權(quán)利要求

1.提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，所述電子雷管爆破控制系統(tǒng)包括起爆器和若干個電子雷管模塊，各個電子雷管模塊以并聯(lián)方式與起爆器連接，其特征在于，每個電子雷管模塊上設(shè)有開關(guān)結(jié)構(gòu)，當電子雷管模塊接收到起爆器發(fā)出的起爆指令并開始執(zhí)行起爆后，所述電子雷管模塊控制開關(guān)結(jié)構(gòu)處于閉合狀態(tài)，使得這時電子雷管模塊與起爆器及其它電子雷管模塊之間處于物理隔斷狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述起爆器連接有第一母線和第二母線，所述第一母線和第二母線的長度大于500m，每個電子雷管模塊通過支線與第一母線和第二母線連接，所述支線的長度為3m～25m。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)結(jié)構(gòu)包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)的兩端分別接地和第一母線，所述第二開關(guān)的兩端分別接地和第二母線，當?shù)谝婚_關(guān)和第二開關(guān)處于閉合狀態(tài)時，第一母線和第二母線短接到地。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子雷管模塊包括芯片、儲能電容、起爆管和橋絲電阻，所述芯片包括電源模塊、通信模塊、充放電模塊、控制模塊、功能檢測模塊和點火模塊，所述電源模塊和通信模塊分別與第一母線和第二母線連接，所述充放電模塊與電源模塊連接，所述控制模塊分別連接電源模塊、通信模塊、第一開關(guān)、第二開關(guān)、充放電模塊，所述功能檢測模塊與控制模塊連接，所述點火模塊分別連接控制模塊和起爆管，所述儲能電容分別連接充放電模塊和橋絲電阻，所述橋絲電阻連接起爆管。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片還包括NVM存儲模塊，所述NVM存儲模塊與控制模塊連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片還包括POR上電復(fù)位模塊，所述POR上電復(fù)位模塊與控制模塊連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片還包括OSC時鐘模塊，所述OSC時鐘模塊與控制模塊連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述起爆器上設(shè)有身份驗證模塊。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)結(jié)構(gòu)為NMOS開關(guān)或PMOS開關(guān)或CMOS開關(guān)或帶限流和下拉電阻的NMOS開關(guān)或帶限流和上拉電阻的PMOS開關(guān)或NPN開關(guān)或PNP開關(guān)或NPN和PNP的復(fù)合開關(guān)。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子雷管，具體涉及提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電子雷管，又稱數(shù)碼電子雷管、數(shù)碼雷管或工業(yè)數(shù)碼電子雷管，一般采用電子雷管爆破控制系統(tǒng)控制電子雷管進行爆破。

電子雷管爆破控制系統(tǒng)基本上由雷管和起爆器兩部分組成，多個電子雷管模塊以并聯(lián)方式與起爆器連接，起爆器可同時控制多個電子雷管工作。

電子雷管一般是通過收到起爆器的起爆信號后進行爆破，電子雷管與起爆器之間的信號傳輸一般都是通過有線傳輸，但是當在小斷面、金屬礦山、井下和隧道等復(fù)雜工作環(huán)境使用時，電子雷管與起爆器之間的信號傳輸經(jīng)常受到干擾，從而導(dǎo)致電子雷管出現(xiàn)拒爆的問題，不利于電子雷管的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，從而提供提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，所述電子雷管爆破控制系統(tǒng)包括起爆器和若干個電子雷管模塊，各個電子雷管模塊以并聯(lián)方式與起爆器連接，每個電子雷管模塊上設(shè)有開關(guān)結(jié)構(gòu)，當電子雷管模塊接收到起爆器發(fā)出的起爆指令并開始執(zhí)行起爆后，所述電子雷管模塊控制開關(guān)結(jié)構(gòu)處于閉合狀態(tài)，使得這時電子雷管模塊與起爆器及其它電子雷管模塊之間處于物理隔斷狀態(tài)。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述起爆器連接有第一母線和第二母線，所述第一母線和第二母線的長度大于500m，每個電子雷管模塊通過支線與第一母線和第二母線連接，所述支線的長度為3m～25m。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述開關(guān)結(jié)構(gòu)包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)的兩端分別接地和第一母線，所述第二開關(guān)的兩端分別接地和第二母線，當?shù)谝婚_關(guān)和第二開關(guān)處于閉合狀態(tài)時，第一母線和第二母線短接到地。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述電子雷管模塊包括芯片、濾波電容、儲能電容、起爆管和橋絲電阻，所述芯片包括電源模塊、通信模塊、充放電模塊、控制模塊、功能檢測模塊和點火模塊，所述電源模塊和通信模塊分別與第一母線和第二母線連接，所述充放電模塊與電源模塊連接，所述控制模塊分別連接電源模塊、通信模塊、第一開關(guān)、第二開關(guān)、充放電模塊，所述功能檢測模塊與控制模塊連接，所述點火模塊分別連接控制模塊和起爆管，所述濾波電容與電源模塊連接，所述儲能電容分別連接充放電模塊和橋絲電阻，所述橋絲電阻連接起爆管。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述芯片還包括NVM存儲模塊，所述NVM存儲模塊與控制模塊連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述芯片還包括POR上電復(fù)位模塊，所述POR上電復(fù)位模塊與控制模塊連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述芯片還包括OSC時鐘模塊，所述OSC時鐘模塊與控制模塊連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述起爆器上設(shè)有身份驗證模塊。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述開關(guān)結(jié)構(gòu)為NMOS開關(guān)或PMOS開關(guān)或CMOS開關(guān)或帶限流和下拉電阻的NMOS開關(guān)或帶限流和上拉電阻的PMOS開關(guān)或NPN開關(guān)或PNP開關(guān)或NPN和PNP的復(fù)合開關(guān)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明解決了在小斷面、金屬礦山、井下和隧道等復(fù)雜場景使用時，在接收起爆指令并執(zhí)行起爆的過程中因電信號干擾導(dǎo)致的電子雷管拒爆的問題，大大提高了電子雷管的抗干擾性能和安全性。

另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可在現(xiàn)有的爆破控制系統(tǒng)上直接設(shè)置，不需要將爆破控制系統(tǒng)重新設(shè)計，節(jié)約了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為起爆器與電子雷管模塊的連接示意圖；

圖2為電子雷管模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為NMOS開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為PMOS開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為CMOS開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為帶限流和下拉電阻的NMOS開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為帶限流和上拉電阻的PMOS開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為NPN開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為PNP開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖10為NPN和PNP的復(fù)合開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進一步闡述本發(fā)明。

參見圖1，本發(fā)明提供的提高抗干擾性能的電子雷管爆破控制系統(tǒng)，其包括起爆器100和若干個電子雷管模塊200，各個電子雷管模塊200以并聯(lián)方式與起爆器100連接，起爆器100可同時控制各個電子雷管模塊200工作。

起爆器100與各個電子雷管模塊200連接方式具體可為：起爆器100連接有第一母線A和第二母線B，每個電子雷管200模塊通過支線與第一母線A和第二母線B連接。

電子雷管模塊200的個數(shù)具體可大于500，為了保證現(xiàn)場爆破操作人員安全，第一母線A和第二母線B的長度大于500m，同時各電子雷管模塊200通過支線接入第一母線A和第二母線B的長度，也會根據(jù)現(xiàn)場情況不同，具體可為3m～25m。

參見圖2，在每個電子雷管模塊200上設(shè)有開關(guān)結(jié)構(gòu)，當電子雷管模塊接收到起爆器100發(fā)出的起爆指令后，電子雷管模塊200控制開關(guān)結(jié)構(gòu)處于閉合狀態(tài)，使得這時電子雷管模塊200與起爆器100及其它電子雷管模塊之間處于物理隔斷狀態(tài)，以隔絕執(zhí)行起爆過程中可能產(chǎn)生的干擾信號。

開關(guān)結(jié)構(gòu)具體串接在第一母線A和第二母線B與地之間，開關(guān)結(jié)構(gòu)包括第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2，第一開關(guān)S1的兩端分別接地和第一母線A，第二開關(guān)S2的兩端分別接地和第二母線B，這樣當?shù)谝婚_關(guān)S1和第二開關(guān)S2處于閉合狀態(tài)時，第一母線A和第二母線B剛好短接到地，這時電子雷管模塊200與起爆器100及其它電子雷管模塊300之間剛好處于物理隔斷狀態(tài)。

電子雷管模塊200具體包括芯片210、濾波電容C2、儲能電容C1、起爆管Q1和橋絲電阻YT，芯片210包括電源模塊220、通信模塊230、充放電模塊240、控制模塊250、功能檢測模塊260和點火模塊270。

電源模塊220和通信模塊230分別連接第一母線A和第二母線B，兩者分別通過第一母線A和第二母線B接收起爆器100提供的電源和控制信號。

充放電模塊240與電源模塊220連接，控制模塊250分別連接電源模塊220、通信模塊230、第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和充放電模塊240，功能檢測模塊260與控制模塊250連接，點火模塊270分別連接控制模塊250和起爆管Q1，濾波電容C2與電源模塊220連接，儲能電容C1分別連接充放電模塊240和橋絲電阻YT，橋絲電阻YT連接起爆管Q1。

通信模塊230用于實現(xiàn)控制模塊250與起爆器100之間的信息傳輸，控制模塊250通過通信模塊230將控制信息發(fā)送給控制模塊250，控制模塊250根據(jù)接受到的信息進行對應(yīng)的操作，控制模塊250也可將檢測到的信息通過通信模塊230發(fā)送給起爆器100。

控制模塊250通過充放電模塊240可控制儲能電容C1充電或放電和控制電源模塊220為各個用電模塊供電。

控制模塊250通過點火模塊270可打開起爆管Q1，儲能電容C1儲存的能量通過橋絲電阻YT到地，完成爆破。

功能檢測模塊260用于實時檢測電子雷管模塊200內(nèi)各個模塊的狀態(tài)，并將檢測信息發(fā)送給控制模塊250，控制模塊250再將信息反饋給起爆器100，這樣可保證起爆器100在發(fā)出起爆指令前，電子雷管模塊200處于正常狀態(tài)。

第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2斷開或閉合的切換直接由控制模塊250控制，本系統(tǒng)中，只有當控制模塊250接收到起爆器100起爆指令，并且功能檢測模塊260檢測電子雷管模塊200內(nèi)各個模塊的狀態(tài)正常后，控制模塊250才會開始執(zhí)行起爆，并控制第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2閉合，其余情況下則控制第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2均處于斷開狀態(tài)。這樣既保證了電子雷管模塊200在執(zhí)行起爆時不會受到干擾，又使得電子雷管模塊200與起爆器100能在起爆前進行正常的信息及電源傳輸。

第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2可以有多種不同的具體實現(xiàn)方式，這些實現(xiàn)方式包括：NMOS開關(guān)、PMOS開關(guān)、CMOS開關(guān)、帶限流和下拉電阻的NMOS開關(guān)、帶限流和上拉電阻的PMOS開關(guān)、NPN開關(guān)、PNP開關(guān)、NPN和PNP的復(fù)合開關(guān)。

參見圖3-圖10，下面是開關(guān)結(jié)構(gòu)的各種具體實現(xiàn)方式

(1)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為NMOS開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENN為高電平時，開關(guān)導(dǎo)通，ENN為低電平時，開關(guān)斷開；

(2)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為PMOS開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENP為低電平時，開關(guān)導(dǎo)通，ENP為高電平時，開關(guān)斷開；

(3)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為CMOS開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENN為高電平，ENP為低電平時，開關(guān)導(dǎo)通；控制信號ENN為低電平，ENP為高電平時，開關(guān)斷開；

(4)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為帶限流和下拉電阻的NMOS開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENN為高電平時，開關(guān)導(dǎo)通；其它狀態(tài)，下拉電阻R9接地，開關(guān)斷開；

(5)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為帶限流和上拉電阻的PMOS開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENP為低電平時，開關(guān)導(dǎo)通；其它狀態(tài)，上拉電阻R11接電源，開關(guān)斷開；

(6)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為NPN開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENN為高電平時，NPN三極管QN導(dǎo)通，輸出Vout短接到地，相當于開關(guān)斷開；當ENN為其它狀態(tài)時，下拉電阻R2接地，NPN三極管QN斷開，Vin＝Vout，相當于開關(guān)導(dǎo)通；

(7)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為PNP開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENP為低電平時，PNP三極管QP導(dǎo)通，Vin＝Vout,相當于開關(guān)導(dǎo)通；當ENP為其它狀態(tài)時，上拉電阻R5接至Vin，PNP三極管QP斷開，相當于開關(guān)斷開；

(8)當開關(guān)結(jié)構(gòu)為NPN和PNP的復(fù)合開關(guān)時，控制模塊250發(fā)出的控制信號ENN為高電平時，NPN三極管QN導(dǎo)通，PNP三極管QP的基級接地，QP導(dǎo)通，Vin＝Vout,相當于開關(guān)導(dǎo)通，當ENN為其它狀態(tài)時，下拉電阻R2接地，上拉電阻R7接Vin,三極管QN和QP都斷開，相當于開關(guān)斷開。

對于開關(guān)結(jié)構(gòu)的具體選擇可根據(jù)實際需求而定，并且上述開關(guān)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方式也并不只局限于上述8種方式，只需能夠?qū)崿F(xiàn)當電子雷管模塊接收到起爆器100發(fā)出的起爆指令后，電子雷管模塊200可控制開關(guān)結(jié)構(gòu)處于閉合狀態(tài)的開關(guān)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方式都可采用。

參見圖2，另外，芯片210還包括OSC時鐘模塊、POR上電復(fù)位模塊和NVM存儲模塊。

OSC時鐘模塊與控制模塊250連接，用于提供時鐘，POR上電復(fù)位模塊與控制模塊250連接，用于提供上電復(fù)位信號，NVM存儲模塊與控制模塊250連接，用于存儲芯片210所需要的關(guān)鍵信息和狀態(tài)，控制模塊250可讀取NVM存儲模塊內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)反饋給起爆器100。

下面是本申請的具體工作過程：

起爆器100會先發(fā)送掃描廣播指令給各個與之連接的電子雷管模塊200，各個電子雷管模塊200收到掃描指令后，每個電子雷管模塊200的芯片210中的通信模塊230將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)給控制模塊250，控制模塊250讀取NVM模塊的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳給通信模塊230，通信模塊230再以電流反饋的形式，通過第一母線A和第二母線B將數(shù)據(jù)返回到起爆器100，以確認電子雷管模塊200的關(guān)鍵信息；

起爆器100確認電子雷管模塊200的關(guān)鍵信息后，發(fā)送一系列指令，進行電子雷管模塊的驗證，并確認各個電子雷管模塊200的關(guān)鍵狀態(tài)。

電子雷管模塊200的關(guān)鍵狀態(tài)確認后，起爆器100會發(fā)送充電指令，芯片210中的控制模塊250收到充電指令后，控制充放電模塊240，對儲能電容C1進行充電，當儲能電容C1的電壓達到預(yù)期的電壓值時，充放電模塊240發(fā)出充電完畢的信號給控制模塊250并停止充電；

當起爆器100收到所有電子雷管模塊200都充電完畢的信號后，起爆器100發(fā)出起爆指令，各個電子雷管模塊200的芯片210內(nèi)的控制模塊250通過通信模塊230收到起爆指令后，將EN信號電平翻轉(zhuǎn)，使第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2閉合，這時第一母線A和第二母線B會短接到地，不會有干擾信號進入各個電子雷管模塊200，影響起爆指令的后續(xù)執(zhí)行。此時，儲能電容C1，濾波電容C2給電子雷管模塊200供電，控制模塊250完成設(shè)置的延期等操作后，控制點火模塊270打開起爆管Q1，儲能電容C1儲存的能量通過橋絲電阻YT釋放到地，引起橋絲電阻YT發(fā)熱并引燃橋絲電阻上的起爆藥頭，完成爆破。

另外，在起爆器100上設(shè)有身份驗證模塊，現(xiàn)場操作人員在操作起爆器100前，需要通過身份驗證模塊核實身份和對網(wǎng)絡(luò)中的電子雷管模塊進行“點名”，等認證通過后，方可執(zhí)行起爆流程，從而提高安全性。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中的描述只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。