close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 10487

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10487
(13) C1
(19)
F 42D 1/00
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЗРЫВОМ РАСПРЕДЕЛЕННОГО
В ПРОСТРАНСТВЕ ПОЛЯ ЗАРЯДОВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
С ЗАДАННОЙ ЗАДЕРЖКОЙ ПО ВРЕМЕНИ И СПОСОБ
УПРАВЛЕНИЯ ВЗРЫВОМ
(21) Номер заявки: a 20041181
(22) 2004.12.14
(43) 2006.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Смирнов Александр Геннадиевич; Смирнов Геннадий Васильевич;
Шуганов Александр Дмитриевич;
Русский Владимир Сергеевич; Гуцаленко Сергей Анатольевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) RU 2002126998 A, 2004.
RU 2002118104 A, 2004.
RU 2077699 C1, 1997.
EP 0601831 A1, 1994.
EP 0429229 A2, 1991.
WO 93/18366 A1.
US 4674047 A, 1987.
EP 0434883 A1, 1991.
US 4537131 A, 1985.
WO 96/16311 A1.
BY 10487 C1 2008.04.30
(57)
1. Устройство управления взрывом распределенного в пространстве поля зарядов
взрывчатого вещества с заданной задержкой по времени, содержащее центральный блок
Фиг. 1
BY 10487 C1 2008.04.30
управления, связанный шиной управления с, по меньшей мере, одним подчиненным блоком управления с образованием сети управления, и электродетонаторы, содержащие запал
и первичное взрывчатое вещество, отличающееся тем, что содержит взрывной прибор и,
по меньшей мере, один исполнительный прибор, связанный с соответствующим подчиненным блоком управления с образованием электровзрывной сети, причем электровзрывная сеть выполнена с возможностью образования разветвленной линии последовательно
соединенных исполнительных приборов, связанной с центральным блоком управления и
взрывным прибором, содержащим блок контроля и блок питания электровзрывной сети,
при этом к наиболее удаленным точкам каждой ветви сети управления подключены метки
ветви с обеспечением возможности контроля целостности ветвей, электродетонаторы
установлены с контрольными метками и соединены с электровзрывной сетью через соответствующий исполнительный прибор, выполненный с возможностью обеспечения гальванической развязки сети управления с электровзрывной сетью посредством аналогового
оптоэлектронного прибора и коммутирования по команде микроконтроллера соответствующего подчиненного блока управления электродетонаторов с электровзрывной сетью,
блок питания взрывного прибора выполнен с возможностью контроля и ограничения скорости нарастания напряжения в электровзрывной сети при последовательном подключении к последней шины управления, а центральный блок управления, в сочетании с
контрольным блоком взрывного прибора и подчиненными блоками управления, выполнен
с возможностью последовательного тестирования электродетонаторов на распределение
по времени задержки и целостности их электрического запала.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сеть управления выполнена в виде беспроводной командно-информационной сети.
3. Способ управления взрывом распределенного в пространстве поля зарядов взрывчатого вещества с заданной задержкой по времени, осуществляемый устройством по п. 1,
включающий следующие этапы:
посредством центрального блока управления задают параметры управления взрывом,
характеризующие длительность импульса тока подрыва электродетонаторов и порядок
запуска и отключения исполнительных устройств электровзрывной сети, и по шине управления посылают данные параметры в блок контроля взрывного прибора и подчиненные
блоки управления;
по принятой команде задания параметров в блоке контроля взрывного прибора и подчиненных блоках управления устанавливают и запоминают время задержки и длительность действия исполнительных приборов;
из центрального блока управления по шине управления посылают команду тестового
подрыва последовательно контрольному блоку взрывного прибора и всем подчиненным
блокам управления с целью включения обратного отсчета времени задержки для каждой
ветви электродетонаторов соответствующего исполнительного прибора;
при завершении указанного обратного отсчета по сигналу блока контроля взрывного
прибора подчиненными блоками управления через соответствующие им исполнительные
приборы по электровзрывной сети посылают слабые импульсы тока на запалы электродетонаторов соответствующих ветвей с целью оценки их состояния центральным блоком
управления;
по результатам положительной оценки состояния электродетонаторов из центрального
блока управления по шине управления посылают команду подрыва последовательно контрольному блоку взрывного прибора и всем подчиненным блокам управления с целью
включения обратного отсчета времени задержки для каждой ветви электродетонаторов
соответствующего исполнительного прибора;
при завершении указанного обратного отсчета по сигналу блока контроля взрывного
прибора подчиненными блоками управления через соответствующие им исполнительные
приборы по электровзрывной сети посылают импульсы тока заданной длительности на
2
BY 10487 C1 2008.04.30
запалы электродетонаторов соответствующих ветвей с целью взрыва электродетонатора
данной ветви;
по истечении интервала времени, равного длительности импульса тока подрыва электродетонаторов, осуществляют тестирование результатов подрыва путем подачи сигнала
из блока контроля взрывного прибора подчиненным блокам управления, которыми через
соответствующие им исполнительные приборы по электровзрывной сети посылают повторные импульсы тока на контрольные метки электродетонаторов соответствующих ветвей с целью оценки срабатывания электродетонатора данной ветви центральным блоком
управления;
по результатам оценки, в случае срабатывания тестируемых электродетонаторов, из
соответствующих подчиненных блоков управления через соответствующие им исполнительные приборы по электровзрывной сети посылают команду подрыва на электродетонатор
следующей ветви, а в случае отсутствия информации о срабатывании электродетонаторов
блокируют работу всей системы управления.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при использовании беспроводной командно-информационной сети все подчиненные блоки управления синхронизируют по времени путем подачи аналогового импульса синхронизации через электровзрывную сеть.
Изобретение относится к области управления масштабным взрывом и создания устройств электрического инициирования детонаторов с настраиваемой задержкой момента
их срабатывания, используемой при производстве сложных, управляемых во времени и
пространстве взрывных работ.
Необходимость разработки и совершенствования специальных устройств задержки
взрыва, позволяющих исключить нежелательное воздействие мощных ударных волн,
сейсмических нагрузок и осколков на охраняемые объекты, диктуется, прежде всего, условиями безопасности ведения взрывных работ, например, при разрушении аварийных
зданий и сооружений в стесненных условиях промышленной или городской застройки.
Для решения подобных задач в электровзрывной цепи или в детонаторах можно использовать пиротехнические реле. Однако обычные пиротехнические реле и замедлители,
используемые для воспламенения зарядов взрывчатых веществ, не являются надежными,
испытывают на себе существенное влияние внешней среды и имеют разброс свойств, обусловленный условиями изготовления и химическим составом содержащегося в них замедлителя, вследствие чего не достигается требуемая точность интервалов задержки и велика
вероятность отказов цепи.
Известно, что вместо пиротехнических замедлителей можно использовать электронные таймеры или электронные схемы временной задержки. Например, как описано в
патенте США 5.173.569, 1992, введение в обычный капсюль-детонатор электронных микросхем таймера вместо обычного пиротехнического замедлителя обеспечивает требуемую
задержку между моментом приема капсюлем-детонатором сигнала воспламенения и моментом подрыва. Капсюль-детонатор устанавливается на конце отрезка ударной трубки
подрыва, которая передает сигнал инициирования импульсного типа, действующий на
пьезоэлектрический генератор, вырабатывающий электрический входной сигнал, подаваемый
на схему электронного таймера, питающий цепи электронного таймера и выходного
блока подрыва. Спустя определенный временной интервал схема таймера коммутирует
цепи запала детонатора и заряженного выходного электролитического конденсатора, который и воспламеняет капсюль.
Детонаторам с электронной установкой выдержки времени свойственны свои недостатки,
типичные для электронных таймеров, в смысле гибкости и надежности их программирования и применения, не касаясь более серьезных проблем, связанных с нестационарными
переходными процессами в электрических цепях и интегральных схемах при включении
напряжения питания.
3
BY 10487 C1 2008.04.30
Например, обычные многокаскадные цифровые таймеры могут содержать ряд каскадов счетных схем, каждая с отдельным проводом, который выводится из схемы для программирования. Каждый из этих проводов должен быть механически подсоединен либо к
источнику напряжения, либо к заземлению, и требуется другой программный провод для
загрузки сигналов в каскады счетчика. Такие таймеры не имеют встроенных стабилизаторов напряжения и не содержат встроенных генераторных схем. Поэтому даже обычный
14-каскадный программируемый счетчик требует для введения программы два провода
источника электропитания, четырнадцать проводов программирования, один провод программной нагрузки, один входной провод генератора и, по меньшей мере, один выходной
провод. В итоге такие и аналогичные схемы [патент России 2120295, 1996] для правильной
работы требуют, от девятнадцати до пяти внешних соединительных проводов, что усложняет монтаж и снижает безопасность работ. Кроме того, описанный способ инициирования по своей сути не является электрическим со всеми присущими ему недостатками,
главным из которых является невозможность инструментальной проверки всех элементов
системы в процессе монтажа взрывной цепи или непосредственно перед взрывом, а также
отсутствие обратной связи с детонаторами.
При взрывных операциях типа минирования, при разработке карьеров полезных ископаемых получить желаемый эффект взрыва возможно, если серии зарядов устанавливаются
и инициируются в точной временной и пространственной последовательности, исключающей возможность подбоя соседних зарядов, что позволяет оптимизировать ударные
силы, действующие на окружающую среду, и надлежащим образом произвести разрушение или формирование структуры.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату являются
способ подрыва распределенного поля зарядов с заданной задержкой по времени и устройство для его осуществления [заявка РФ 2002126998, МПК F 42D 1/055, 2004], которое
включает в себя основной блок управления, по меньшей мере, один подчиненный блок
управления и систему электронных детонаторов, соединенных с блоками управления через шину, в форме многожильного физического кабеля. При этом указанный способ
управления взрывом включает следующие этапы:
с помощью основного блока управления выдают команду тестового подрыва на шину
подчиненному блоку управления, который, в свою очередь, посылает команду тестового
подрыва на шину электронным детонаторам;
принимают команду тестового подрыва в электронных детонаторах, которые в ответ
на принятую команду подрыва устанавливаются в состоянии готовности, ожидая сигнал
синхронизации, задержанный относительно команды тестового подрыва и посылаемый
одновременно всеми подчиненными блоками управления, указывая точку синхронизации,
которая, таким образом, является общей для всех детонаторов и предпочтительно является
временем приема сигнала синхронизации;
посылают сигнал синхронизации от подчиненного блока управления по шине в каждый
электронный детонатор, где начинается обратный отсчет времени задержки, при завершении которого предоставляют ответ от каждого детонатора;
принимают указанный ответ в подчиненном блоке управления и на основе этих ответов,
особенно распределения времени, выполняют оценку системы электронных детонаторов;
по результатам положительной оценки с помощью основного блока управления выдают команду подчиненному блоку управления послать команду подрыва на шину;
принимают эту команду в электронных детонаторах, которые в ответ на принятую команду подрыва устанавливаются в состоянии готовности, ожидая сигнал синхронизации,
задержанный относительно команды подрыва и посылаемый одновременно всеми подчиненными блоками управления, указывая точку синхронизации, которая является общей
для всех детонаторов и предпочтительно является временем приема сигнала синхронизации;
4
BY 10487 C1 2008.04.30
посылают сигнал синхронизации от подчиненного блока управления по шине в каждый электронный детонатор, где начинается обратный отсчет времени задержки, при завершении которого происходит взрыв каждого из электронных детонаторов.
Недостатками указанных выше способа и устройства являются:
невозможность использования в электровзрывной цепи стандартных электродетонаторов;
сложность монтажа и высокая стоимость системы управления;
наличие в электронных детонаторах электролитических конденсаторов большой емкости, способных накапливать заряд статического электричества, блуждающих токов, электромагнитных помех и допускающих опасность несанкционированного взрыва;
отсутствие информации о подрыве детонатора и невозможность блокировать работу
системы в случае отказа одного из них.
Техническая задача изобретения - использование в электровзрывной сети стандартных
детонаторов, повышение надежности, безопасности, снижение затрат, расширение технологических характеристик системы, диагностика всех элементов взрывной сети до, в процессе и после взрыва.
Технический результат достигается тем, что устройство управления взрывом распределенного в пространстве поля зарядов взрывчатого вещества с заданной задержкой по
времени, содержащее центральный блок управления, связанный шиной управления с, по
меньшей мере, одним подчиненным блоком управления с образованием сети управления,
и электродетонаторы, содержащие запал и первичное взрывчатое вещество, дополнительно
содержит взрывной прибор и, по меньшей мере, один исполнительный прибор, связанный
с соответствующим подчиненным блоком управления с образованием электровзрывной
сети, причем электровзрывная сеть выполнена с возможностью образования разветвленной линии исполнительных приборов, связанной с центральным блоком управления и
взрывным прибором, содержащим блок контроля и блок питания электровзрывной сети,
при этом к наиболее удаленным точкам каждой ветви сети управления подключены метки
ветви с обеспечением возможности контроля целостности ветвей, электродетонаторы установлены с контрольными метками и соединены с электровзрывной сетью через соответствующий исполнительный прибор, выполненный с возможностью обеспечения
гальванической развязки сети управления с электровзрывной сетью посредством аналоговых оптоэлектронных приборов и коммутирования по команде микроконтроллера соответствующего подчиненного блока управления электродетонаторов с электровзрывной
сетью, блок питания взрывного прибора выполнен с возможностью контроля и ограничения скорости нарастания напряжения в электровзрывной сети, а центральный блок управления, в сочетании с контрольным блоком взрывного прибора и подчиненными блоками
управления, выполнен с возможностью последовательного тестирования электродетонаторов на распределение по времени задержки и целостности их электрического запала. В
предпочтительном варианте изобретения сеть управления выполнена в виде беспроводной
командно-информационной сети.
Технический результат достигается также в способе управления взрывом распределенного в пространстве поля зарядов взрывчатого вещества с заданной задержкой по времени, осуществляемый вышеописанным устройством в способе, включающем следующие
этапы:
посредством центрального блока управления задают параметры управления взрывом,
характеризующие длительность импульса тока подрыва электродетонаторов и порядок
запуска и отключения исполнительных устройств электровзрывной сети, и по шине управления посылают данные параметры в блок контроля взрывного прибора и подчиненные
блоки управления;
по принятой команде задания параметров в блоке контроля взрывного прибора и подчиненных блоков управления устанавливают и запоминают время задержки и длительность действия исполнительных приборов;
5
BY 10487 C1 2008.04.30
из центрального блока управления по шине управления посылают команду тестового
подрыва последовательно контрольному блоку взрывного прибора и всем подчиненным
блокам управления с целью включения обратного отсчета времени задержки для каждой
ветви электродетонаторов соответствующего исполнительного прибора;
при завершении указанного обратного отсчета по сигналу блока контроля взрывного
прибора подчиненными блоками управления через соответствующие им исполнительные
приборы по электровзрывной сети посылают слабые импульсы тока на запалы электродетонаторов соответствующих ветвей с целью оценки их состояния центральным блоком
управления;
по результатам положительной оценки состояния электродетонаторов из центрального
блока управления по шине управления посылают команду подрыва последовательно контрольному блоку взрывного прибора и всем подчиненным блокам управления с целью
включения обратного отсчета времени задержки для каждой ветви электродетонаторов
соответствующего исполнительного прибора;
при завершении указанного обратного отсчета по сигналу блока контроля взрывного
прибора подчиненными блоками управления через соответствующие им исполнительные
приборы по электровзрывной сети посылают импульсы тока заданной длительности на
запалы электродетонаторов соответствующих ветвей с целью взрыва электродетонатора
данной ветви;
по истечении интервала времени, равного длительности импульса тока подрыва электродетонаторов, осуществляют тестирование результатов подрыва путем подачи сигнала
из блока контроля взрывного прибора подчиненными блоками управления, которые через
соответствующие им исполнительные приборы по электровзрывной сети посылают повторные импульсы тока на контрольные метки электродетонаторов соответствующих ветвей с целью оценки срабатывания электродетонатора данной ветви центральным блоком
управления;
по результатам оценки, в случае срабатывания тестируемых электродетонаторов, из
соответствующих подчиненных блоков управления через соответствующие им исполнительные приборы по электровзрывной сети посылают команду подрыва на электродетонаторы следующей ветви, а в случае отсутствия информации о срабатывании электродетонаторов
блокируют работу всей системы управления.
При использовании беспроводной командно-информационной сети все подчиненные
блоки управления синхронизируют по времени путем подачи аналогового импульса синхронизации через электровзрывную сеть.
На фиг. 1. представлена принципиальная схема устройства управления, которое содержит центральный блок управления (ЦБУ) - 1, соединенный шиной управления - 2 с
блоком контроля взрывного прибора, выполненными заодно (ВП/БК) - 3 и подчиненными
блоками управления (БУ) - 4, содержащими исполнительные устройства (приборы). (ИП) - 5,
связанными с электродетонаторами (ЭД) - 6 и контрольными метками электродетонаторов
(МД) - 7 через электровзрывную сеть (ЭВС) - 8.
Устройство подрыва электродетонаторов реализуется в способе управления, который
осуществляется путем последовательного обмена по шине управления 2 соответствующими цифровыми информационными кодами между ЦБУ 1, блоком контроля взрывного
прибора 3 и подчиненными блоками управления 4 с их аналоговыми исполнительными
приборами 5, коммутирующими электровзрывную сеть 8 электродетонаторов 6 с блоком
контроля взрывного прибора 3 в режиме тестирования и с взрывным прибором 3 в рабочем режиме.
Указанный способ управления включает следующие этапы:
посредством центрального блока управления 1 задают параметры управления взрывом, характеризующие длительность импульса тока подрыва электродетонаторов 6 и порядок запуска и отключения исполнительных устройств 5 электровзрывной сети 8, и по
6
BY 10487 C1 2008.04.30
шине управления 2 посылают данные параметры в блок контроля взрывного прибора 3 и
подчиненные блоки управления 4;
по принятой команде задания параметров в блоке контроля взрывного прибора 3 и
подчиненных блоков управления 4 устанавливают и запоминают время задержки и длительность действия исполнительных приборов 5;
из центрального блока управления 1 по шине управления 2 посылают команду тестового подрыва последовательно контрольному блоку взрывного прибора 3 и всем подчиненным блокам управления 4 с целью включения обратного отсчета времени задержки
для каждой ветви электродетонаторов 6 соответствующего исполнительного прибора 5;
при завершении указанного обратного отсчета по сигналу блока контроля взрывного
прибора 3 подчиненными блоками управления 4 через соответствующие им исполнительные приборы 5 по электровзрывной сети 8 посылают слабые импульсы тока на запалы
электродетонаторов 6 соответствующих ветвей с целью оценки их состояния центральным
блоком управления 1;
по результатам положительной оценки состояния электродетонаторов 6 из центрального блока управления 1 по шине управления 2 посылают команду подрыва последовательно контрольному блоку взрывного прибора 3 и всем подчиненным блокам управления 4
с целью включения обратного отсчета времени задержки для каждой ветви электродетонаторов 6 соответствующего исполнительного прибора 5;
при завершении указанного обратного отсчета по сигналу блока контроля взрывного
прибора 3 подчиненными блоками управления 4 через соответствующие им исполнительные
приборы 5 но электровзрывной сети 8 посылают импульсы тока заданной длительности на
запалы электродетонаторов 6 соответствующих ветвей с целью взрыва электродетонатора
данной ветви;
по истечении интервала времени, равного длительности импульса тока подрыва электродетонаторов 6, осуществляют тестирование результатов подрыва путем подачи сигнала из
блока контроля взрывного прибора 3 подчиненными блоками управления 4, которыми через соответствующие им исполнительные приборы 5 по электровзрывной сети 8 посылают
повторные импульсы тока на контрольные метки электродетонаторов 7 соответствующих
ветвей с целью оценки срабатывания электродетонатора данной ветви центральным блоком управления - 1;
по результатам оценки, в случае срабатывания тестируемых электродетонаторов 6, из
соответствующих подчиненных блоков управления 4 через соответствующие им исполнительные приборы 5 по электровзрывной сети посылают команду подрыва на электродетонаторы
следующей ветви, а в случае отсутствия информации о срабатывании электродетонаторов
блокируют работу всей системы управления.
При использовании беспроводной командно-информационной сети все подчиненные
блоки управления 4 синхронизируют по времени путем подачи аналогового импульса
синхронизации через электровзрывную сеть 8.
Для исключения недостатков, присущих прототипам, расширения технологических
возможностей управления и по соображениям безопасности ведения взрывных работ
предлагаемое устройство наряду с шиной и микропроцессорной системой имеет гальванически развязанную с цепью управления электровзрывную сеть, а способ обеспечивает
последовательное дистанционное управление с обратной связью заданным числом разветвленных исполнительных контрольных приборов и соответственно процессом инициирования или отказа от него связанных с ними стандартных электродетонаторов. Процесс
инициирования в отличие от прототипа постоянно контролируется центральным блоком
управления и в дополнение к командам тестового подрыва и команде подрыва, последовательно принимаемым в подчиненных блоках управления и направляемым в исполнительные
приборы, с подчиненного блока управления посылается команда тестирования результатов подрыва для оценки срабатывания детонаторов и блокирования системы в случае от7
BY 10487 C1 2008.04.30
каза. Инициирование электродетонаторов осуществляется преимущественно последовательно или в ином запрограммированном порядке с произвольной, определенной для каждого электродетонатора задержкой по времени и длительностью импульса.
Устройство позволяет реализовать все основные преимущества как электрической, так
и электронной системы взрывания:
1) возможность, в отличие от прототипа, программирования временных интервалов с
получением любых замедлений при абсолютно одинаковой конструкции электродетонаторов, что существенно упрощает и удешевляет взрывные работы;
2) обеспечивает повышенную точность временных ступеней;
3) существенно повышает безопасность в отношении блуждающих токов и наводок
любого происхождения за счет разрывов электровзрывной сети в исполнительных приборах, а также отсутствия активных элементов тока в электродетонаторах и электровзрывной сети, что особенно важно в процессе монтажа сети;
4) делает невозможным умышленный взрыв от любого источника тока, кроме специального взрывного прибора, причем именно такого, у которого установленный код безопасности идентичен настройке электронной схемы;
5) дает возможность автоматической проверки блоком управления взрывного прибора
состояния электровзрывной сети (целости и сопротивления цепи, числа ЭД, состояния каждого ЭД) и блокирования процесса взрывания при невыполнении условий безотказности.
Примеры осуществления устройства и способа.
Для построения управляющей сети использованы три базовых составляющих: компьютер как ведущий шины, в простейшем случае микроконтроллер; собственно шина управления, в простейшем случае витая пара с диспетчерами, соответствующими протоколу
1-wire. Все подчиненные блоки управления, предназначенные для работы на шине, содержат встроенные сетевые контроллеры, имеющие область ПЗУ, где записан уникальный
регистрационный номер, который является идентификатором узла. В наиболее удаленных
точках каждой ветви подключены микросхемы, служащие метками ветви. Метки позволяют контролировать прохождение электрического сигнала и целостность ветвей.
Системой управляет персональный компьютер с помощью специального программного обеспечения в операционной среде Windows XP. Система включает набор из пяти микропроцессорных подчиненных блоков управления, каждый из которых управляет пятью
исполнительными контрольными приборами. Все исполнительные приборы соединяются
в последовательную линию, связанную с ЦБУ и взрывным прибором. Контроль доступа в
систему осуществляется с помощью пароля и дополнительно интегральными микросхемами-идентификаторами с сенсорной памятью, имеющими уникальные номера или идентификационной карты. Пользователь системы имеет возможность запустить устройство
только с помощью уникальных ключей, которые кратковременно прикладываются к считывателю закодированного номера интегральной микросхемы доступа.
Прежде чем вести обмен данными за пределами ствола сети, ведущий шины запрашивает информацию о топологии сети, последовательно открывает адресуемые ключи, ответственные за следующий уровень ветвления, и идентифицирует все ключи на шине.
После того как ясна точная картина топологии сети и расположения на ней приборов,
возможно быстрое построение путей доступа к каждому прибору и осуществление связи с
ними. Информация, поступающая от ведущего шины на вход адресуемых ключей, транслируется в любую ветвь сети и наоборот. Доступ к любому прибору адресуется ведущим
шины командой "Совпадение ПЗУ". В этот момент отменен вызов всех остальных приборов, а выбранный готов для передачи данных. Такая схема позволяет обеспечить обмен
данными с блоком управления и конкретным исполнительным контрольным прибором.
Любой цикл обмена данными на шине начинается с передачи ведущим шины импульса сброса. Этот импульс вызывает немедленное прекращение обмена, идущего на шине, и
вывод всех микроконтроллеров из состояния ожидания. После получения импульса сброса
они генерируют импульс присутствия, который указывает ведущему, что необходимо
8
BY 10487 C1 2008.04.30
предпринять дальнейшие действия, и ожидают команду, связанную с идентификацией
прибора.
Для обнаружения ошибок при чтении данных после передачи команд следует передача контрольной суммы. Контрольная сумма генерируется из предшествующих данных по
специальному алгоритму. При чтении ведущий шины вычисляет на основе полученных
данных значение контрольной суммы и сравнивает его со значением, прочитанным из
микросхемы. При совпадении этих двух величин делается вывод о правильности полученных данных. Если же значения контрольной суммы не совпадают, производится одна или
несколько повторных попыток чтения данных и вычисления контрольной суммы. Если
каждый раз получается новое значение контрольной суммы, то это говорит о плохом состоянии электрического контакта на линии. Аналогичным образом контролируется запись
данных.
Управляющая программа позволяет задавать длительность импульса, порядок запуска
исполнительных устройств, отключать устройства, а также собирает информацию о результатах работы. К примеру: в первом БУ запустить 1, 2 и 5 ИП с интервалом 20 мс, во
втором пульте - 2, 4, 5 с интервалом 50 мс и т.д. и т.п. Минимальная задержка по времени
между инициированием соседних исполнительных приборов и длительность импульса
1 миллисекунда. Максимальная задержка неограничена.
Пять блоков управления обеспечивают последовательную работу 25 исполнительных
приборов в требуемом порядке. Блоки размещаются в прочном герметичном корпусе, исключающем возможность попадания влаги и деформации, с удобными для коммутации
наружными разъемами. Каждый БУ/ИП имеет по 5 разъемов для подключения исполнительных приборов, разъемы вход/выход цепи управления, вход/выход цепи питания микропроцессоров БУ и вход/выход цепи силового питания. Выходы используются для
продолжения последовательной линии к следующим блокам управления БУ/ИП, соединяются между собой и центральным блоком шиной управления с разъемами, допускающими наращивание длины последовательной линии. Длина шины управления,
соединяющей ЦБУ-компьютер, ВП-блок контроля и БУ/ИП от 150 м в наиболее простом
варианте исполнения сети с однопроводным интерфейсом. Вариант такого исполнения
системы дистанционного контроля и управления взрывом представлен на фиг. 2, где
а) - блок контроля взрывного прибора, б) - микроконтроллер подчиненного блока управления с оптосиммисторной развязкой цепей управления и взрыва.
Питание блоков управления и ЭВС осуществляется от сети переменного тока или, как
вариант, автономного блока питания, работающего от аккумулятора напряжением 12 В и
емкостью не менее 25 А/ч. Блок питания содержит два автономных преобразователя напряжения 12 В/ 220 В для исключения взаимного влияния помех на цепи управления.
Выходной каскад первого преобразователя обеспечивает бесперебойное питание
управляющего компьютера и встроенных блоков питания микропроцессоров всех блоков
управления или, в другом варианте исполнения беспроводной управляющей сети подзарядку встроенных малогабаритных аккумуляторов питания микропроцессоров БУ/ИП.
Выходной каскад второго преобразователя, имеющий защиту от короткого замыкания,
служит для бесперебойного питания исполнительных устройств постоянным стабилизированным напряжением 250 В, обеспечивая импульсный ток силой не менее 5 А на дистанции
до 1 км. Блок питания исключает возможность ложного срабатывания исполнительных
приборов и детонаторов в момент включения или выключения питания силовой цепи. Кабель электровзрывной сети имеет удельное электросопротивление не менее 0,065 Ом/м,
имеет достаточную прочность, надежно крепится к БУ/ИП и обеспечивает напряжение,
достаточное для срабатывания запала детонатора на дистанции более 1 км.
Контрольный блок взрывного прибора имеет два режима работы: режим тестирования
и рабочий. В режиме тестирования ток в цепи исполнительного устройства не превышает
5 мА, при этом ЦБУ отслеживает импульс от датчика тока, размещенного в электровзрывной сети.
9
BY 10487 C1 2008.04.30
Описанное выше устройство было использовано при проведении взрывных работ по
демонтажу аварийных зданий в условиях действующего производства на Минском мясокомбинате. Безопасность ведения подготовительных буровых и взрывных работ, как показывал расчет и опыт, требовала обрушить здания за один прием, путем подрыва серии
шпуровых зарядов общим весом более 200 кг, располагаемых в одном уровне внутри капитальных стен и несущих колонн зданий. При этом величина допустимого максимального
заряда, ограниченного условиями расчета безопасных расстояний, определенных в соответствии с рекомендациями "Единых правил безопасности при взрывных работах" (ЕПБ),
оказалась равной 6,4 кг. При короткозамедленном подрыве групп зарядов с интервалом
замедления согласно рекомендациям ЕПБ более 50 мс и более принималась в расчет по
ударной волне и сейсмике группа из 66 шпуровых зарядов, взрываемых одновременно, с
эквивалентным зарядом 0,32 кг, что обеспечило безопасность взрывных работ. Суммарная
масса взрываемых зарядов и число групп замедления не ограничивались. Короткозамедленное взрывание групп зарядов было осуществлено с помощью системы блоков управления, располагаемых последовательно в магистральной взрывной цепи.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
435 Кб
Теги
10487, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа