детонаторная система и способ, связанный с указанной системой

Формула изобретения

1. Способ беспроводного управления блоком управления, выбираемым из множества блоков управления в детонаторной системе, с помощью рабочего устройства, выбираемого из множества рабочих устройств; причем выбранный блок управления также соединяют с комплектом детонаторов и управляют их функционированием; при этом согласно указанному способу обеспечивают взаимосвязь между выбранным рабочим устройством и выбранным блоком управления; устанавливают специализированный протокол связи для осуществления беспроводной связи между выбранным рабочим устройством и выбранным блоком управления, позволяющий осуществление связи только между выбранным рабочим устройством и выбранным блоком управления; и передают управляющие данные в соответствии с указанным протоколом осуществления связи от рабочего устройства в блок управления.

2. Способ по п.1, в котором этап обеспечения взаимосвязи между рабочим устройством и блоком управления также включает в себя подэтап определения метки, особой для взаимосвязи и регистрируемой и в блоке управления, и в рабочем устройстве; при этом протокол связи для осуществления беспроводной связи требует передачу указанной метки; и передаваемую метку сверяют с определенной меткой в приемном устройстве.

3. Способ по п.1, в котором этап создания взаимосвязи между рабочим устройством и блоком управления также включает в себя подэтапы регистрирования идентификационного признака выбранного рабочего вместе с управляющими данными во время осуществления связи в соответствии с установленным протоколом связи.

4. Способ по п.3, в котором протокол связи требует передачу идентификационного признака приемного устройства и передаваемый идентификационный признак приемного устройства сверяют с зарегистрированным идентификационным признаком в приемном устройстве.

5. Способ по п.3, в котором идентификационный признак каждого устройства является адресом, особым для данного устройства.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором протокол связи требует шифрования предварительно определенных частей данных, передаваемых от рабочего устройства в блок управления, до их передачи.

7. Способ по п.6, в котором этап обеспечения взаимосвязи между рабочим устройством и блоком управления включает в себя подэтап передачи данных шифрования между рабочим устройством и блоком управления; и этап передачи управляющих данных включает в себя подэтап шифрования с помощью указанных данных шифрования выборочных частей данных, передаваемых от рабочего устройства в блок управления.

8. Способ по п.7, в котором данные шифрования содержат таблицу шифрования, имеющую некоторое число записей шифрования.

9. Способ по п.8, в котором этап передачи управляющих данных в соответствии с протоколом связи содержит подэтап передачи указателя шифрования от блока управления в рабочее устройство; причем указатель шифрования указывает запись шифрования в таблице шифрования, которую нужно использовать в следующей операции шифрования данных.

10. Способ по п.9, в котором определенная статья шифрования указывается только однократно и затем аннулируется.

11. Способ по любому из пп.1-5, в котором управляющие данные, передаваемые от рабочего устройства в блок управления, содержат команду взрывания, которая выдает блоку управления команду для осуществления взрывания комплекта детонаторов.

12. Способ по п.11, в котором команду взрывания шифруют.

13. Способ по любому из пп.1-5, в котором управляющие данные, передаваемые от рабочего устройства в блок управления, содержат команду заряжания для зарядки детонатора посредством команды блока управления.

14. Способ по п.13, в котором команду заряжания шифруют.

15. Способ по любому из пп.1-5, в котором этап обеспечения взаимосвязи между рабочим устройством и блоком управления осуществляют в связи с заряжанием батарей в рабочем устройстве, которое предпочтительно выполняют, когда рабочее устройство находится в контакте с блоком управления.

16. Способ по п.3, в котором передача управляющих данных от рабочего устройства в блок управления включает в себя этапы инициирования передачи от рабочего устройства путем направления адресного сообщения об инициировании в блок управления, подтверждения инициирования от блока управления путем отправления адресного подтверждающего сообщения в рабочее устройство; при этом указанное подтверждающее сообщение также содержит указатель шифрования, указывающий статью шифрования, которую нужно использовать при передаче управляющих данных шифрования в рабочем устройстве, выборочных частей передаваемых данных; при этом указываемая статья шифрования используется для шифрования и передачи шифрованных данных от рабочего устройства в блок управления в адресном сообщении.

17. Детонаторная система, содержащая множество блоков управления и множество рабочих устройств, при этом блоки управления и рабочие устройства выполнены с возможностью того, чтобы блок управления и рабочее устройство, выбираемые из множества блоков управления и рабочих устройств, обеспечили взаимосвязь друг с другом путем установления специализированного протокола связи; причем указанный протокол связи обеспечивает возможность защищенной передачи с помощью беспроводной связи управляющей информации от выбранного рабочего устройства в выбранный блок управления, с ним взаимосвязанный; при этом указанный блок управления соединен с комплектом детонаторов и управляет их действием на основе информации, сообщаемой от рабочего устройства в блок управления согласно указанному протоколу.

18. Детонаторная система по п.17, в которой специализированный протокол связи требует передачу метки, особой для взаимосвязи между выбранным рабочим устройством и выбранным блоком управления.

19. Детонаторная система по п.17, в которой специализированный протокол связи требует передачу идентификационного признака приемного устройства в случае беспроводной связи между выбранным рабочим устройством и выбранным блоком управления.

20. Детонаторная система по п.19, в которой приемное устройство проверяет соответствие идентификационного признака приемного устройства фактическому идентификационному признаку приемного устройства.

21. Детонаторная система по п.19, в которой идентификационный признак приемного устройства является адресом, особым для данного приемного устройства.

22. Детонаторная система по любому из пп.17-21, в которой, по меньшей мере, один из выбранных рабочих устройств и выбранных блоком управления шифрует предварительно определенные части данных, передаваемые с помощью беспроводной связи в соответствии с протоколом связи.

23. Детонаторная система по п.22, в которой блок управления генерирует таблицу шифрования и также передает таблицу шифрования в рабочее устройство в связи со взаимосвязью блока управления и рабочего устройства друг с другом.

24. Детонаторная система по п.23, в которой таблица шифрования содержит несколько записей шифрования.

25. Детонаторная система по п.24, в которой блок управления с помощью беспроводной связи передает в рабочее устройство указатель, указывающий статью шифрования в таблице шифрования, которую нужно использовать в следующей операции шифрования.

26. Детонаторная система по п.25, в которой блок управления не передает указатель, указывающий предыдущую указывавшуюся запись шифрования.

27. Детонаторная система по любому из пп.17-21, в которой рабочее устройство с помощью беспроводной связи передает команду заряжания в блок управления; при этом команда заряжания дает блоку управления команду заряжать комплект детонаторов, соединенный с блоком управления.

28. Детонаторная система по п.27, в которой рабочее устройство также шифрует команду заряжания до ее передачи с помощью беспроводной связи в блок управления.

29. Детонаторная система по любому из пп.17-21, в которой рабочее устройство с помощью беспроводной связи передает команду взрывания в блок управления; при этом указанная команда взрывания дает блоку управления команду осуществить взрывание комплекта детонаторов, соединенного с блоком управления.

30. Детонаторная система по п.29, в которой рабочее устройство также шифрует команду взрывания до ее передачи с помощью беспроводной связи в блок управления.

31. Детонаторная система по любому из пп.17-21, в которой блок управления имеет держатель, в который помещается рабочее устройство при обеспечении взаимосвязи между рабочим устройством и блоком управления.

32. Детонаторная система по любому из пп.17-21, в которой блок управления с помощью беспроводной связи передает данные о своем текущем состоянии в рабочее устройство.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение в общем относится к детонаторной системе для ее применения во взрывных работах. В частности, изобретение относится к способу и системе для беспроводного управления детонаторной системой посредством рабочего, предпочтительно переносного, устройства. Изобретение также относится к блоку управления и рабочему устройству для осуществления указанного способа.

Уровень техники

Детонатор обычно применяется для обеспечения детонирования крупного заряда взрывчатого вещества, хотя в некоторых случаях сами детонаторы можно также использовать в качестве зарядов. При осуществлении взрывных работ производят бурение скважин, в которые вводят взрывчатое вещество для создания заряда. Детонатор устанавливают во взрывчатое вещество или вблизи него, и взрывчатое вещество взрывают посредством детонатора.

При проведении крупных взрывных работ нередко нужно осуществить тщательно рассчитанную задержку процесса детонирования детонаторов для реализации требуемой последовательности взрывов. Задержку обеспечивают разными способами, в зависимости от типа используемого детонатора. Например, детонатор может быть пиротехническим или электронным. В пиротехнических детонаторах требуемая задержка детонации обеспечивается с помощью зарядов задержки, которым задают определенное время горения. В электронных детонаторах требуемую задержку обычно обеспечивают с помощью электронных схем, отсчитывающих в обратном порядке запрограммированное время задержки, и затем подают электрический ток в электрический мостик накаливания, который обусловливает детонацию детонатора.

Во многих случаях, до взрывания, нужно обойти площадку взрывания для инспекции и проверки. Также может возникнуть необходимость инициирования взрыва с места, удаленного от площадки взрывания.

Одна из трудностей, связанных с детонаторными системами из известного уровня техники, заключается в том, что оператору приходится инициировать взрывание с площадки, прилегающей к площадке взрывания, чтобы иметь возможность физически нажимать кнопки заряжания и взрывания на взрывной машинке. Для подрыва детонаторов взрывную машинку подключают к ним с помощью взрывателя или электропроводов. Радиоподрыв обеспечивает более гибкую систему.

Беспроводный подрыв детонаторов описан, например, в патентном документе US-A-5,159,149. Описываемое в указанном документе назначение детонатора заключается в устранении необходимости использования какого-либо физического соединения между детонаторами в их комплекте. В соответствии с описанием указанного документа это назначение реализуется за счет того, что каждый детонатор в комплекте обеспечивается приемником для приема сигнала команды взрывания от передатчика. При подготовке взрыва транспортируемая зарядная и программирующая установка объезжает площадку взрывания, указанная установка подключается к соответствующим детонаторам для заряжания электрических взрывателей и для программирования требуемых сроков задержки срабатывания детонаторов.

Но детонаторная система согласно описанию указанного патента имеет ряд серьезных ограничений и недостатков. Хотя необходимость физического взаимного соединения детонаторов с помощью взрывателя или электропроводов устранена, но требуется зарядное устройство, которое необходимо перемещать по площадке взрывания. Еще один недостаток этого способа заключается в том, что состояние детонатора нельзя проверить, если программирующее устройство отсоединено. Поэтому впоследствии нет возможности гарантировать заряженность детонаторов и их обязательное детонирование при приеме команды взрывания.

Помимо этого, функционирование системы в соответствии с указанным описанием связано со значительным риском. Действительно, служащий, готовящий заряды на площадке взрывания, будет находиться в окружении заряженных детонаторов, которые сдетонируют при поступлении команды на взрывание. Поэтому радиочастотная помеха в приемнике детонатора или случайная передача команды на взрывание от передатчика будут иметь катастрофические последствия. При этом можно предположить, что другой источник радиосигнала, не относящийся к детонаторной системе, ненамеренно или по ошибке передаст радиосигнал, который будет интерпретирован приемником как сигнал на взрывание.

Помимо этого, каждый отдельный детонатор должен иметь приемник. Если предположить, что комплект имеет значительное число детонаторов, то это будет означать значительное увеличение себестоимости системы.

Еще одна общая проблема, связанная с беспроводным подрывом детонаторов, заключается в необходимости гарантировать взрывание только нужного комплекта. Например, несколько комплектов можно установить на ограниченной площадке (в пределах зоны уверенного радиоприема), но может потребоваться взрывание только одного из них. Поэтому проблема заключается в том, как гарантировать подрыв только нужного комплекта.

Соответственно, существует необходимость обеспечения усовершенствованных детонаторных систем, которые устранят указываемые выше риски и проблемы.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в решении указанных выше проблем технических решений из известного уровня техники посредством обеспечения надежного беспроводного управления с помощью блока управления, обеспечивающего взрывание нескольких детонаторов.

Указываемая выше задача решается путем использования способа и детонаторной системы, характеризуемых в прилагаемой формуле изобретения. Прочие преимущества изобретения поясняются в приводимом ниже описании.

Согласно настоящему изобретению детонаторная система содержит блок управления, такой как взрывная машинка, к которому подключен комплект детонаторов. Комплект включает в себя по меньшей мере один и предпочтительно множество детонаторов. Соединение между комплектом и блоком управления можно реализовать, например, одним или несколькими взрывателями или электропроводами. От рабочего устройства, предпочтительно переносного, команды можно подавать беспроводным образом в блок управления. Например, команду взрывания можно передать от рабочего устройства в блок управления, и в этом случае блок управления срабатывает на команду взрывания тем, что подрывает детонаторы. Предполагается, что детонаторной системой будет управлять оператор.

Согласно одному из аспектов данное изобретение обеспечивает детонаторную систему, в которой блоком управления можно управлять надежным образом с переносного рабочего устройства. Безопасность системы обеспечивается путем передачи команд (управляющих данных) от рабочего устройства в блок управления в соответствии с установленным протоколом осуществления связи. Защищенная передача управляющих данных обеспечивается от рабочего устройства в блок управления, например, шифрованием, или рабочим устройством и средством контроля, имеющими особые адреса отправителя и получателя, которые проверяются при каждой передаче.

Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение обеспечивает детонаторную систему, содержащую рабочее устройство, выбираемое из множества рабочих устройств, и блок управления, выбираемый из множества блоков управления. Выбранное рабочее устройство затем логически соединяют или взаимосвязывают с выбранным блоком управления. После осуществления взаимосвязи выбранного рабочего устройства с выбранным рабочим блоком рабочее устройство может с помощью беспроводной связи и защищенным образом передавать команды в блок управления. Передача команд от рабочего устройства в блок управления происходит таким образом, что на указанные команды срабатывает только требуемый, выбранный блок управления. За счет этого обеспечивается следующее: предварительно определенное переносное рабочее устройство может направить команды только в выбранный блок управления, с которым взаимосвязано данное рабочее устройство. При этом передача команд осуществляется таким образом, что указанные команды в блок управления посылает только нужное, выбранное рабочее устройство. За счет этого обеспечивается следующее: предварительно определенный блок управления может действовать беспроводным образом только от предварительно определенного рабочего устройства, например, от устройства, с которым блок управления был ранее взаимосвязан. Также возможно, что блок управления будет действовать от кнопок на самом блоке управления, независимо от его взаимосвязи с рабочим устройством или отсутствия таковой (т.е. локальное управление без применения беспроводной связи).

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения обеспечена детонаторная система, в которой рабочее устройство и блок управления заменяются эквивалентными блоками между последовательными взрываниями. Это обеспечено за счет того, что блок управления выполнен таким образом, что его можно связать или логически соединить с другими рабочими устройствами, но только с одним в данное время. Соответственно, рабочее устройство можно взаимно связать с другими блоками управления, но только по одному за один раз.

Описываемая выше детонаторная система имеет несколько преимуществ. Она, помимо прочего, обеспечивает защищенное беспроводное управление посредством блока управления. Поскольку только одно рабочее устройство можно взаимно связать с блоком управления в любое данное время, поэтому блок управления может работать или управляться по беспроводной связи только данного определенного рабочего устройства. Поэтому блок управления не может работать от какого-либо другого рабочего устройства или управляться от него - как намеренно, так и по ошибке. Если рабочее устройство не взаимосвязано с предварительно определенным блоком управления, то этот блок управления не может работать от какого-либо рабочего устройства по беспроводной связи. За счет этого обеспечивается следующее: никто, кроме оператора данного рабочего устройства, связанного с блоком управления, не может по беспроводной связи осуществить взрывание детонаторов, входящих в состав данной системы.

Еще одно преимущество описываемой выше системы заключается в том, что оператор перед взрывом может выбрать одно рабочее устройство и один блок управления из множества эквивалентных устройств и блоков. Это означает, что оператору не придется работать с отдельным рабочим устройством для каждого блока управления. Вместо этого у оператора будет возможность взаимно связать любой произвольно выбранный блок управления и рабочее устройство друг с другом для образования пары перед каждым взрыванием. Естественно, это обеспечивает организационные преимущества и, помимо этого, дает возможность вывести из работы неисправное рабочее устройство или блок управления без ущерба другим блокам.

Еще одно преимущество детонаторной беспроводной системы согласно настоящему изобретению заключается в том, что рабочее устройство и взрывная машинка могут использоваться повторно. Это обеспечивается за счет выполнения их таким образом и размещением их на таком расстоянии от детонаторов, что им не наносится повреждение при осуществлении взрывания комплекта.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения обеспечен способ беспроводной передачи данных в детонаторной системе от предварительно определенного рабочего устройства в предварительно определенный блок управления, который соединен с множеством детонаторов и управляет указанными детонаторами. Согласно способу: взаимно связывают рабочее устройство с блоком управления, устанавливают специализированный протокол осуществления связи для беспроводной связи, и передают данные от рабочего устройства в блок управления в соответствии с указанным протоколом осуществления связи.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения обеспечен способ защищенного беспроводного подрыва нескольких детонаторов, соединенных с предварительно определенным блоком управления. Беспроводный подрыв инициируют с предварительно определенного, переносного рабочего устройства, которое передает шифрованные данные, включая команду взрывания, в блок управления. Шифрованные данные для шифрования команд известны только предварительно определенному блоку управления и предварительно определенному рабочему устройству, и они устанавливаются до взрывания. За счет этого обеспечивается следующее: только одно переносное рабочее устройство в данный момент может передать по беспроводной связи команды взрывания в блок управления.

Согласно настоящему изобретению шифрованные данные можно заменить, но заменить и в рабочем устройстве, и в блоке управления. Тем не менее, при замене шифрованных данных любые предыдущие зашифрованные данные стираются. Предварительно определенный блок управления срабатывает только на команды, зашифрованные новейшими шифрованными данными. Следовательно, блок управления и второе рабочее устройство могут принимать новую совокупность шифрованных данных, при этом предыдущие шифрованные данные в блоке управления стираются. Для передачи шифрованных данных в блок управления можно использовать только то рабочее устройство, которое приняло самую новую совокупность шифрованных данных. Таким образом, возможно использование любого произвольно выбранного рабочего устройства, при том условии, что оно приняло текущие шифрованные данные.

Передача шифрованных сигналов в соответствии с данным изобретением также сводит к минимуму риск потери или хищения используемого рабочего устройства для неправомерных целей или при попытке нанесения ущерба.

Либо при создании взаимосвязи рабочего устройства и блока управления друг с другом происходит взаимный обмен идентичностями (идентификационными номерами); причем эти идентификационные признаки используются при передаче данных между ними. Рабочее устройство выполнено с возможностью передачи только тех данных, которые адресуются для данного блока управления, с которым в последний раз было взаимосвязано рабочее устройство. Соответственно, блок управления выполнен с возможностью передачи только тех данных, которые адресованы тому рабочему устройству, с которым блок управления был связан в последний раз. С помощью протокола осуществления связи, который требует верно адресованную передачу данных и также верно адресованный ответ на нее, обеспечивается канал однозначной связи между рабочим устройством и блоком управления.

Согласно одному из его предпочтительных вариантов реализации настоящее изобретение обеспечивает детонаторную систему, в которой переносное рабочее устройство взаимосвязано с блоком управления для последующего использования в связи с его шифрованным управлением и/или контролированием. В этом случае происходит обмен шифрованными данными во время создания взаимосвязи рабочего устройства с блоком управления, и эти данные используют на последующем этапе для шифрованной передачи команд от рабочего устройства в блок управления.

Согласно еще одному его предпочтительному варианту осуществления настоящее изобретение обеспечивает детонаторную систему, в которой переносное рабочее устройство можно взаимно связывать с блоком управления для последующего использования в связи с управлением указанным устройство и/или контролированием его. Согласно этому варианту осуществления происходит обмен особыми идентификационными номерами для осуществления взаимной связи рабочего устройства с блоком управления, причем указанные идентификационные номера используются на последующем этапе для адресной передачи данных между рабочим устройством и блоком управления.

Согласно еще одному осуществлению рабочее устройство и блок управления также выполнены с возможностью передавать данные от блока управления в рабочее устройство. Эти данные могут быть скрытыми (например, шифрованными), как и в случае команд, передаваемых от рабочего устройства в блок управления. Они также могут быть открытыми, и это означает, что их можно легко перехватить устройствами, не являющимися рабочим устройством. Это осуществление позволяет передавать данные о состоянии блока управления от блока управления в рабочее устройство. Данными о состоянии могут быть, например, информация о готовности или неготовности блока управления для осуществления взрывания.

Система согласно настоящему изобретению может также содержать блок текущего контроля. Блок текущего контроля может быть выполнен с возможностью интерпретировать все данные или часть данных и команд, передаваемых между рабочим устройством и блоком управления. Но сам он не может передавать эквивалентные команды или данные. За счет этого обеспечивается возможность фиксирования и запоминания в блоке текущего контроля передаваемых рабочих команд и/или передаваемых данных о состоянии, если таковые имеются. Эти данные можно использовать на последующем этапе, например в качестве статистических данных, или для исследования хода событий при аварии. Это обеспечивается за счет того факта, что передаваемые команды содержат открытые данные, которые можно интерпретировать устройствами, не являющимися рабочим устройством и блоком управления, например, с помощью блока текущего контроля.

При этом также предусматривается возможность работы блока управления не только от рабочего устройства, но также и с помощью кнопок блока управления.

Блок управления предпочтительно также осуществляет дополнительное управление детонаторами и их проверку, например - испытание и проверка состояния; и также программирует сроки задержки, если таковые применяются. Систему можно также выполнить таким образом, чтобы сроки задержки передавались в блок управления только с рабочего устройства.

Согласно особо предпочтительному осуществлению настоящего изобретения команду передают от переносного рабочего устройства во взрывную машинку; при этом указанная машинка служит примером блока управления согласно данной патентной заявке:

A) переносное рабочее устройство передает сигнал, содержащий идентификатор, указывающий блок управления,

Б) указываемый блок управления передает сигнал, содержащий идентификатор, указывающий требуемое рабочее устройство, и указатель, определяющий запись в ранее согласованной таблице шифрования (которая сообщена во время предыдущего этапа создания взаимосвязи),

B) переносное рабочее устройство шифрует с помощью указанной записи шифровальной таблицы команду в блок управления, и передает шифрованную команду в сигнале, содержащем идентификатор, указывающий блок управления, и

Г) блок управления дешифрует команду с помощью указанной записи таблицы шифрования.

Поэтому именно блок управления определяет, какую именно статью шифрования нужно использовать для следующей передачи. Блок управления произвольно выбирает запись шифрования в таблице шифрования перед каждой передачей, и каждая запись шифрования используется только однократно. За счет этого обеспечивается полностью защищенное шифрование, поскольку таблица шифрования была передана на предыдущем этапе таким образом, что ее может интерпретировать только соответствующее рабочее устройство. Соответственно, имеется только одно переносное рабочее устройство, которое имеет доступ к верной (самой последней и поэтому надлежащей) таблице шифрования.

Согласно настоящему изобретению переносное рабочее устройство связано с блоком управления с помощью рабочего устройства, и блок управления обменивается данными адреса и согласует установленный протокол осуществления связи. Помимо этого, предпочтительно определяют конкретную совокупность данных; причем передача данных, содержащихся в этой совокупности данных, в блок управления возможна только от предварительно определенного рабочего устройства, и от этого рабочего устройства только в предварительно определенный блок управления. Таким образом, предварительно определенное рабочее устройство взаимосвязано с предварительно определенным блоком управления. После того, как эти устройства осуществят взаимосвязь друг с другом путем обмена данными об адресе и с помощью протокола осуществления связи, считается, что защищенный канал беспроводной связи установлен между ними. Следовательно, изобретение обеспечивает способ защищенной передачи данных с помощью беспроводной связи от рабочего устройства в блок управления.

Адресные данные используются для направленной передачи сообщений между блоком управления и рабочим устройством. Когда рабочее устройство и блок управления, соответственно, получают сообщение с верным адресом принимающего устройства, каждое устройство проверяет, чтобы данное сообщение предназначалось для него. При его приеме верно адресованное сообщение проверяется, чтобы удостовериться в том, что используется ранее согласованный протокол осуществления связи. Если принятое сообщение не соответствует протоколу осуществления связи, то это сообщение игнорируется. Предпочтительно, чтобы указанный протокол осуществления связи использовал шифрование для обеспечения достаточной однозначности при проверке протокола осуществления связи. Также предусматривается возможность того, чтобы адрес отправителя передавался одновременно - для дополнительной гарантии того, что данное сообщение происходит от правильного отправителя.

Согласно предпочтительному осуществлению настоящего изобретения адресные данные и протокол осуществления связи и также шифрованные данные передаются в рабочее устройство и блок управления, соответственно, когда рабочее устройство находится вблизи блока управления, чтобы подзаряжать аккумуляторные батареи в рабочем устройстве. Поэтому имеется возможность обеспечения того, чтобы адресные данные и протокол осуществления связи (и также шифрованные данные, если таковые имеются) были бы известны только одному конкретному блоку управления и одному конкретному рабочему устройству.

Основное преимущества настоящего изобретения заключается в том, что любое произвольно выбранное рабочее устройство можно использовать вместе с любым произвольно выбранным блоком управления при том условии, что между этими блоками установлена взаимосвязь согласно описываемой выше предыдущей процедуре представления. Поэтому обеспечивается возможность, с одной стороны, гарантирования того, что в данное время только одно рабочее устройство может использовать защищенный канал беспроводной связи, соединяющий его с блоком управления. С другой стороны, любое рабочее устройство можно взаимно связать с данным блоком управления. После установления взаимосвязи рабочего устройства с блоком управления предыдущая взаимосвязь, если таковая была, аннулируется. Соответственно, данная взаимосвязь действительна только для блоков, которые были соединены (взаимосвязаны) друг с другом последними.

Система детонирования согласно настоящему изобретению содержит блок управления, такой как взрывная машинка, и переносное рабочее устройство. Блок управления выполнен с возможностью управления множеством детонаторов, которые к нему подсоединены. Детонаторы могут быть соединены с блоком управления электропроводами (например, шиной), или проволочным, или трубчатым взрывателем низкой энергии (например, NONEL ). Рабочее устройство выполнено с возможностью передачи в блок управления с помощью беспроводной связи, по запросу оператора, у которого находится рабочее устройство, данные, содержащие, например, команду заряжания или команду взрывания.

Необходимо отметить, что нет каких-либо препятствий для другого оборудования, чтобы перехватить, по меньшей мере частично, связь между блоком управления и рабочим устройством. Этот тип перехвата может быть целесообразным, например, при оценке функции системы или для статистических целей.

В заключение: данное изобретение обеспечивает систему детонирования, содержащую рабочее устройство и блок управления, причем система имеет, помимо прочих, следующие отличительные признаки:

- Рабочее устройство и блок управления выполнены с возможностью защищенного осуществления связи друг с другом посредством беспроводной связи. Блок управления не может функционировать и его нельзя контролировать по беспроводной связи от несанкционированных передатчиков - будь то неопределенное рабочее устройство, или блок управления, или какой-либо иной передатчик.

- Рабочее устройство и блок управления оба выполнены с возможностью их замены на эквивалентные устройства. Во время одного взрывания блоком управления можно управлять с первого рабочего устройства; и во время другого взрывания - со второго рабочего устройства. Разумеется, последующие взрывания можно осуществлять и контролировать с единого рабочего устройства, но выполнять с помощью разных блоков управления.

- Рабочее устройство и блок управления выполнены с возможностью их повторного использования после взрывания комплекта.

Перечень чертежей

Предпочтительное осуществление настоящего изобретения приводится ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - иллюстрирует главные компоненты детонаторной системы согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - блок-схема, описывающая осуществляемый в рабочем устройстве способ при установлении взаимосвязи рабочего устройства с блоком управления;

фиг.3 - блок-схема, описывающая осуществляемый в блоке управления способ при установлении взаимосвязи рабочего устройства с блоком управления; и

фиг.4 - блок-схема, описывающая осуществляемый в рабочем устройстве способ при заряжании и взрываний комплекта.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Фиг.1 иллюстрирует главные компоненты детонаторной системы в соответствии с изобретением. Система содержит переносное рабочее устройство и такой блок управления, как, например, взрывная машинка. Блок управления соединен с несколькими детонаторами, которые совместно образуют комплект. Рабочее устройство передает команды или рабочие данные в блок управления, который в свою очередь управляет детонаторами в комплекте и детонирует их. Система описывается со ссылкой на фиг.1, блок управления, который обычно является взрывной машинкой, и рабочее устройство оба имеют средства беспроводной связи, с помощью которых они осуществляют сообщение друг с другом, направляя и принимая сигналы, например радиосигналы. Взрывная машинка и рабочее устройство также имеют аккумуляторные батареи, подающие ток в каждое устройство. Взрывная машинка осуществляет взрывание комплекта. Для этого она соединена с комплектом.

В зависимости от детонаторов, образующих комплект, соединение можно выполнить с помощью, например, трубок NONEL или электропроводов.

Рабочее устройство используется оператором для управления взрывной машинкой путем передачи в нее управляющих данных по беспроводной связи, и для контролирования взрывной машинки путем приема данных о состоянии по беспроводной связи от нее. Помимо этого, рабочему устройству и взрывной машинке приданы особые идентификационные признаки, которые они передают вместе с управляющими данными или рабочими командами, в результате чего приемное устройство и передающее устройство уверенно опознают друг друга во время осуществления связи.

Взрывная машинка имеет держатель, в который можно поместить рабочее устройство, когда оно не используется для управления взрывной машинкой. Когда рабочее устройство находится в держателе, осуществляются два этапа. Один из них: подзарядка батарей рабочего устройства; другой - установление взаимосвязи между рабочим устройством и блоком управления друг с другом. При соединении во время установления взаимосвязи рабочего устройства и взрывной машинки друг с другом обеспечивается возможность защищенной и уверенной передачи данных от рабочего устройства в блок управления.

При установлении взаимосвязи между рабочим устройством и блоком управления устанавливается общий специализированный протокол связи для беспроводной связи друг с другом. При установлении этой взаимосвязи любая предыдущая взаимосвязь аннулируется. Таким образом, каждое рабочее устройство может иметь взаимосвязь в любой данный момент не более чем с одной взрывной машинкой. Соответственно, каждая взрывная машинка может быть взаимосвязана не более чем с одним рабочим устройством в любой данный момент. Установление взаимосвязи предпочтительно выполняется автоматически, когда рабочее устройство помещается в держатель взрывной машинки.

Обращаясь к фиг.2 и 3: ниже приводится более подробное описание предпочтительного способа для обеспечения взаимосвязи между рабочим устройством и взрывной машинкой (блоком управления). Фиг.2 показывает блок-схему способа, осуществляемого в рабочем устройстве; и фиг.3 показывает блок-схему способа, осуществляемого во взрывной машинке. Разумеется, способы, соответственно, в рабочем устройстве и во взрывной машинке выполняются параллельно на этапе создания взаимосвязи.

Во время обеспечения взаимосвязи взрывная машинка запоминает в запоминающем устройстве идентификационный признак (признак) рабочего устройства, и рабочее устройство в запоминающем устройстве запоминает идентификационный признак взрывной машинки. Для гарантирования, что для управления взрывной машинкой можно будет использовать только требуемое рабочее устройство, протокол связи предпочтительно также требует шифрование выборочных частей радиосвязи с помощью не используемого повторно одноциклового шифра. Во время создания взаимосвязи таблица шифрования поэтому произвольно генерируется взрывной машинкой, и указанная таблица шифрования затем передается в рабочее устройство для ее использования на последующей стадии при шифрованной передаче данных. Особо предпочтительно, чтобы такие определенные команды от рабочего устройства, как команды готовности и команды взрывания, передавались в шифрованном виде во взрывную машинку.

Вся связь или по меньшей мере передача команды взрывания предпочтительно осуществляется трехкратным повтором последовательности данных; и решение, основанное на большинстве битов, определяет, принята ли верная последовательность. Таким образом, каждая последовательность данных принимается трижды, и две из этих последовательностей должны интерпретироваться одинаково для их подтверждения. В случае трехкратного последовательного отсутствия ответа или неверного ответа от рабочего устройства взрывная машинка вернется в свое нормальное состояние и будет ожидать новый сигнал о выполнении заряжания.

Во время создания связи каждому сообщению предпочтительно придается код, который используется принимающим устройством для проведения различия между разными типами сообщений. Помимо этого, согласно предпочтительному осуществлению изобретения: светодиод, отмеченный как COMMUNICATION (связь), будет вспыхивать во время каждой передачи данных.

Этап обеспечения взаимосвязи между рабочим устройством и взрывной машинкой начинается, когда рабочее устройство помещается в специальный держатель на взрывной машинке. Согласно фиг.2: создание взаимосвязи (сопряжение) начинается с выработки и запоминания таблицы шифрования, содержащей несколько блоков шифрования. Новая таблица шифрования предпочтительно вырабатывается произвольно для каждой новой процедуры создания взаимосвязи.

Взрывная машинка имеет указатель передачи, указывающий одно из четырех разных значений 0-3, при этом 0 означает, что связь прекращена; 1 означает, чтоб взрывная машинка должна послать свой собственный идентификационный признак вместе с кодом передачи; 2 означает, что взрывная машинка должна запросить передачу идентификационного признака рабочего устройства; и 3 означает, что взрывная машинка должна отправить блок шифрования в рабочее устройство.

После того, как таблица шифрования будет создана и запомнена во взрывной машинке, указатель передачи во взрывной машинке устанавливается на 1. Затем взрывная машинка проверяет, есть ли данные в приемном буфере, и в данном случае их не будет, поскольку рабочее устройство какие-либо данные еще не отправляло. Затем взрывная машинка проверяет указатель передачи, который имеет значение 1. В соответствии с указателем передачи взрывная машинка затем передает свой собственный идентификационный признак, код передачи и код BID, в результате чего ее светодиод COMMUNICATION (связь) вспыхивает. Идентификационный признак и код передачи взрывной машинки принимаются и идентифицируются в приемном буфере рабочего устройства. Рабочее устройство идентифицирует код BID и в запоминающем устройстве запоминает идентификационный признак взрывной машинки. Рабочее устройство затем возвращает идентификационный признак взрывной машинки во взрывную машинку, включая код BID, в результате чего его светодиод COMMUNICATION (связь) вспыхивает.

Идентификационный признак, возвращенный рабочим устройством, затем проверяется взрывной машинкой. Если идентификационный признак является неверным, то взрывная машинка повторно передает свой идентификационный признак в рабочее устройство. Если идентификационный признак верный, то значение указателя передачи устанавливается на 2, в результате чего взрывная машинка посылает запрос идентификационного признака рабочего устройства с кодом SOI, и ее светодиод COMMUNICATION (связь) вспыхивает. В ответ на этот запрос рабочее устройство передает свой идентификационный признак с кодом OWN. Теперь взрывная машинка запоминает в запоминающем устройстве идентификационный признак рабочего устройства и возвращает его в рабочее устройство с кодом TST. Рабочее устройство принимает свой собственный идентификационный признак от взрывной машинки и проверяет правильность ее интерпретирования взрывной машинкой. Если она интерпретирована неверно, то рабочее устройство повторно передает свой идентификационный признак во взрывную машинку с кодом OWN. Эта процедура повторяется до тех пор, пока взрывная машинка не возвратит в рабочее устройство верный идентификационный признак. Когда рабочее устройство примет верную идентификационный признак, оно передаст сообщение об этом во взрывную машинку с кодом DOK.

Когда взрывная машинка примет сообщение с кодом DOK, то значение указателя передачи установится на 3, и взрывная машинка передаст первый блок шифрования с кодом DAT. Это блок будет принят и запомнен в рабочем устройстве в первом имеющемся пространстве запоминающего устройства для блоков. Этот блок шифрования возвращается рабочим устройством во взрывную машинку с кодом DAT, при приеме которого взрывная машинка проверяет правильность интерпретирования данного блока рабочим устройством. Если возращен верный блок, то взрывная машинка передает подтверждение с кодом DOK. Когда рабочее устройство принимает подтверждение, оно повышает значение указателя блока и ожидает следующий блок шифрования. Эти этапы повторяются до тех пор, пока в рабочее устройство не будут правильно переданы все блоки шифрования. При прекращении передачи блоков шифрования подтверждение об этом передается от взрывной машинки в рабочее устройство с кодом EOT. На этом этап создания взаимосвязи завершается, и рабочее устройство и взрывная машинка возвращаются в состояние бездействия.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения создание взаимосвязи все передаваемые данные возвращаются отправителю, чтобы тот смог проверить верную интерпретацию данных принимающим устройством.

Соответственно, предпочтительно, чтобы создание взаимосвязи содержало и этап передачи особого идентификационного признака взрывной машинки в рабочее устройство и особый идентификационный признак рабочего устройства в блок управления, и также этап передачи таблицы шифрования от взрывной машинки в рабочее устройство. Идентификационные признаки используются при осуществлении связи между рабочим устройством и взрывной машинкой, чтобы в еще большей степени снизить риск интерпретирования ошибочных данных приемным устройством. Предпочтительно, чтобы передающее устройство (отправитель) передавало идентификационный признак приемником с каждой передачей данных. При этом приемное устройство ожидает, чтобы его собственный идентификационный признак был бы включен в каждую группу принимаемых данных, и он будет принимать только данные, содержащие его собственный идентификационный признак. Причем для дополнительной защиты: выборочные части данных, передаваемых от рабочего устройства во взрывную машинку, шифруют по таблице шифрования.

После того, как между рабочим устройством и взрывной машинкой будет создана взаимосвязь, рабочее устройство можно удалить из держателя на взрывной машинке и использовать для беспроводной передачи команд во взрывную машинку. Пример управления с помощью рабочего устройства: заряжание и взрывание детонаторного комплекта, соединенного со взрывной машинкой.

Процедура передачи сигналов от рабочего устройства для осуществления беспроводной передачи заряжания и взрывания комплекта приводится ниже со ссылкой на блок-схему на фиг.4.

Данные, передаваемые между рабочим устройством и взрывной машинкой, представляют собой некоторое число байтов. Для описания протокола связи используются следующие символы:

Т = байт в идентификационном признаке взрывной машинки

R = управляющий байт для взрывной машинки

М = байт в идентификационном признаке рабочего устройства

S = байт состояния (состояния взрывной машинки)

С = байт команды (команда для взрывной машинки)

К = указатель в таблице шифрования, произвольно выбираемый для каждой передачи; более одного раза какой-либо байт не указывается

0 = NUL, т.е. байт 00Н

() = круглые скобки означают, чтобы данные шифруются в соответствии с указателем шифрования предыдущего сообщения.

Протокол связи основан на большинстве двух из трех по каждому байту. Это означает, что каждый байт передается трижды, и что получатель должен интерпретировать по меньшей мере два из них как идентичные байты, чтобы данные были бы подтверждены.

Шифрование/дешифрование осуществляется с помощью операции Исключающего ИЛИ поразрядно на обычном тексте/тексте шифрования с помощью байта статьи шифрования, указываемого указателем шифрования. Это означает, что во время шифрования текстовый байт сравнивается в байтом в статье шифрования; при этом одинаковые байты дают 1, а разные байты - 0. Поэтому шифрованный текст состоит из единиц (1) в положениях, в которых ввод шифрования соответствует обычному тексту, и из нулей (0) в других положениях. Из соображений симметрии дешифровка зашифрованных данных с помощью той же логики восстановит исходный обычный текст. Гарантируется, что байт, зашифрованный первым в соответствии с этой системой и затем дешифрованный с помощью того же байта шифрования, является идентичным первоначальному байту.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения рабочее устройство непрерывно проверяет наличие взаимосвязи и готовность взрывной машинки начать последовательность взрывания. Это выполняется за счет того, что рабочее устройство передает запрос о состоянии во взрывную машинку, которая отвечает передачей своего состояния в рабочее устройство. Если взаимосвязь осуществляется, и взрывная машинка готова начать последовательность взрывания, то состояние ОК передается в рабочее устройство, которое отвечает тем, что передает новый запрос о состоянии. Эта процедура обеспечивает следующее: рабочее устройство всегда корректируется независимо от данных о состоянии, относящихся к взрывной машинке.

Последовательность взрывания инициируется нажатием кнопки CHARGE (заряд) на рабочем устройстве и удержанием ее в этом положении. При этом рабочее устройство направляет исходный начинающий сигнал в взрывную машинку. Этот сигнал является сигналом Т Т Т Т Т Т 0 0; и в ответ взрывная машинка передает сигнал M M M M M M S K. Если байт S статуса содержит информацию о том, что время запаздывания еще не истекло, то рабочее устройство включает светодиод BLOCKED (блокировано), и связь прерывается. В ином случае рабочее устройство передает сигнал Т Т Т Т Т Т (R) (С). Этот сигнал дешифруется взрывной машинкой. Если команда С содержит информацию о том, что нужно инициировать заряжание, то взрывная машинка инициирует заряжание и передает сигнал M M M M M M S K, байт S состояния которого содержит информацию о том, что идет заряжание. В ответ рабочее устройство включает светодиод CHARGING (заряжание) и передает запрос о состоянии во взрывную машинку, которая снова отвечает тем, что передает сигнал М М М М М S К, байт состояния которого содержит информацию о том, что идет заряжание. Этот обмен запросами о состоянии и ответами на них продолжается, пока не будет завершено заряжание взрывной машинки. Затем взрывная машинка передает еще один сигнал M M M M M M S K, байт S состояния которого содержит информацию о том, что заряжание завершено. В ответ на это рабочее устройство включает светодиод DONE (сделано). Детонаторная система теперь готова осуществить взрывание комплекта. Необходимо отметить, что кнопка CHARGE (заряд) должна удерживаться в нажатом состоянии в течения всего заряжания, пока не будет осуществлено взрывание комплекта.

Зажигание, т.е. фактическое взрывание детонаторов, инициируется нажатием также кнопки IGNITE (зажигание) на рабочем устройстве. После этого рабочее устройство передает сигнал Т Т Т Т Т Т (R) (С), командный байт С, которого содержит команду для зажигания (взрывания) комплекта.

В течение всей последовательности взрывания три последовательных отсутствия ответов или ошибочные ответы от рабочего устройства вернут взрывную машинку в ее состояние бездействия или в нормальное состояние. Это означает, что она разрядит любое напряжение зажигания внутри себя и будет ждать нового сигнала заряжания. При этом кнопки рабочего устройства нужно отпустить и нажать кнопку CHARGE (заряд), и сохранять ее в этом положении снова, чтобы вновь начать последовательность взрывания.

Светодиод COMMUNICATION (связь) вспыхивает при каждой передаче данных, тем самым информируя оператора об идущем действии.

Ниже приводится пример фактической работы системы согласно настоящему изобретению. Приводимый ниже пример относится к заряжанию и взрыванию комплекта, соединенного с взрывной машинкой. В этом примере предполагается, что рабочее устройство и взрывная машинка создали между собой взаимосвязь во время предыдущей процедуры, излагаемой выше.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения: взрывная машинка имеет три нажимные кнопки: TEST, ON и OFF (проверка, вкл., выкл.) Состояние устройства отображается пятью светодиодами: BATTERY, ERROR, COMMUNICATION, READY и ACTIVE (батарея, ошибка, связь, готовность и действие).

Рабочее устройство имеет две нажимные кнопки CHARGE и IGNITE (заряд и зажигание); и состояние системы (состояние взрывной машинки) отображается пятью светодиодами: BATTERY, COMMUNICATION, BLOCKED, CHARGING и DONE (батарея, связь, блокировано, заряжание, сделано). Рабочее устройство также предпочтительно имеет третью нажимную кнопку SWITCH OFF (выкл.). Кнопка SWITCH OFF предназначена для использования, когда блок управления взаимосвязан с рабочим устройством, т.е. взрывную машинку нужно выключить. Например, может возникнуть необходимость выключить взрывную машинку, пока кто-то не подошел к площадке взрыва или к взрывной машинке/комплекту детонаторов. Кнопка SWITCH OFF обычно защищена крышкой или т.п., чтобы исключить случайное отключение взрывной машинки.

Сначала оператор нажимает кнопку TEST на взрывной машинке и держит ее в нажатом положении. В результате этого все светодиоды на взрывной машинка включатся, и будут оставаться включенными в течение нескольких секунд. В течение этого времени взрывная машинка осуществляет внутреннюю проверку. Если устройство полностью работоспособно, то все светодиоды выключатся, кроме светодиода READY (готовность). Также возможно, что включенной останется кнопка BATTERY (батарея), и это будет указывать на то, что взрывную машинку нужно зарядить. Если не выключается светодиод ERROR (ошибка), то это указывает на неисправность. Этой неисправностью может быть, например, неправильное соединение комплекта со взрывной машинкой или неисправность взрывной машинки и необходимость ее ремонта. Если светодиод ERROR остается включенным, то неисправность нужно устранить до приведения системы в действие. Для приведения в действие детонаторной системы оператор затем нажимает кнопку ON, в результате чего светодиод READY (готовность) вспыхивает. Оператор теперь может отпустить указанные две кнопки.

Вспыхивание светодиода READY указывает, что взрывная машинка находится в оперативном ожидании и ожидает истечения времени запаздывания. В течение этого времени запаздывания, которое может длиться, например, 5 мин, взрывная машинка блокируется и не может заряжаться, и она ответит на вызов с рабочего устройства сообщением о своей блокировке. По истечении времени запаздывания светодиод ACTIVE (в действии) начинает вспыхивать, и это означает, что взрывная машинка находится в действии и поэтому реагирует на управляющие команды от рабочего устройства. Из соображений защищенности взрывная машинка действует только в течение ограниченного срока, например, 30 мин, и затем отключается автоматически. Для инициирования взрывания комплекта оператор сначала нажимает кнопку CHARGE (заряд) на рабочем устройстве. В результате этого рабочее устройство посылает команду заряжания во взрывную машинку. Если время запаздывания взрывной машинки не истекло или если светодиод ERROR на ней включился, то взрывная машинка реагирует передачей сообщения, указывающего, что она блокирована по отношению к рабочему устройству, и при этом светодиод BLOCKED включен. Затем нужно отпустить кнопку CHARGE, и затем выдерживается истечение времени запаздывания либо неисправность, если таковая есть, должна быть устранена. Но если взрывная машинка действует, то инициируется заряжание детонаторов в комплекте, данные заряжания передаются в рабочее устройство и включается светодиод CHARGING (заряжание) на рабочем устройстве. Если на рабочем устройстве включен светодиод CHARGING, то это означает, что взрывная машинка приняла переданную команду на заряжание и что идет заряжание.

По завершении заряжания и, поэтому, при заряженном комплекте взрывная машинка передает в рабочее устройство данные, указывающие, что это сделано; при этом включается светодиод DONE (сделано) на рабочем устройстве. Включение светодиода DONE указывает, что взрывная машинка заряжена и готова к взрыванию комплекта. Нажатием кнопки IGNITE (зажигание) оператор посылает команду взрывания с рабочего устройства во взрывную машинку, которая в ответ на эту команду осуществляет взрывание комплекта.

Изобретение выше описывается на примере предпочтительного варианта осуществления изобретения. Но следует отметить, что в рамках объема и концепции изобретения возможны и другие варианты осуществления изобретения, определяемые прилагаемой формулой изобретения.