电子雷管模块及组网通信方法

技术领域

本发明涉及电子雷管的技术领域，具体地，涉及电子雷管模块及组网通信方法，尤其涉及一种提高通信可靠性的电子雷管模块及组网通信方法。

背景技术

同行业普遍采用改变母线极性和电流脉冲反馈的方式进行电子雷管的上、下行通信，但其缺点在于电子雷管模块反馈的电流信号易被“淹没”在全部电子雷管模块从母线上消耗的静态电流中，难以被起爆器识别。尤其在组网的电子雷管发数很多，起爆母线很长的情况下更是如此。

在公开号为CN113074598A的专利文献中公开了一种电子雷管的通信方法及系统、电子雷管、起爆器，该方法包括：在空闲状态下，向电子雷管发送起始符信号；在发送起始符信号后，向电子雷管发送请求数据；检测电子雷管反馈的电流信号，识别电子雷管反馈的应答数据，所述电流信号是电子雷管根据请求数据反馈的；根据电子雷管反馈的电流信号，向电子雷管发送确认信号，所述确认信号用于确认电子雷管是否终止与起爆器的通信。

因此，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电子雷管模块及组网通信方法。

根据本发明提供的一种电子雷管模块组网通信方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：起爆器控制起爆母线上的工作电压为供电电压，并保持一段时间；

步骤S2：起爆器控制起爆母线上的工作电压为通信电压；

步骤S3：起爆器通过起爆母线同电子雷管模块进行下行通信，然后根据具体指令判断是否需要上行通信，如需要，则执行步骤S4，如不需要，则结束通信；

步骤S4：起爆器通过起爆母线接收电子雷管模块的上行通信；

上述步骤中，所述供电电压高于通信电压。

优选地，所述起爆器、起爆母线、电子雷管模块共同组成电子雷管起爆网络；所述起爆器是给电子雷管模块供电，并能够在爆破工作人员操作下同电子雷管模块进行通信的设备；起爆器通过起爆母线与电子雷管模块连接；电子雷管起爆网络中有一个或多个电子雷管模块；电子雷管模块以并联的方式连接到起爆母线上。

优选地，所述起爆母线上的电压由起爆器控制，起爆器通过使其中一条母线电压为工作电压，另一条母线电压为0V的方式向电子雷管模块供电。

优选地，所述步骤S3中起爆器通过将起爆母线中原本电压为工作电压的母线电压改变为0V，原本电压为0V的母线电压改变为工作电压的方式向电子雷管模块进行下行通信。

优选地，所述起爆母线上的电流是所有电子雷管模块从起爆母线上消耗的电流的总和，电子雷管模块通过在短时间内增加自身从起爆母线上消耗的电流的方式向起爆器进行上行通信。

本发明还提供一种电子雷管模块，所述电子模块应用于上述中的电子雷管模块组网通信方法，所述电子雷管模块包括如下组成部分：

脚线接口：电子雷管模块通过脚线接口并联连接到电子雷管起爆网络中，接收来自起爆器的供电和通信；

延期控制电路：接收来自起爆器的指令，控制发火电容的充电，控制发火电容的能量何时经过发火换能元件释放；

通信电容：通过延期控制电路与脚线接口连接，当起爆器通过起爆母线给电子雷管模块供电时，通信电容上的电压与起爆母线上的电压直接相关；

发火电容：通过延期控制电路与脚线接口连接，当起爆器通过起爆母线发出充电指令时，延期控制电路向发火电容进行充电；

发火换能元件：通过延期控制电路与发火电容连接，当起爆器通过起爆母线发出起爆指令时，延期控制电路根据验证状况进行判断，在编程的延期时间后，控制发火电容储存的能量通过发火换能元件释放，进而引爆雷管。

优选地，当起爆器通过起爆母线给电子雷管模块供电的电压低于通信电容上的电压时，电子雷管模块会首先消耗通信电容上的电量，直到两者电压重新相同，电子雷管模块才再开始从起爆母线上消耗电流。

优选地，所述延期控制电路由集成的专用控制芯片组成，或者由分立的供电电路、发火电路、专用延期控制芯片组成，或者由分立的供电电路、发火电路、内置延期控制程序的微处理器组成。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过采用通信电容在起爆母线电压较低时为电子雷管模块供电的结构，结合通信前降低起爆母线工作电压的方法，使得上行通信时各电子雷管模块在静态时从电子雷管起爆网络中消耗的电流变为0，解决了电流反馈脉冲和各电子雷管模块在静态时从电子雷管起爆网络中消耗的电流较为接近难以识别的问题，达到了提高电子雷管起爆网络通信可靠性的效果；

2、本发明在起爆器和电子雷管模块通信时降低起爆母线的工作电压，此时通信电容电压高于起爆母线电压，因此电子雷管模块完全依靠通信电容进行供电而不消耗起爆母线上的电流，进而使电子雷管模块反馈数据时的母线电流脉冲更为清晰，更便于起爆器识别，使得电子雷管模块反馈数据时的母线电流脉冲的间隔可以更短，能够提高上行通信的速率；

3、本发明在起爆器和电子雷管模块通信时降低起爆母线的工作电压，此时通信电容电压高于起爆母线电压，因此电子雷管模块完全依靠通信电容进行供电而不消耗起爆母线上的电流。起爆母线上的电流减小，使得电子雷管模块下行通信时改变母线极性的间隔可以更短，能够提高下行通信的速率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为电子雷管模块的结构示意图；

图2为电子雷管起爆网络的结构示意图；

图3为改变母线极性的过程中起爆母线上的电压变化示意图；

图4为电流脉冲反馈的过程中起爆母线上的电流变化示意图；

图5为所述组网通信方法的流程图；

图6为起爆母线工作电压从供电电压降低到通信电压的过程中起爆母线上的电压变化示意图。

其中：

脚线接口101 起爆器201

延期控制电路102 起爆母线202

发火换能元件103 电子雷管模块203

发火电容104

通信电容105

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种电子雷管模块组网通信方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：起爆器201控制起爆母线202上的工作电压为供电电压，并保持一段时间；

步骤S2：起爆器201控制起爆母线202上的工作电压为通信电压；

步骤S3：起爆器201通过起爆母线202同电子雷管模块203进行下行通信，然后根据具体指令判断是否需要上行通信，如需要，则执行步骤S4，如不需要，则结束通信；起爆器201通过将起爆母线202中原本电压为工作电压的母线电压改变为0V，原本电压为0V的母线电压改变为工作电压的方式向电子雷管模块203进行下行通信。

步骤S4：起爆器201通过起爆母线202接收电子雷管模块的上行通信；

上述步骤中，所述供电电压高于通信电压。

起爆器201、起爆母线202、电子雷管模块203共同组成电子雷管起爆网络；所述起爆器201是给电子雷管模块供电，并能够在爆破工作人员操作下同电子雷管模块进行通信的设备；起爆器201通过起爆母线202与电子雷管模块203连接；电子雷管起爆网络中有一个或多个电子雷管模块203；电子雷管模块203以并联的方式连接到起爆母线202上。

起爆母线202上的电压由起爆器201控制，起爆器201通过使其中一条母线电压为工作电压，另一条母线电压为0V的方式向电子雷管模块供电。

起爆母线202上的电流是所有电子雷管模块203从起爆母线上消耗的电流的总和，电子雷管模块203通过在短时间内增加自身从起爆母线上消耗的电流的方式向起爆器201进行上行通信。

本发明还提供一种电子雷管模块，所述电子模块应用于上述中的电子雷管模块组网通信方法，所述电子雷管模块203包括如下组成部分：

脚线接口101：电子雷管模块通过脚线接口101并联连接到电子雷管起爆网络中，接收来自起爆器201的供电和通信；

延期控制电路102：接收来自起爆器的指令，控制发火电容的充电，控制发火电容的能量何时经过发火换能元件释放；

通信电容105：通过延期控制电路102与脚线接口101连接，当起爆器201通过起爆母线202给电子雷管模块供电时，通信电容105上的电压与起爆母线202上的电压直接相关；

发火电容104：通过延期控制电路102与脚线接口101连接，当起爆器201通过起爆母线202发出充电指令时，延期控制电路102向发火电容104进行充电；

发火换能元件103：通过延期控制电路102与发火电容104连接，当起爆器201通过起爆母线202发出起爆指令时，延期控制电路102根据验证状况进行判断，在编程的延期时间后，控制发火电容104储存的能量通过发火换能元件103释放，进而引爆雷管。

当起爆器201通过起爆母线202给电子雷管模块供电的电压低于通信电容105上的电压时，电子雷管模块会首先消耗通信电容105上的电量，直到两者电压重新相同，电子雷管模块才再开始从起爆母线202上消耗电流。

延期控制电路102由集成的专用控制芯片组成，或者由分立的供电电路、发火电路、专用延期控制芯片组成，或者由分立的供电电路、发火电路、内置延期控制程序的微处理器组成。

实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。

本发明在起爆器和电子雷管模块通信时降低起爆母线的工作电压，此时通信电容电压高于起爆母线电压，因此电子雷管模块完全依靠通信电容进行供电而不消耗起爆母线上的电流，进而使电子雷管模块反馈数据时的母线电流脉冲更为清晰，更便于起爆器识别，提高通信的可靠性。

参照图1，电子雷管模块由脚线接口101、延期控制电路102、发火换能元件103、发火电容104和通信电容105组成。其中，延期控制电路102可以由集成的专用控制芯片组成，也可以由分立的供电电路、发火电路、专用延期控制芯片组成，还可以由分立的供电电路、发火电路、内置延期控制程序的微处理器组成；通信电容105通过延期控制电路102与脚线接口101连接；发火电容104通过延期控制电路102与脚线接口101连接；发火换能元件103通过延期控制电路102与发火电容104连接。

参照图2，使用上述电子雷管模块构成的电子雷管起爆网络由起爆器201、起爆母线202和一个或多个并联连接的电子雷管模块203组成。其中，起爆器201通过起爆母线202与各个电子雷管模块203连接；各个电子雷管模块203以并联的方式连接到起爆母线202上。

电子雷管模块的结构参照图1，电子雷管模块通过脚线接口101并联连接到电子雷管起爆网络中，接收来自起爆器201的供电和通信；延期控制电路102接收来自电子雷管起爆网络的指令，控制发火电容的充电，控制发火电容的能量何时经过发火换能元件释放；通信电容105通过延期控制电路102与脚线接口101连接，当起爆器201通过起爆母线202给电子雷管模块供电时，通信电容105上的电压与起爆母线202上的电压直接相关，当起爆器201通过起爆母线202给电子雷管模块供电的电压低于通信电容105上的电压时，电子雷管模块会首先消耗通信电容105上的电量，直到两者电压重新相同，电子雷管模块才会再开始从起爆母线202上消耗电流；发火电容104通过延期控制电路102与脚线接口101连接，当起爆器201通过起爆母线202发出充电指令时，延期控制电路102才向发火电容104进行充电；发火换能元件103通过延期控制电路102与发火电容104连接，当起爆器201通过起爆母线202发出起爆指令时，延期控制电路102根据验证状况进行判断，在编程的延期时间后，控制发火电容104储存的能量通过发火换能元件103释放，进而引爆雷管。

电子雷管起爆网络的结构参照图2，包括起爆器201，这是给电子雷管起爆网络供电并可以在爆破工作人员操作下同电子雷管起爆网络进行通信的设备；起爆器201通过起爆母线202与电子雷管模块203连接，起爆母线202的长度可以根据实际使用所需而改变，从数十米到上千米不等；电子雷管模块203即图1所示的电子雷管模块，在一个电子雷管起爆网络中可以有一个或多个电子雷管模块203，其具体数量根据实际使用所需而改变，从一个到上千个不等；各个电子雷管模块203以并联的方式连接到起爆母线202上。

起爆母线202上的电压由起爆器201控制，起爆器201通过使其中一条母线电压为工作电压，另一条母线电压为0V的方式向电子雷管起爆网络供电；起爆器201通过将原本电压为工作电压的母线电压改变为0V，将原本电压为0V的母线电压改变为工作电压的方式(这种方式也可简称为改变母线极性)向电子雷管起爆网络发送指令(发送指令也可称为下行通信)。改变母线极性过程中起爆母线202上的电压变化参照图3，可见图中T1时刻前母线A电压为工作电压，母线B电压为0V，T1时刻后母线B电压为工作电压，母线A电压为0V。

起爆母线202上的电流是所有电子雷管模块203从电子雷管起爆网络中消耗的电流的总和，电子雷管模块203通过短时间内大幅度增加自身电流消耗的方式(这种方式也可简称为电流脉冲反馈)向起爆器201进行反馈(进行反馈也可称为上行通信)。电流脉冲反馈过程中起爆母线202上的电流变化参照图4，可见图中T1时刻前及T2时刻后的电流为各个电子雷管模块203静态时从电子雷管起爆网络中消耗的电流总和，T1时刻至T2时刻之间的电流为前述静态电流加上进行电流脉冲反馈的电子雷管模块增加的电流消耗。

起爆器201在同电子雷管起爆网络进行通信之前，首先由起爆器201将起爆母线202的工作电压保持在供电电压。起爆器201在同电子雷管起爆网络开始进行通信时，首先由起爆器201将起爆母线202的工作电压从供电电压改为通信电压，然后由起爆器201向电子雷管起爆网络进行下行通信。如果下行通信中发送的指令需要上行通信，则再由电子雷管模块203向电子雷管起爆网络进行上行通信，然后结束通信；如果下行通信中发送的指令不需要上行通信，则直接结束通信。其中，通信电压低于供电电压。该过程参照图5。通信开始时将母线工作电压从供电电压降低到通信电压的过程参照图6，可见图中T1时刻母线工作电压降低到通信电压，T2时刻切换母线极性开始通信。

因为电子雷管模块中的通信电容105的电压与起爆母线202的电压直接相关，故通信开始前起爆器201将起爆母线202的工作电压保持在供电电压时，通信电容105的电压就达到供电电压；当通信开始时起爆器201将起爆母线202的工作电压从供电电压改为通信电压后，因为起爆母线202给电子雷管模块供电的电压低于通信电容105上的电压，所以此时电子雷管模块会消耗通信电容105上的电量，而不会从起爆母线202上消耗电流。此时，若进行上行通信，则图4中T1时刻前及T2时刻后的电流(即各个电子雷管模块203静态时消耗的电流总和)为0，就使T1时刻至T2时刻之间的电流(即反馈脉冲本身的电流)更为明显，更便于起爆器识别，从而提高了通信的可靠性。

通过采用通信电容在起爆母线电压较低时为电子雷管模块供电的结构，结合通信前降低起爆母线工作电压的方法，使得上行通信时各电子雷管模块在静态时从电子雷管起爆网络中消耗的电流变为0，解决了电流反馈脉冲和各电子雷管模块在静态时从电子雷管起爆网络中消耗的电流较为接近难以识别的问题，达到了提高电子雷管起爆网络通信可靠性的效果。

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。