一种基于无线通讯的水下致裂系统

技术领域

本发明属于水下破岩爆破技术领域，特别涉及一种基于无线通讯的水下致裂系统。

背景技术

在现有的破岩爆破系统中，进行爆破施工作业时，对待爆破的地方钻孔，将充满液态气体的致裂管放置于孔洞中，对放置好的致裂管进行布线，然后预埋致裂管，最后进行通过起爆器启动，致裂管后快速释放高压气体来达到破断岩石或落煤的目的。如申请号为2018106917262的专利文献公开了一种利用致裂管致裂岩石的工艺方法，公开了具体的致裂管致裂岩石的方法，并公开了多个致裂管的连接方式，具体为致裂管的上部还设有与发热管相连的正极引线和负极引线，正极引线的远离致裂管的一端为正极接线端，负极引线的远离致裂管的一端为负极接线端；正极接线端和负极接线端均向上伸出致裂底孔；且正极接线端、负极接线端分别与活化器正极、活化器负极相连，通过活化器启发致裂管内的液态气体受热气化膨胀，然后释放高压气体实现岩石致裂。

借此，虽然在陆地爆破时能够较好的完成布线并且通过活化器进行启动，但如在水下爆破作业时，因为在水下具有水的阻挡，当对水下致裂器进行连接布线时，活化器布置在离致裂器水域较远的岸边或船上，使活化器的引线需要穿过水层连接致裂器，若水流涌动较大，容易使活化器的引线发生拉扯，容易使连接处发生松开，造成爆破失败的现象发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无线通讯的水下致裂系统，从而活化器的引线由于拉扯导致与致裂器连接发生松动使爆破失败的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于无线通讯的水下致裂系统，包括致裂器，所述致裂器包括致裂管及激发管；所述致裂管包括管体及分别密封连接于所述管体两端的上塞盖、下塞盖；所述激发管设于所述致裂管内；还包括转换浮标及无线启动装置；

所述上塞盖开设有空腔，所述致裂器还包括设于所述空腔的第一天线、超声波接收器、第一控制器、发爆控制开关及插座；所述第一天线的接收端和所述插座的插接端延伸出所述空腔；所述激发管的引爆线通过所述发爆控制开关连接所述插座；所述第一天线、超声波接收器及第一控制器依次连接，所述第一控制器与所述发爆控制开关的控制端连接；

所述转换浮标包括第二天线、无线接收模块、第二控制器、超声波发送模块及第三天线，所述第二天线、无线接收模块及第二控制器依次连接，所述第二控制器、超声波发送模块及第三天线依次连接；

所述无线启动装置包括启动按钮、无线发射模块、第三控制器及第四天线，所述启动按钮、第三控制器、无线发射模块及第四天线依次连接。

优选的，上述技术方案中，还包括防水移动电源，所述防水移动电源通过插头密封连接所述插座的插接端。

优选的，上述技术方案中，所述空腔包括第一子空腔及第二子空腔，所述第一天线位于第一子空腔内，所述超声波接收器、第一控制器、发爆控制开关及插座位于第二子空腔内，所述上塞盖的侧部设有插槽，所述插座的插接端延伸至所述插槽内。

优选的，上述技术方案中，还包括第一密封圈和第二密封圈，所述上塞盖和下塞盖分别设有依次连接的凸台及螺纹盖头；所述管体的两端分别依次设有第一子管段、第二子管段及第三子管段，所述第一子管段大于所述第二子管段及第三子管段的内径，所述第二子管段设有内螺纹；所述第一密封圈和第二密封圈分别设于所述第一子管段、第三子管段内，所述上塞盖和下塞盖分别通过螺纹装配于所述管体的两端。

优选的，上述技术方案中，所述转换浮标包括本体；所述本体内部设有容纳腔，所述本体的底部设有浮体，所述第二天线、无线接收模块、第二控制器、超声波发送模块及第三天线设于所述容纳腔内，所述第三天线为两根，所述第二天线延伸出所述本体的上方，两根所述第三天线延伸出所述本体的下方。

优选的，上述技术方案中，所述无线发射模块通过4G或GPRS的方式无线连接所述无线接收模块。

优选的，上述技术方案中，所述充气阀安装于下塞盖上。

优选的，上述技术方案中，所述充气阀为单向充气阀。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明中的基于无线通讯的水下致裂系统，致裂器与起爆器之间无需布线，进行爆破时，首先启动无线启动装置发射无线通信信号至转换浮标，转换浮标接收到信号后转换成超声信号无线发送至致裂器的启动发爆控制开关，从而控制致裂器进行爆破。由空中无线通信结合水下超声通信的方式，无线通讯适于空中传播，超声波适于水下传播，使起爆信号能够顺利传输给致裂器完成起爆作业，该方式避免了传统的有线模式的缺陷，更适合水下爆破作业。

2.本发明采用的防水移动电源，布线时可直接将防水移动电源一起布置于水底，可防止水流涌动的影响。同时通过插接的方式连接，更方便快捷。且连接后在连接处的插槽内填充防水胶，即可防止连接处短路问题。

3.本发明中致裂管的管体与上下塞盖之间设有双层密封圈，具有良好的密封防水作用。

附图说明

图1为本发明致裂器的结构示意图。

图2为本发明转换浮标的结构示意图。

图3为本发明致裂器的电路原理图。

图4为本发明转换浮标的电路原理图。

图5为本发明无线启动装置的电路原理图。

图6为本发明水下致裂系统的安装示意图。

其中，1-致裂器，2-管体，3-致裂槽，4-上塞盖，5-第一子空腔，6-第二子空腔，7-插槽，8-第一天线，9-超声波接收器，10-第一控制器，11-发爆控制开关，12-插座，13-第一密封圈，14-第二密封圈，15-激发管放置腔，16-激发管，17-下塞盖，18-转换浮标，19-本体，20-浮体，21-第二天线，22-第三天线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”

“上”、“下”、“前”、“厚”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”

“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、“第二”、“第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

如图1-图6所示，该实施例中的基于无线通讯的水下致裂系统包括致裂器1、转换浮标18、无线启动装置及防水移动电源，致裂器1包括致裂管及激发管16。致裂管包括管体2及分别密封连接于管体2两端的上塞盖4、下塞盖17，激发管16设于致裂管内。具体地，致裂管包括管体2、上塞盖4、下塞盖17、激发管放置腔15及致裂槽3，上塞盖4设有吊耳。管体2的管壁开设致裂槽3，管体2内部为气体收容腔，激发管放置腔15的管口密封连接于上塞盖4，且上塞盖4内部设有连通激发管放置腔15的管道，激发管16放置于激发管放置腔15内，其引线延伸至管道内。充气阀安装于致裂管的下塞盖17上，在该实施例中，充气阀为优选为单向充气阀。

该实施例中，参考图1，为了使致裂器1具有良好的密封性，引入第一密封圈13和第二密封圈14，上塞盖4和下塞盖17分别设有依次连接的凸台及螺纹盖头。管体2的两端分别依次设有第一子管段、第二子管段及第三子管段，第一子管段大于第二子管段及第三子管段的内径，第二子管段设有内螺纹。第一密封圈13和第二密封圈14分别设于第一子管段、第三子管段内，上塞盖4和下塞盖17分别通过螺纹装配于管体2的两端。以使致裂管体与塞盖之间具有双层密封效果。

继续参考图1和图3，上塞盖4开设有空腔，上塞盖1的侧部设有插槽7，插槽7的插槽口为开放状态。该实施例中优选地，空腔包括第一子空腔5及第二子空腔6。致裂器1还包括设于空腔的第一天线8、超声波接收器9、第一控制器10、发爆控制开关11及插座12。第一天线8位于第一子空腔5内，超声波接收器9、第一控制器10、发爆控制开关11及插座12位于第二子空腔6内，第一天线8的接收端延伸出第一子空腔5内，将第一天线8与其他部件分开设置，可减少第一天线8接收的信号干扰对其他电子器件的影响，同时也增加其他部件的密封性。插座12的插接端穿出空腔延伸至插槽7内。激发管16的引爆线通过发爆控制开关11连接插座12。第一天线8、超声波接收器9及第一控制器10依次连接，第一控制器10与发爆控制开关11的控制端连接。作业时，第一天线8接收到超声波信号后传输至超声波接收器9，超声波接收器9将超声波信号进行转换后发送至第一控制器10，第一控制器10控制发爆控制开关11进行闭合，从而进行进行爆破作业。值得说明的是，第二子空腔6内还设有与第一控制器10连接的电源，从而为相关部件提供电源支持，这里不再赘述。

致裂器1进行配置时，防水移动电源通过插头密封连接插座12的插接端。防水移动电源可随着致裂器1一起沉入水底，可减少防水移动电源的引线用量，也可减弱水下水流涌动对引线的拉扯。防水移动电源的插头接入插座的插接端后，可填充防水胶进行防水。

继续参考图2和图4，转换浮标18包括第二天线21、无线接收模块24、第二控制器23、超声波发送模块25及第三天线22，第二天线21、无线接收模块24及第二控制器23依次连接，第二控制器23、超声波发送模块25及第三天线22依次连接。具体地，转换浮标18包括本体19。本体19内部设有容纳腔，本体19的底部设有浮体20以使转换浮标18浮于水面上，第二天线21、无线接收模块24、第二控制器23、超声波发送模块25及第三天线22设于容纳腔内，第三天线22为两根，第二天线21延伸出本体19的上方，两根第三天线22延伸出本体19的下方。作业时，第二天线21接收无线信号传输至第二控制器23，第二控制器23接收到信号后，控制超声波发送模块25发生超声波信号从第三天线22进行发送。同理，容纳腔内还设有与第二控制器23连接的电源，从而为相关部件提供电源支持，这里不再赘述。

该实施例中，参考图5，无线启动装置包括启动按钮27、无线发射模块28、第三控制器26、第四天线29及电源，启动按钮27、第三控制器26、无线发射模块28及第四天线29依次连接。电源连接第三控制器26。当按下启动按钮27时，第三控制器26控制无线发射模块28发射无线信号至转换浮标27的无线接收模块24。该实施例中，无线发射模块28可通过4G或GPRS的方式无线连接无线接收模块24，但本实施例不限于此。

进行爆破作业时，参考图6，首先通过单向充气阀对致裂器1充装二氧化碳，通过紧固装置将高压气管的气嘴固定到单向充气阀上，将二氧化碳充装到气体收容腔内，二氧化碳充装完成后，检查致裂管是否漏气，确保致裂管不漏气后，将防水移动电源的插头插入致裂器1的插槽7中，注入防水胶固定防水。将致裂器1安装到已钻好的炮孔中，即用吊绳绑扎吊耳慢慢将致裂管吊入炮孔内，确保安装到设计深度后，将速凝水泥配制的混凝土灌入孔中形成孔口堵塞，而安装时第一天线8则漏出孔口。防止爆破能量外泄，保证破岩效果，从而完成一个炮孔的致裂器1安装。重复以上步骤，完成其他炮孔的致裂器1安装，然后将转换浮标18放置于布置范围的中心，转换浮标18可通过线绳进行限位。准备就绪后可激发起爆破岩。

完成致裂管的安装后，按下启动按钮27由第三控制器26控制无线发射模块28发射无线信号至转换浮标18。转换浮标18的无线接收模块24接收后，由第二控制器23控制超声波发送模块25发射超声波信号至致裂器1，致裂器1的超声波接收器9接收后，由第一控制器10控制发爆控制开关11闭合激发激发管16，产生高温，使充装在致裂管的气体收容腔内的液态二氧化碳瞬间气化，体积瞬间增大几百倍，将附近岩体破碎。

综上所述，本实施例中致裂器与起爆器之间无需布线，进行爆破时，首先启动无线启动装置发射无线通信信号至转换标，转换浮标接收到信号后转换成超声信号无线发送至致裂器的启动发爆控制开关，从而控制致裂器进行爆破。由空中无线通信结合水下超声通信的方式，使起爆信号能够顺利传输给致裂器完成起爆作业，该方式避免了传统的有线模式，更适合水下爆破作业。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。