は弱い。このため応答信号をより確実に受信できる受信アンテナが従来必要とされている。
However, the ground-type receiving antenna disclosed in
本開示の１つの特徴によると、受信アンテナは無線起爆雷管からの応答信号を受信する無線起爆システム用受信アンテナである。受信アンテナは、アンテナ台とアンテナ本体と通信線とを有する。アンテナ台は、非導電性材料から形成されかつ設置面上で自立する。アンテナ本体は、アンテナ台に保持される。通信線は、アンテナ本体から延出する。アンテナ本体は、非接地型であり、かつダイポールアンテナである。 According to one aspect of the present disclosure, the receiving antenna is a receiving antenna for a wireless detonation system that receives a response signal from a wireless detonator. The receiving antenna has an antenna base, an antenna body, and a communication line. The antenna mount is formed from a non-conductive material and is free standing on the mounting surface. The antenna body is held on an antenna stand. The communication line extends from the antenna body. The antenna body is a non-grounded type and is a dipole antenna.
したがってアンテナ台は、設置場所の自由度が高く、例えば無線起爆雷管が埋設された切羽面からの距離が所定の長さである場所に容易に設置できる。アンテナ本体をアンテナ台に保持するため、アンテナ本体の高さも所望の高さに容易に設定できる。かくして無線起爆雷管からの応答信号を受信しやすい位置にアンテナ本体を容易に設置できる。またアンテナ台は、非導電性材料から構成される。その応答信号がアンテナ台表面で反射することが抑制され、アンテナ本体がより正確に受信することができる。またアンテナ本体がダイポールアンテナであるため、モノポールアンテナと異なり、洞床、洞側壁、または洞天井に接地する必要がない。このためアンテナの設置位置の自由度が向上し、より正確に応答信号を受信できる。 Therefore, the antenna base has a high degree of freedom in the installation location, and can be easily installed in a place where the distance from the face where the wireless detonator is embedded is a predetermined length, for example. Since the antenna main body is held on the antenna base, the height of the antenna main body can be easily set to a desired height. Thus, the antenna body can be easily installed at a position where the response signal from the wireless detonator can be easily received. The antenna base is made of a non-conductive material. The reflection of the response signal on the surface of the antenna base is suppressed, and the antenna body can receive the signal more accurately. Also, since the antenna body is a dipole antenna, unlike a monopole antenna, there is no need to ground to the cave floor, the cave side wall, or the cave ceiling. Therefore, the degree of freedom of the installation position of the antenna is improved, and the response signal can be received more accurately.
本開示の他の１つの特徴によると、アンテナ台は３本の長尺部材と、拘束部材を有する。３本の長尺部材は、その先端が相互に交差する。拘束部材は、３本の長尺部材の先端を拘束する。３本の長尺部材の間に形成された隙間に通信線を挿通することでアンテナ本体がアンテナ台に保持される。したがって３本の長尺部材が互いに支え合い、アンテナ台が自立する。通信線を３本の長尺部材の間に形成された隙間に挿通することで、容易にアンテナ本体をアンテナ台に設置でき、かつアンテナ本体がアンテナ台から落下し難い。 According to another feature of the present disclosure, the antenna mount has three elongate members and a restraining member. The three long members have their tips crossing each other. The restraining member restrains the tips of the three long members. The antenna main body is held on the antenna base by inserting a communication line into a gap formed between the three long members. Therefore, the three long members support each other, and the antenna stand is self-standing. By inserting the communication line into the gap formed between the three long members, the antenna main body can be easily installed on the antenna base, and the antenna main body is hardly dropped from the antenna base.
本開示の他の１つの特徴によると、通信線は、無線起爆雷管が埋設された切羽面の近傍に設置されたアンテナ本体からコネクタを経由することなく延出する線長さを有する。線長さは、掘削面を無線起爆雷管によって発破した後にシステム部品を交換することが必要な消耗領域を通信線が超えるのに十分な長さである。したがって消耗領域にコネクタが不要になることで、消耗領域内の部品点数が少なくなる。このため一発破毎に消耗する部品が少なくなり、掘削コストを軽減できる。 According to another feature of the present disclosure, the communication line has a line length that extends without passing through a connector from an antenna body installed near the face where the wireless detonator is embedded. The line length is long enough for the communication line to exceed the consumable area where system components need to be replaced after the excavation surface has been blasted by a wireless detonator. Therefore, the connector is unnecessary in the consumable area, and the number of components in the consumable area is reduced. For this reason, the number of parts consumed per blast is reduced, and the excavation cost can be reduced.
本開示の他の１つの特徴によると、通信線は、内部導体と外部導体を有する同軸ケーブルである。アンテナ本体は、内部導体と電気的に接続されかつ第１方向に延出する第１素子部と、外部導体と電気的に接続されかつ第１方向と反対の第２方向に延出する第２素子部を有する。したがってモノポールアンテナと異なり、洞床、洞側壁、または洞天井からの距離が自由に設定できる。このためアンテナの設置位置の自由度が向上し、より正確に応答信号を受信できる。 According to another feature of the present disclosure, the communication line is a coaxial cable having an inner conductor and an outer conductor. The antenna body is electrically connected to the inner conductor and extends in a first direction, and a second element electrically connected to the outer conductor and extends in a second direction opposite to the first direction. It has an element part. Therefore, unlike the monopole antenna, the distance from the cave floor, the cave side wall, or the cave ceiling can be set freely. Therefore, the degree of freedom of the installation position of the antenna is improved, and the response signal can be received more accurately.
本開示の他の１つの特徴によると、受信アンテナセットはトンネル内に設置される第１受信アンテナと、トンネル内に設置される第２受信アンテナとを別個に有する。第１受信アンテナのアンテナ本体は、トンネルの切羽面に平行にかつ水平に配置される。第２受信アンテナのアンテナ本体は、切羽面に平行にかつ垂直に配置される。したがって各方向からの電磁波が第１受信アンテナまたは第２受信アンテナのいずれかで受信され得る。このため電磁波である応答信号をより正確に受信できる。またアンテナ本体が接地型でないため、設置位置に偏りが出にくい。このため洞床、洞側壁、または洞天井の各々の近傍にアンテナ本体を配置する必要がなくなり、アンテナ本体の設置点数を少なく、例えば２つにすることができる。 According to another feature of the present disclosure, the receiving antenna set has a first receiving antenna installed in the tunnel and a second receiving antenna installed in the tunnel separately. The antenna main body of the first receiving antenna is arranged parallel and horizontally to the face of the tunnel. The antenna main body of the second receiving antenna is arranged parallel and perpendicular to the face. Therefore, electromagnetic waves from each direction can be received by either the first receiving antenna or the second receiving antenna. For this reason, the response signal which is an electromagnetic wave can be received more accurately. In addition, since the antenna body is not of the ground type, the installation position is less likely to be biased. For this reason, it is not necessary to dispose the antenna body near each of the cave floor, the cave side wall, and the cave ceiling, and the number of antenna body installation points can be reduced, for example, to two.
本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１に示すように無線起爆システム２０は、トンネル２１の切羽面２１ａを爆破してトンネル２１を堀削する際に利用される。トンネル２１は、筒状で洞床２１ｃと洞側壁２１ｄと洞天井２１ｅを有する。トンネル２１は、入口から一番遠い位置に堀削対象である切羽面２１ａを有し、切羽面２１ａは、洞床２１ｃから起立している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
図１に示すように切羽面２１ａには、複数の装薬孔２１ｂが設けられる。装薬孔２１ｂは、切羽面２１ａに入口を有し、切羽面２１ａから略直交する方向に延出する。装薬孔２１ｂは、径が３〜２０ｃｍで例えば５ｃｍ程度である。装薬孔２１ｂの深さは５０ｃｍ〜３ｍで例えば２ｍ程度である。装薬孔２１ｂは、ドリル等で切羽面２１ａに形成される。複数の装薬孔２１ｂが切羽面２１ａに分散して設けられ、相互に所定間隔を有して配置される。装薬孔２１ｂの直径は、入口から終端まで概ね一定である。装薬孔２１ｂに無線起爆雷管３１と爆薬が装填され、無線起爆雷管３１が起爆を引き起こすことでトンネル２１が掘削される。
As shown in FIG. 1, a plurality of charging
図１に示すように無線起爆システム２０は、無線起爆雷管３１と、無線起爆雷管３１を無線で起爆させるための起爆操作機３４等を有する。無線起爆雷管３１は、電力発生機構と蓄電機構を有する。電力発生機構は、送信アンテナ３２が発生する電界または磁界を受け、電磁誘導を利用して電力を発生させる。蓄電機構は、発生した電力を蓄電する。
As shown in FIG. 1, the
図１に示す無線起爆雷管３１は、信号送信機構と起爆雷管受信機と起爆ユニットをさらに有する。信号送信機構は、蓄電機構において蓄電が完了した際に応答信号を発信する。起爆操作機３４側の受信アンテナ１，１１がその応答信号を受信し、応答信号に基づいて起爆操作機３４が送信アンテナ３２を介して起爆信号を発信する。無線起爆雷管３１の起爆雷管受信機が起爆信号を受信し、起爆ユニットが起爆信号に基づいて爆薬に点火し、爆薬が爆発する。
The
図１に示すように無線起爆システム２０は、起爆操作機３４に連結される中継機３３と、中継機３３に連結される送信アンテナ３２を有する。起爆操作機３４は、切羽面２１ａから離れた遠隔位置に配置され、例えば切羽面２１ａから１００〜１５０ｍ程度の距離だけ離れた場所に位置する。起爆操作機３４は、作業者によって操作される。作業者の操作により起爆操作機３４から中継機３３を経て送信アンテナ３２が無線起爆雷管３１へ起爆用電力用の電界、磁界を発信する。起爆操作機３４は、操作機本体と変調器と高周波電源を有する。操作機本体は、中継機３３に向けて開始信号を発信する。変調器は、商用交流電流を振幅や周波数や位相を高周波電源に変調して、中継機３３へ出力する。
As shown in FIG. 1, the
図１に示すように起爆操作機３４は、通信線４８を通じ中継機３３と有線で接続され、起爆操作機３４と中継機３３は、相互に信号の送受信を行う。通信線４８は例えばシールド線である。起爆操作機３４は、高周波電源と発破母線４７を介して中継機３３と接続される。発破母線４７は例えば同軸ケーブルである。
As shown in FIG. 1, the detonating
図１に示す中継機３３は、起爆操作機３４と切羽面２１ａの間に設置される。中継機３３は、例えば切羽面２１ａから７０〜１００ｍ程度の距離だけ離れた場所に位置する。中継機３３は、起爆操作機３４から受けた交流電流を送信アンテナ３２に中継する。中継機３３は、入力された電流の同調を行う同調回路を有するインピーダンス整合器を有し、同調させた電流を送信アンテナ３２へ出力する。中継機３３は、第１補助母線４１及び第２補助母線４２によって送信アンテナ３２と有線で接続される。第１補助母線４１と第２補助母線４２はいずれもツイストペアケーブルである。第２補助母線４２が中継機３３のインピーダンス整合器から延出し、その先端が第１補助母線４１と接続される。第１補助母線４１は、第２補助母線４２から延出し、その先端が分岐する。分岐の一端が送信アンテナ３２の始点であり、分岐の他端が送信アンテナ３２の終点である。第１補助母線４１の長さは、消耗領域Ａの長さＬ2と同様に設定される。
The
図１に示す消耗領域Ａは、爆破毎に部品交換が必要な領域である。詳しくは、無線起爆雷管３１によって切羽面２１ａを爆破する際に、切羽面２１ａの破片が飛んできて無線起爆システム２０の部品が損傷する可能性のある領域である。消耗領域Ａは、切羽面２１ａから長さＬ2の距離の範囲であり、Ｌ2は２０〜８０ｍであって、例えば約５０ｍである。
The consumable area A shown in FIG. 1 is an area in which parts need to be replaced for each blast. More specifically, when the
送信アンテナ３２は、切羽面２１ａの外周に沿って、あるいは洞床２１ｃと洞側壁２１ｄと洞天井２１ｅに沿ってループ状に張られる。ループの回数は特に問わないが、例えば１〜３回程度巻き回される。送信アンテナ３２は、切羽面２１ａ（装薬孔２１ｂ）の近傍に位置し、例えば切羽面２１ａから０〜１ｍ程度の距離だけ離れた場所に位置する。
The transmitting
図１に示す中継機３３は、さらに受信機を有する。受信機は、無線起爆雷管３１が発信した応答信号を受信する受信アンテナ１，１１から信号を受信する。中継機３３は、受信アンテナ１と第１通信線４３を介して接続される。中継機３３は、受信アンテナ１１と第２通信線４４を介して接続される。第１通信線４３と第２通信線４４は、中継機３３の受信機と直接接続され、受信機から延出する。第１通信線４３と第２通信線４４は、例えば同軸ケーブルである。
The
図１に示すように受信アンテナセット（１，１１）は、第１受信アンテナ１と第２受信アンテナ１１を有する。図２，３に示すように第１受信アンテナ１（第２受信アンテナ１１）は、アンテナ台２（１２）とアンテナ本体３（１３）と通信線４（１４）を有する。
As shown in FIG. 1, the receiving antenna set (1, 11) has a
図２，３に示すようにアンテナ台２（１２）は、複数の長尺部材５（１５）と、長尺部材５（１５）を束ねる拘束部材６（１６）を有する。長尺部材５（１５）は、例えば円筒状または円柱状である。長尺部材５（１５）は、紙などの非導電性材料から形成される。長尺部材５（１５）は、接地面に接する基端部５ａ（１５ａ）と、先端部５ｂ（１５ｂ）を有し、接地面に対して起立する。長尺部材５（１５）は、例えば３本であって、これら先端部５ｂ（１５ｂ）が相互に交差し、相互に支え合う。
As shown in FIGS. 2 and 3, the antenna base 2 (12) has a plurality of long members 5 (15) and a restraining member 6 (16) that bundles the long members 5 (15). The long member 5 (15) is, for example, cylindrical or columnar. The long member 5 (15) is formed from a non-conductive material such as paper. The long member 5 (15) has a
図２，３に示すように拘束部材６（１６）は、複数（例えば３本）の長尺部材５（１５）の先端部５ｂ（１５ｂ）を拘束する。拘束部材６（１６）は、例えば線状部材であり、線状部材は、収縮するゴムなどの弾性部材、収縮のないビニルテープ等である。拘束部材６（１６）は、長尺部材５（１５）が交差する部分より少し高い場所において複数の長尺部材５（１５）を拘束する。長尺部材５（１５）は、交差した部分から略均等の角度で延出する。これによりアンテナ台２（１２）は、接地面に対して自立する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the restraining member 6 (16) restrains the
図５，６に示すように通信線４（１４）とアンテナ本体３（１３）は、一体に形成される。通信線４は、内部導体４ｄと外部導体４ｇを有する同軸ケーブルである。内部導体４ｄは、例えば銅線であって、通信線４の中心に位置する。内部導体４ｄの表面は、例えばポリエチレン、または発泡ポリエチレンから形成される絶縁被膜４ｅによって覆われる。絶縁被膜４ｅは、例えばアルミ薄膜４ｆによって覆われる。アルミ薄膜４ｆの外側に外部導体４ｇが設けられる。外部導体４ｇは、例えば網状の導線である。外部導体４ｇの表面は、絶縁被膜４ｈによって覆われる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the communication line 4 (14) and the antenna body 3 (13) are formed integrally. The
図５，６に示すようにアンテナ本体３（１３）は、非接地型のダイポールアンテナである。アンテナ本体３（１３）は、略棒状であって、第１素子部３ａ（１３ａ）と第２素子部３ｂ（１３ｂ）を有する。アンテナ本体３（１３）は、外郭を形成する筒体３ｒを有し、筒体３ｒの中央部に開口部３ｓが形成される。第１素子部３ａ（１３ａ）は、筒体３ｒの中央部から第１領域に挿入される第１分岐線３ｎを有する。第２素子部３ｂ（１３ｂ）は、筒体３ｒの中央から第２領域に挿入される第２分岐線３ｍを有する。第１分岐線３ｎと第２分岐線３ｍは、同軸ケーブルである通信線４を分岐することで形成される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the antenna body 3 (13) is a non-grounded dipole antenna. The antenna body 3 (13) is substantially rod-shaped, and has a
図５，６に示すように第１分岐線３ｎは、通信線４から連続している。例えば、通信線４の先端における絶縁被膜４ｈを剥ぎ、外部導体４ｇを露出させ、外部導体４ｇをひとまとめにする。通信線４の内部導体４ｄが第１分岐線３ｎの導体３ｄと連続し、通信線４の絶縁被膜４ｅが第１分岐線３ｎの絶縁被膜３ｅと連続する。まとめられた通信線４の外部導体４ｇの端部は、半田３ｋによって第２分岐線３ｍの導体３ｉと接続される。導体３ｉは、絶縁被膜３ｊによって覆われる。導体３ｉと絶縁被膜３ｊは、通信線４の内部導体４ｄと絶縁被膜４ｅと同様に形成される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図５，６に示すように筒体３ｒは、例えば円筒状である。筒体３ｒの中央部から第１分岐線３ｎと第２分岐線３ｍが相互に反対方向に延出する。第１分岐線３ｎの先端が筒体３ｒの第１端部に装着された第１キャップ３ｐ（１３ｐ）に保持される。第２分岐線３ｍの先端が筒体３ｒの第２端部に装着された第２キャップ３ｑ（１３ｑ）に保持される。筒体３ｒと第１キャップ３ｐ（１３ｐ）と第２キャップ３ｑ（１３ｑ）は、樹脂などの絶縁性材料から形成される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図１に示すように通信線４（１４）は、消耗領域Ａの範囲を超えるのに十分な長さを有し、例えば３０〜５０ｍの長さを有する。詳しくは、通信線４（１４）は、アンテナ本体３からコネクタを有することなく延出し、第１通信線４３（第２通信線４４）と接続される。第１通信線４３（第２通信線４４）は、消耗領域Ａに無く、発破作業毎に交換する必要がない。
As shown in FIG. 1, the communication line 4 (14) has a length sufficient to exceed the range of the consumable area A, and has a length of, for example, 30 to 50 m. Specifically, the communication line 4 (14) extends from the
図２〜４に示すようにアンテナ台２（１２）は、３本の長尺部材５（１５）の間（詳しくは交差する長尺部材５（１５）の先端部５ｂ（１５ｂ）の間）に形成された隙間５ｃ（１５ｃ）を有する。アンテナ台２（１２）の隙間５ｃ（１５ｃ）に通信線４（１４）を通し、通信線４（１４）とアンテナ本体３（１３）の交差部分、詳しくは通信線４（１４）の根本を隙間５ｃ（１５ｃ）に設置する。これによりアンテナ本体３（１３）がアンテナ台２（１２）に保持される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the antenna base 2 (12) is located between the three long members 5 (15) (specifically, between the
図２〜４に示すように通信線４（１４）をアンテナ台２（１２）の隙間５ｃ（１５ｃ）内において回転させる。これによりアンテナ台２（１２）のアンテナ本体３（１３）に対する角度を調整できる。第１受信アンテナ１のアンテナ本体３は、水平状態でアンテナ台２に保持される。第２受信アンテナ１１のアンテナ本体１３は、垂直状態でアンテナ台１２に保持される。アンテナ本体３，１３は、信号の偏波波長方向と平行に設置されることで、信号を受信しやすい。したがって水平に設置されたアンテナ本体３は、無線起爆雷管３１が発信した応答信号のうち偏波方向が水平に近い信号を受信しやすい。垂直に設置されたアンテナ本体１３は、無線起爆雷管３１（図１参照）が発信した応答信号のうち偏波方向が垂直に近い信号を受信しやすい。かくしてアンテナ本体３とアンテナ本体１３は、受信し難い偏波方向の信号を補完する関係にある。
As shown in FIGS. 2 to 4, the communication line 4 (14) is rotated in the
図４に示すようにアンテナ本体３、１３は、洞床２１ｃと洞天井２１ｅの間の略中間の高さに位置するようにアンテナ台２，１２に支持される。アンテナ本体３、１３は、洞側壁２１ｄの左右両側に対して略中央となる場所に左右方向に並設される。これによりアンテナ本体３、１３は、洞床２１ｃ、洞側壁２１ｄ、洞天井２１ｅからの反射波である応答信号を略均等の大きさで受信できる。
As shown in FIG. 4, the
図１に示す無線起爆システム２０によって切羽面２１ａを爆破する場合は、先ず起爆操作機３４を操作する。起爆操作機３４の操作機本体が送信信号を発し、送信信号に基づいて高周波電源が発破母線４７を介して起爆用電力（高周波電流）を発中継機３３に供給する。中継機３３のインピーダンス整合器が高周波電流を同調し増幅して、増幅された高周波電流が第２補助母線４２と第１補助母線４１を介して送信アンテナ３２に供給される。
When the
図１に示すように送信アンテナ３２は、ループ状に形成されているため、電流が流れることで電界または磁界を発生させる。無線起爆雷管３１の電力発生機構がこの電界または磁界を受けて、電磁誘導により電力を発生させる。蓄電機構が電力を蓄わえ、所定の容量を得ると、信号送信機構が応答信号を発信する。
As shown in FIG. 1, the
図１に示す受信アンテナセット（１，１１）が無線起爆雷管３１から発信された応答信号（準備完了信号）を受信する。応答信号は、第１通信線４３及び第２通信線４４を介し中継機３３の受信機に送られる。受信機が応答信号を処理し、起爆操作機３４に応答信号を送信する。
The receiving antenna set (1, 11) shown in FIG. 1 receives a response signal (preparation completion signal) transmitted from the
図１に示す起爆操作機３４の操作機本体が応答信号（準備完了信号）を受け、全ての無線起爆雷管３１が蓄電されたか否かを判断する。全ての無線起爆雷管３１が蓄電されたと判断した状態で、操作機本体が外部からの指示を受けると起爆信号を発する。起爆操作機３４の変調器が信号を変調し、高周波電源が起爆信号を増幅する。起爆操作機３４から中継機３３に起爆信号が発せられる。
The operation device main body of the detonating
図１に示す起爆信号を受信すると中継機３３のインピーダンス整合器が起爆信号を同調させる。同調された起爆信号が第２補助母線４２と第１補助母線４１を経由して送信アンテナ３２に送信される。送信アンテナ３２に電流が流れることで、電界または磁界により起爆信号が送信アンテナ３２から発せられる。
When the explosion signal shown in FIG. 1 is received, the impedance matching device of the
図１に示す無線起爆雷管３１が送信アンテナ３２からの起爆信号を受け、無線起爆雷管３１が蓄電機構に蓄電された電力を用いて起爆ユニットを点火する。これにより発破作業、例えばトンネル２１の掘削が行われる。一発破作業が行われる毎に、発破破片によって破損される部品を交換する。具体的には、消耗領域Ａ内に配置されるシステム部品を交換する。例えば送信アンテナ３２、受信アンテナセット（１，１１）、第１補助母線４１を交換して、次の発破作業を行う。
The
上述するように受信アンテナ１（１１）は、図２，３に示すようにアンテナ台２とアンテナ本体３と通信線４を有する。アンテナ台２は、非導電性材料から形成されかつ設置面（洞床２１ｃ）上で自立する。アンテナ本体３は、アンテナ台２に保持される非接地型である。通信線４は、アンテナ本体３から延出する。
As described above, the receiving antenna 1 (11) has the
したがって図２に示すアンテナ台２（１２）は、設置場所の自由度が高く、例えば図１に示す無線起爆雷管３１が埋設された切羽面２１ａからの距離が所定の長さ（Ｌ1）である場所に容易に設置できる。図２，３に示すようにアンテナ本体３（１３）をアンテナ台２（１２）に保持するため、アンテナ本体３の高さも所望の高さに容易に設定できる。かくして無線起爆雷管３１（図１参照）からの応答信号を受信しやすい位置にアンテナ本体３を容易に設置できる。またアンテナ台２は、非導電性材料から構成される。その応答信号がアンテナ台２表面で反射することが抑制され、アンテナ本体３がより正確に受信することができる。
Thus the antenna board 2 (12) shown in FIG. 2 is a high degree of freedom in installation location, for example, the distance from the
図２，３に示すようにアンテナ台２（１２）は３本の長尺部材５（１５）と、拘束部材６（１６）を有する。３本の長尺部材５（１５）は、その先端部５ｂ（１５ｂ）が相互に交差する。拘束部材６（１６）は、３本の長尺部材５（１５）の先端部５ｂ（１５ｂ）を拘束する。３本の長尺部材５（１５）の間に形成された隙間に通信線４（１４）を挿通することでアンテナ本体３がアンテナ台２に保持される。したがって３本の長尺部材５（１５）が互いに支え合い、アンテナ台２（１２）が自立する。通信線４（１４）を３本の長尺部材５（１５）の間に形成された隙間５ｃ（１５ｃ）に挿通することで、容易にアンテナ本体３（１３）をアンテナ台２（１２）に設置でき、かつアンテナ本体３（１３）がアンテナ台２（１２）から落下し難い。
As shown in FIGS. 2 and 3, the antenna base 2 (12) has three long members 5 (15) and a restraining member 6 (16). The
図２，３に示すように通信線４（１４）は、無線起爆雷管３１が埋設された切羽面２１ａの近傍に設置されたアンテナ本体３（１３）からコネクタを経由することなく延出する線長さを有する。線長さは、掘削面を無線起爆雷管によって発破した後にシステム部品を交換することが必要な消耗領域Ａを通信線が超えるのに十分な長さＬ2である。したがって消耗領域Ａにコネクタが不要になることで、消耗領域Ａ内の部品点数が少なくなる。このため一発破毎に消耗する部品が少なくなり、掘削コストを軽減できる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the communication line 4 (14) is a line extending from the antenna body 3 (13) installed near the
図５，６に示すように通信線４は、内部導体４ｄと外部導体４ｇを有する同軸ケーブルである。アンテナ本体３は、内部導体４ｄと電気的に接続されかつ第１方向に延出する第１素子部３ａと、外部導体４ｇと電気的に接続されかつ第１方向と反対の第２方向に延出する第２素子部３ｂを有するダイポールアンテナである。したがって図１に示すようにモノポールアンテナと異なり、洞床２１ｃ、洞側壁２１ｄ、または洞天井２１ｅに接地する必要がない。このため受信アンテナ１（１１）の設置位置の自由度が向上し、より正確に応答信号を受信できる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図１に示すように無線起爆システム２０は、トンネル２１内に設置される第１受信アンテナ１と、トンネル内に設置される第２受信アンテナ１１とを別個に有する。図２に示すように第１受信アンテナ１のアンテナ本体３は、ダイポールアンテナであってトンネルの切羽面２１ａに平行にかつ水平に配置される。図３に示すように第２受信アンテナ１１のアンテナ本体１３は、ダイポールアンテナであって切羽面２１ａに平行にかつ垂直に配置される。したがって各方向からの電磁波が第１受信アンテナ１または第２受信アンテナ１１のいずれかで受信され得る。このため電磁波である応答信号をより正確に受信できる。また図１，４に示すようにアンテナ本体３（１３）が接地型でないため、設置位置に偏りが出にくい。このため洞床２１ｃ、洞側壁２１ｄ、または洞天井２１ｅの各々の近傍にアンテナ本体３を配置する必要がなくなり、アンテナ本体３の設置点数を少なく、例えば２つにすることができる。
As shown in FIG. 1, the
受信アンテナは、図２，３に示すアンテナ台２（１２）に代えて図７に示すアンテナ台７を有していても良い。図７に示すようにアンテナ台７は、接地面に載置される台座７ａと、台座７ａから起立する支持部７ｂを有する。台座７ａは、略エの字形状であって、二本の平衡に配置される棒状部材７ｆ，７ｇと、棒状部材７ｆ，７ｇの中央同士を連結する棒状の接続部材７ｈを有する。支持部７ｂは、接続部材７ｈの中央部分から接続部材７ｈに直交する方向に立設された支持棒７ｃと、支持棒７ｃの先端を覆うキャップ７ｄを有する。キャップ７ｄの先端にリング７ｅが形成される。リング７ｅに通信線４と通すことで、アンテナ本体３はアンテナ台７に固定される。
The receiving antenna may have the
受信アンテナは、図２，３に示すアンテナ台２（１２）に代えて図８に示すアンテナ台８を有していても良い。図８に示すようにアンテナ台８は、組み合わされた略コ字状の第１立脚部材８ａと略コ字状の第２立脚部材８ｂを有する。第１立脚部材８ａと第２立脚部材８ｂは、それぞれ接地面に対して斜めに延出し相互に平行な２本の斜め部材と、２本の斜め部材の上辺を連結する上連結部材８ｇ，８ｈを有する。第１立脚部材８ａの各斜め部材の中央部８ｃと、第２立脚部材８ｂの各斜め部材の中央部８ｄを回動可能に連結する。上連結部材８ｇ，８ｈを紐状部材８ｉによって連結する。これによりアンテナ台８は正面から見た場合Ｘ形状となり、斜め部材の下端部８ｅ，８ｆが接地することで設置面上に自立できる。
The receiving antenna may have an antenna base 8 shown in FIG. 8 instead of the antenna base 2 (12) shown in FIGS. As shown in FIG. 8, the antenna base 8 has a substantially U-shaped first standing
図８に示すようにアンテナ本体３から延出する通信線４の基部を上連結部材８ｈに巻き付ける巻付部材８ｊを有する。これによりアンテナ本体３がアンテナ台８に対して保持される。
As shown in FIG. 8, there is provided a winding member 8j for winding the base of the
図２，３に示すアンテナ台２（１２）は、長尺部材５（１５）を有し、長尺部材５（１５）は円筒状である。これに代えて長尺部材は、中実の円柱状、多角柱状、あるいは中空を有する角筒状でもよい。アンテナ台２（１２）は、上述するように３本の長尺部材から構成されても良いし、４本以上の長尺部材から構成されてもよい。 The antenna base 2 (12) shown in FIGS. 2 and 3 has a long member 5 (15), and the long member 5 (15) is cylindrical. Instead, the elongated member may be a solid cylinder, a polygonal cylinder, or a hollow rectangular cylinder. The antenna base 2 (12) may be composed of three long members as described above, or may be composed of four or more long members.
図２，３に示すアンテナ本体３は、水平に配置され、アンテナ本体１３は、垂直に配置される。これに代えて第１のアンテナ本体が設置面に対して第１角度を有するように配置され、第２のアンテナ本体が設置面に対して第２角度を有するように配置され、第１角度と第２角度が略直交するように配置されても良い。例えば第１角度が４５°、第２角度が１３５°である。また受信アンテナセットは、上述するように２つの受信アンテナ（第１受信アンテナ１と第２受信アンテナ１１）有していても良いし、より受信効率を上げるために３つ以上の受信アンテナを有していてもよい。
The
図２，３に示すアンテナ台２は、上述するように紙製であっても良いし、他の非導電性材料から形成されても良い。非導電性材料は、信号を反射しないためアンテナ本体の信号の受信精度を阻害しないためである。例えば図２に示す長尺部材５が樹脂材、木材等から形成されても良い。
The
図２〜４に示すように受信アンテナセット（１，１１）は、洞床２１ｃ上に設置される。これに代えて受信アンテナセットおよび受信アンテナが例えば発破作業が行われる壁に近接する地面に設置されても良い。
As shown in FIGS. 2 to 4, the receiving antenna set (1, 11) is installed on the
図２，３に示すように拘束部材６は、長尺部材５の先端部５ｂ、すなわち上端部を拘束する。これに代えて拘束部材は、長尺部材５の下端部を拘束してもよい。拘束部材６は、図１，２に示すように線状部材であっても良いし、長尺部材５のそれぞれが挿通される複数の孔を有する板材であって、板材によって長尺部材５を拘束しても良い。
As shown in FIGS. 2 and 3, the restricting
図２，３に示すように３本の長尺部材５の間に形成された隙間５ｃに通信線４が通され、通信線４とアンテナ本体３の交差部分近傍を長尺部材５に引っ掛ける。これによりアンテナ本体３がアンテナ台２に支持される。これに代えて長尺部材５の１つに通信線４が挿入される貫通穴が設けられ、貫通穴の穴壁面によって通信線４とアンテナ本体３の交差部分近傍を支持する。これによりアンテナ本体３がアンテナ台２に支持されても良い。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
１，１１ 受信アンテナ（第１受信アンテナ、第２受信アンテナ）
２（１２） アンテナ台
３（１３） アンテナ本体
４（１４） 通信線
５（１５） 長尺部材
６（１６） 拘束部材
３ａ 第１素子部
３ｂ 第２素子部
４ｄ 内部導体
４ｇ 外部導体
1,11 receiving antenna (first receiving antenna, second receiving antenna)
2 (12) Antenna base 3 (13) Antenna body 4 (14) Communication line 5 (15) Long member 6 (16) Restraining
Claims (5)
非導電性材料から形成されかつ設置面上で自立するアンテナ台と、
前記アンテナ台に保持されるアンテナ本体と、
前記アンテナ本体から延出する通信線を有し、
前記アンテナ本体は非接地型であり、かつダイポールアンテナである受信アンテナ。 A wireless detonation system receiving antenna for receiving a response signal from a wireless detonator,
An antenna stand formed of a non-conductive material and standing on an installation surface,
An antenna body held on the antenna stand,
Having a communication line extending from the antenna body,
The receiving antenna, wherein the antenna body is a non-grounded type and is a dipole antenna.
前記アンテナ台は、先端が相互に交差する３本の長尺部材と、前記３本の長尺部材の先端を拘束する拘束部材を有し、
前記３本の長尺部材の間に形成された隙間に前記通信線を挿通することで前記アンテナ本体が前記アンテナ台に保持される受信アンテナ。 The receiving antenna according to claim 1,
The antenna base has three long members whose tips cross each other, and a restraint member that restrains the tips of the three long members,
A receiving antenna in which the antenna main body is held by the antenna base by inserting the communication line into a gap formed between the three long members.
前記通信線は、前記無線起爆雷管が埋設された切羽面の近傍に設置された前記アンテナ本体からコネクタを経由することなく延出する線長さを有し、
前記線長さは、掘削面を前記無線起爆雷管によって発破した後にシステム部品を交換することが必要な消耗領域を前記通信線が超えるのに十分な長さである受信アンテナ。 The receiving antenna according to claim 1 or 2,
The communication line has a line length extending without passing through a connector from the antenna body installed near the facet where the wireless detonator is buried,
A receiving antenna wherein the line length is long enough for the communication line to exceed a consumable area where system components need to be replaced after blasting a digging surface with the wireless detonator.
前記通信線は、内部導体と外部導体を有する同軸ケーブルであって、
前記アンテナ本体は、前記内部導体と電気的に接続されかつ第１方向に延出する第１素子部と、前記外部導体と電気的に接続されかつ前記第１方向と反対の第２方向に延出する第２素子部を有する受信アンテナ。 The receiving antenna according to any one of claims 1 to 3,
The communication line is a coaxial cable having an inner conductor and an outer conductor,
The antenna body is electrically connected to the inner conductor and extends in a first direction. The first element portion is electrically connected to the outer conductor and extends in a second direction opposite to the first direction. A receiving antenna having a second element section that projects.
請求項１〜４のいずれか１つの受信アンテナであってトンネル内に設置され第２受信アンテナとを別個に有する受信アンテナセットであって、
前記第１受信アンテナの前記アンテナ本体は、前記トンネルの切羽面に平行にかつ水平に配置され、
前記第２受信アンテナの前記アンテナ本体は、前記切羽面に平行にかつ垂直に配置される受信アンテナセット。 A first receiving antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the first receiving antenna is installed in a tunnel.
A receiving antenna set according to any one of claims 1 to 4, wherein the receiving antenna set is installed in a tunnel and has a second receiving antenna separately.
The antenna main body of the first receiving antenna is disposed parallel and horizontally to a face of the tunnel,
A receiving antenna set in which the antenna main body of the second receiving antenna is arranged parallel and perpendicular to the face.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018184241A JP2020053937A (en) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Reception antenna and reception antenna set |
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