Система приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів

Реферат: Система приведення в дію містить декілька наборів електронних детонаторів (11), при цьому кожний набір електронних детонаторів (11) підключений до лінії (12) підривання, з'єднаної з локальним блоком (13) керування підриванням. Щонайменше один з локальних блоків (13S) керування підриванням містить електронний модуль (14) синхронізації, підключений до лінії (12) підривання, з'єднаної з головним локальним блоком (13М) керування підриванням, вибраним серед локальних блоків (13) керування підриванням. Використання: для приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів (11) відповідно до єдиного плану підривання. UA 114498 C2 (12) UA 114498 C2 UA 114498 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ Даний винахід стосується системи приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів. Загалом, даний винахід стосується галузі вибухових робіт із застосуванням дуже великої кількості електронних детонаторів, що спрацьовують згідно з точною тимчасовою послідовністю, яка називається також планом підривання. ПОПЕРЕДНІЙ РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Така система приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів описана, зокрема, в документі WO 97/45696. У такій системі приведення в дію набір електронних детонаторів підключений до лінії підривання, з'єднаної з локальним блоком керування підриванням. Цей локальний блок керування підриванням виконаний з можливістю приведення в дію електронних детонаторів, з'єднаних з лінією підривання, на основі інформації приведення в дію, переданої по радіо віддаленим блоком керування підриванням. Таким чином, віддалений блок керування підриванням контролює локальний блок керування підриванням як під час тестових фаз для перевірки нормальної роботи кожного електронного детонатора, так і під час самої фази приведення в дію цих електронних детонаторів. При такій архітектурі системи приведення в дію і з урахуванням втрат, що породжуються різними з'єднувальними проводами, і можливих витоків струму, до однієї лінії підривання, з'єднаної з локальним блоком керування підриванням, можна підключити обмежену кількість електронних детонаторів, наприклад, близько 1500. Якщо в системі приведення в дію потрібна більша кількість електронних детонаторів, можна використовувати паралельно декілька локальних блоків керування підриванням, керованих по радіо віддаленим блоком керування підриванням. Однак в цьому випадку необхідно спрямовувати окремі команди приведення в дію в кожний віддалений блок керування підриванням. Така система описана, зокрема, в документі FR 2955933. Однак, навіть якщо на рівні віддаленого блока керування підриванням синхронізувати передачу команд приведення в дію в різні локальні блоки керування підриванням, різний час поширення сигналів, що передаються в ці локальні блоки керування підриванням, неминуче приводить до розузгодження команд приведення в дію. Така система не може керувати набором електронних детонаторів, якщо вони є частиною єдиного плану підривання, внаслідок розузгодження команд приведення в дію. КОРОТКИЙ ВИКЛАД СУТІ ВИНАХОДУ Даний винахід закликано вирішити щонайменше одну з вищезазначених проблем і запропонувати систему приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів за допомогою включення підривання, що контролюється віддаленим блоком керування підриванням. У зв'язку з цим об'єктом даного винаходу є система приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів, при цьому кожний набір електронних детонаторів підключений до лінії підривання, з'єднаної з локальним блоком керування підриванням. Згідно з винаходом щонайменше один з локальних блоків керування підриванням містить електронний модуль синхронізації, підключений до лінії підривання, з'єднаної з головним локальним блоком керування підриванням, вибраним серед локальних блоків керування підриванням. Таким чином, один або декілька локальних блоків керування підриванням з'єднаний через електронний модуль синхронізації з лінією підривання, зв'язаною з головним локальним блоком керування підриванням. Такий монтаж дозволяє на рівні віддаленого блока керування підриванням запустити приведення в дію всіх електронних детонаторів системи. Електронний модуль синхронізації дозволяє здійснювати це приведення в дію синхронно для різних наборів електронних детонаторів відповідно до єдиного плану підривання. Згідно з відмітною ознакою винаходу декілька локальних блоків керування підриванням містять відповідно електронний модуль синхронізації, підключений до лінії підривання головного локального блока керування підриванням. Як було указано вище, використання декількох локальних блоків керування підриванням, підключених через електронний модуль синхронізації до головного локального блока керування підриванням, дозволяє збільшити кількість електронних детонаторів в рамках одного плану підривання. 1 UA 114498 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Згідно з варіантом виконання винаходу електронний модуль синхронізації з'єднаний з входом мікроконтролера щонайменше одного з локальних блоків керування підриванням, при цьому приведення в дію електронного модуля синхронізації керує командою приведення в дію через мікроконтролер набору електронних детонаторів, підключених до лінії підривання, з'єднаної з цим локальним блоком керування підриванням. У практичному варіанті виконання винаходу електронний модуль синхронізації містить електронний модуль запалювання, виконаний з можливістю генерування електричного імпульсу на вході мікроконтролера. Для забезпечення приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів відповідно до загального плану підривання електронні детонатори містять засоби запам'ятовування програмованої затримки приведення в дію, при цьому затримки приведення в дію електронних детонаторів декількох наборів запрограмовані відповідно до загального плану підривання. На практиці програмовану затримку приведення в дію для електронних детонаторів, підключених до лінії підривання, з'єднаної з головним локальним блоком керування підриванням, інкрементують на значення компенсації, яке дорівнює часу поширення команди приведення в дію між головним локальним блоком керування підриванням і входом мікроконтролера щонайменше одного з локальних блоків керування підриванням. Таким чином, програмування затримок приведення в дію враховує час поширення команди приведення в дію між головним локальним блоком керування підриванням й іншими локальними блоками керування підриванням. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ Інші відмітні ознаки і переваги винаходу будуть очевидніші з нижченаведеного опису, представленого як не обмежувальний приклад, з посиланнями на прикладені креслення, на яких: Фіг. 1 - схема системи приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів згідно з варіантом виконання винаходу. Фіг. 2 - схема електронного модуля запалювання електронного детонатора. Фіг. 3 - схема електронного модуля запалювання електронного модуля синхронізації, з'єднаного з входом мікроконтролера. ОПИС ПЕРЕВАЖНИХ ВАРІАНТІВ ВТІЛЕННЯ На Фіг. 1 представлений приклад системи приведення в дію, що складається з декількох наборів електронних детонаторів 11. Ці електронні детонатори 11 можуть бути, наприклад, детонаторами, описаними в документі WO 97/45696. Ця система містить будь-яке число електронних детонаторів 11, підключених до лінії 12 підривання, з'єднаної з локальним блоком 13 керування підриванням. Електронні детонатори 11 можна використовувати у великій кількості при паралельному монтажі на одній лінії 12 підривання, наприклад, в кількості більше 1000. У прикладі виконання до однієї лінії 12 підривання паралельно підключені 1500 електронних детонаторів. Електронні детонатори 11 оснащені, наприклад, постійним запам'ятовувальним пристроєм ROM, в якому зберігається єдиний ідентифікатор детонатора, наприклад, на 24 біт. Ці електронні детонатори 11 виконані з можливістю ведення діалогу з локальним блоком 13 керування підриванням, який може передавати їм команди і одержувати від них інформацію. Кожний електронний детонатор 11 містить електронний модуль запалювання і заряд вибухової речовини. Електронний модуль запалювання забезпечує, зокрема, передачу даних між електронним детонатором 11 і локальним блоком 13 керування підриванням або пультом програмування, що класично застосовується в системі цього типу для програмування послідовностей підривання, які називаються також "планом підривання". Електронний модуль запалювання кожного електронного детонатора 11 містить також засоби запам'ятовування затримки приведення в дію, які програмуються відповідно до вибраного плану підривання. Приклад електронного модуля запалювання електронного детонатора 11 поданий на Фіг. 2. Зокрема, цей електронний модуль запалювання містить конденсатор підривання CTIR, виконаний з можливістю накопичення енергії, необхідної для приведення в дію електронного детонатора 11. Конденсатор підривання CTIR встановлений послідовно з резистором заряду Rc і підключений до інтегральної схеми керування між входом заряду CLOAD і масою GND. 2 UA 114498 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Паралельно з конденсатором підривання CTIR і, зокрема, між входом заряду CLOAD і входом керування підривання CTIR інтегральної схеми керування встановлений нагрівальний опір Rf. При нормальній роботі електрична енергія, накопичена в конденсаторі підривання CTIR, вивільняється через нагрівальний опір Rf. Підвищення температури нагрівального опору Rf, зв'язаного з електронним детонатором 11, ініціює приведення в дію піротехнічного ланцюга, зв'язаного з цим електронним детонатором 11. Кожний локальний блок 13 керування підриванням містить також електронний модуль 14 синхронізації. Електронний модуль 14 синхронізації з'єднаний з входом мікроконтролера 15 кожного локального блока 13 керування підриванням. На Фіг. 3 представлений приклад виконання електронного модуля 14 синхронізації, з'єднаного з входом мікроконтролера 15. Електронний модуль 14 синхронізації включає в себе електронний модуль запалювання, конструкція якого відповідає варіанту електронного модуля запалювання електронного детонатора 11, описаного з посиланнями на Фіг. 2. Таким чином, елементи, загальні з цим електронним детонатором 11, мають однакові позначення, і немає необхідності в їх повторному докладному описі. За своїм принципом електронний модуль 14 синхронізації відрізняється від електронного детонатора 11 відсутністю нагрівального опору Rf, яка замінена схемою з'єднання з оптоелектронним елементом зв'язку. Таким чином, паралельно з конденсатором підривання CTIR встановлена схема, що містить резистор RLim, зв'язаний з оптоелектронним елементом 16 зв'язку. Електрична енергія, накопичена в конденсаторі підривання CTIR, вивільняється для включення оптоелектронного елемента 16 зв'язку. Приведення в дію цього електронного модуля 14 синхронізації генерує електричний імпульс на вході мікроконтролера 15, встановленого на виході оптоелектронного елемента 16 зв'язку. Потрібно зазначити, що електронний модуль 14 синхронізації не містить заряду вибухової речовини і може бути використаний багато разів залежно від необхідності. Так, на рівні кожного локального блока 13 керування підриванням приведення в дію електронного модуля 14 синхронізації керує командою приведення в дію, через мікроконтролер 15, набору електронних детонаторів 11, підключених до лінії 12 підривання, з'єднаної з цим локальним блоком 13 керування підриванням. Приведення в дію електронних детонаторів 11, з'єднаних з лінією 12 підривання, може бути здійснене відповідно до програмованої затримки приведення в дію, записаної в запам'ятовувальному пристрої, зв'язаному з кожним електронним детонатором, відповідно до попередньо визначеного плану підривання. Для здійснення повної синхронізації приведення в дію всіх електронних детонаторів 11, з'єднаних з кожним локальним блоком 13 керування підриванням системи, серед локальних блоків 13 керування підриванням вибирають головний локальний блок керування підриванням, який ідентифікується надалі позначенням 13М. При цьому інші локальні блоки 13 керування підриванням системи вважаються підпорядкованими локальними блоками керування підриванням, що ідентифікуються надалі позначенням 13S. У варіанті виконання, поданому на Фіг. 1, система приведення в дію містить два підпорядковані локальні блоки 13S керування підриванням. У системі приведення в дію головний локальний блок 13М керування підриванням і підпорядковані локальні блоки керування підриванням з'єднані по радіо з віддаленим блоком 20 керування підриванням, який називається також пультом 20 керування підриванням. Для здійснення синхронізації приведення в дію всіх електронних детонаторів 11 електронний модуль 14 синхронізації кожного підпорядкованого локального блока 13S керування підриванням підключений до лінії 12 підривання, з'єднаної з головним локальним блоком 13М керування підриванням. Потрібно зазначити, що в цьому випадку електронний модуль 14 синхронізації головного локального блока 13М керування підриванням не використовується. Оскільки всі локальні блоки 13 керування підриванням містять електронний модуль 14 синхронізації, роль головного блока можна надати будь-якому з цих локальних блоків 13 керування підриванням в момент підключення системи. 3 UA 114498 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Електронний модуль 14 синхронізації підпорядкованих локальних блоків 13S керування підриванням розглядається головним локальним блоком 13М керування підриванням як електронний детонатор 11 зв'язаної з ним лінії 12 підривання, включений, таким чином, в його план підривання. Таким чином, коли на рівні віддаленого блока 20 керування підриванням подається команда підривання в напрямку головного локального блока 13М керування підриванням, цей останній блок керує приведенням в дію всіх детонаторів 11 і електронних модулів 14 синхронізації, з'єднаних з лінією 12 підривання, зв'язаною з головним локальним блоком 13 керування підриванням через його мікроконтролер 15. Таким чином, крім спрацювання електронних детонаторів 11, зв'язаних з лінією 12 підривання, з'єднаною з головним локальним блоком 13М керування підриванням, електронні модулі 14 синхронізації підпорядкованих локальних блоків 13S керування підриванням приводяться в дію також таким чином, щоб керувати на рівні кожного підпорядкованого локального блока 13S керування підриванням приведенням в дію відповідних електронних детонаторів 11. Таким чином, на основі єдиної команди спрацювання підривання, що поступає з віддаленого блока 20 керування підриванням, можна синхронно привести в дію всі електронні детонатори 11 системи. Для цього відповідно до загального плану підривання програмують затримки приведення в дію в кожному електронному детонаторі різних наборів, зв'язаних з кожним локальним блоком 13 керування підриванням. Зокрема, затримку приведення в дію, яка програмується для електронних детонаторів 11, підключених до лінії 12 підривання, з'єднаної з головним локальним блоком 13М керування підриванням, інкрементують на значення компенсації, яке дорівнює часу поширення команди приведення в дію між головним локальним блоком 13М керування підриванням і входом мікроконтролера 15 підпорядкованих локальних блоків 13S керування підриванням. Це значення компенсації дозволяє враховувати в плані підривання затримку в прийомі команди приведення в дію кожним підпорядкованим локальним блоком 13S керування підриванням внаслідок її передачі через головний локальний блок 13М керування підриванням. Описана вище система приведення в дію забезпечує синхронне приведення в дію дуже великої кількості електронних детонаторів, наприклад, яка перевищує 4000, відповідно до загального плану підривання. Таким чином, описана вище система приведення в дію поводиться так, немов існує тільки один локальний блок 13 керування підриванням, здатний синхронно керувати всіма електронними детонаторами 11. Наприклад, але не обмежувально, точність синхронізації різних локальних блоків 13 керування підриванням становить менше ста мікросекунд. Зрозуміло, для забезпечення безпеки під час приведення в дію всіх електронних детонаторів 11 відповідно до загального плану підривання процес синхронізації перевіряють за допомогою спеціального тесту до його застосування. Тестом синхронізації керує віддалений блок 20 керування підриванням. На практиці цей тест синхронізації складається, передусім, в керування кожним з підпорядкованих локальних блоків 13S керування підриванням таким чином, щоб вони знаходилися в режимі виявлення сигналу приведення в дію. Потім віддалений блок 20 керування підриванням передає команду в головний локальний блок 13М керування підриванням для приведення в дію електронних модулів 14 синхронізації підпорядкованих локальних блоків 13S керування підриванням. Після цього віддалений блок 20 керування підриванням спрямовує запит в кожний підпорядкований локальний блок 13S керування підриванням для підтвердження виявлення імпульсу приведення в дію на вході кожного мікроконтролера 15, з'єднаного з виходом електронного модуля 14 синхронізації кожного підпорядкованого локального блока 13S керування підриванням. Під час цього тесту синхронізації дуже важливо забезпечувати приведення в дію тільки електронних модулів 14 синхронізації, а не електронних детонаторів 11, з'єднаних з лінією 12 підривання, яка, в свою чергу, з'єднана з головним локальним блоком 13М керування підриванням. На практиці етап перевірки дозволяє пересвідчитися за допомогою вимірювання напруги на клемах кожного конденсатора підривання CTIR кожного електронного детонатора 11, що зарядженими є тільки конденсатори підривання CTIR електронних модулів 14 синхронізації. 4 UA 114498 C2 5 10 15 20 Потрібно зазначити, що процедури синхронізації, перевірки і встановлення плану підривання на рівні кожного локального блока 13 керування підриванням здійснюють класично за допомогою керування по радіо з віддаленого блока 20 керування підриванням. Після того, як всі локальні блоки 13 керування підриванням перевірені і готові для етапу приведення в дію, підпорядковані локальні блоки 13S керування підриванням переводяться в режим очікування команди приведення в дію від свого електронного модуля 14 синхронізації, тоді як головний локальний блок 13М керування підриванням одержує команду підривання, завдяки радіозв'язку з віддаленим блоком 20 керування підриванням. З урахуванням монтажу електронних модулів 14 синхронізації на тій же шині зв'язку, що і електронні детонатори 11, будь-яка перешкода, яка може перешкодити синхронізації в момент приведення в дію, виявляється під час фаз зв'язку і тесту електронних детонаторів 11, класично здійснюваних перед етапом приведення в дію такої системи. Крім того, оскільки команда підривання, що поступає від віддаленого блока 20 керування підриванням, одночасно контролює електронні детонатори 11 лінії підривання, зв'язаної з головним локальним блоком 13М керування підриванням, і електронні модулі 14 синхронізації підпорядкованих локальних блоків 13S керування підриванням, практично не існує ризику приведення в дію електронних детонаторів 11 лінії 12 підривання, зв'язаної з головним локальним блоком 13М керування підриванням, без спрацювання приведення в дію електронних детонаторів 11, зв'язаних з підпорядкованими локальними блоками 13S керування підриванням. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Система приведення в дію декількох наборів електронних детонаторів (11), при цьому кожний набір електронних детонаторів (11) підключений до лінії (12) підривання, з'єднаної з локальним блоком (13) керування підриванням, яка відрізняється тим, що щонайменше один із згаданих локальних блоків (13S) керування підриванням містить електронний модуль (14) синхронізації, підключений до лінії (12) підривання, яка з’єднує один набір електронних детонаторів з головним локальним блоком (13М) керування підриванням, вибраним серед згаданих локальних блоків (13) керування підриванням. 2. Система приведення в дію за п. 1, яка відрізняється тим, що декілька локальних блоків (13S) керування підриванням містять відповідно електронний модуль (14) синхронізації, підключений до лінії (12) підривання згаданого головного локального блока (13М) керування підриванням. 3. Система приведення в дію за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що згаданий електронний модуль (14) синхронізації з'єднаний з входом мікроконтролера (15) згаданого щонайменше одного з локальних блоків (13) керування підриванням, при цьому приведення в дію згаданого електронного модуля (14) синхронізації керує командою приведення в дію через згаданий мікроконтролер (15) набору електронних детонаторів (11), підключеного до лінії (12) підривання, з'єднаної із згаданим щонайменше одним з локальних блоків (13) керування підриванням. 4. Система приведення в дію за п. 3, яка відрізняється тим, що електронний модуль (14) синхронізації містить електронний модуль запалювання, виконаний з можливістю генерування електричного імпульсу на вході згаданого мікроконтролера (15). 5. Система приведення в дію за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що локальні блоки (13) керування підриванням з'єднані за допомогою радіозв'язку з віддаленим блоком (20) керування підриванням. 6. Система приведення в дію за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що згадані електронні детонатори (11) містять засоби запам'ятовування програмованої затримки приведення в дію, при цьому затримки приведення в дію електронних детонаторів (11) згаданих декількох наборів запрограмовані відповідно до загального плану підривання. 7. Система приведення в дію за п. 6, яка відрізняється тим, що програмовану затримку приведення в дію для електронних детонаторів (11), підключених до лінії (12) підривання, з'єднаної із згаданим головним локальним блоком (13М) керування підриванням, інкрементують на значення компенсації, яке дорівнює часу поширення команди приведення в дію між згаданим головним локальним блоком (13М) керування підриванням і входом мікроконтролера (15) згаданого щонайменше одного із згаданих локальних блоків (13S) керування підриванням. 5 UA 114498 C2 6 UA 114498 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7