本发明涉及用于起动多组电负载（如电起爆管）的方法的装置，本发明特别应用于表面爆破技术。 执行表面爆破作业时，如在采石场，其爆破面积可能很大，如可能是包括500米×60米（30000米2）这样大的一个面积，该面积比如说有300个孔，如采用分层爆破原理，各孔有多个起爆管。
如使用电控起爆破所需导火线的总长度可能有若干公里。这就可能产生所有延迟装置在供电和同步方面的问题，倘若用在这样大型爆破中的爆炸值（the value of explosive）可达到大约为几十万个边缘（rand），执行这样的爆破对保持时间的准确性是非常重要的。在这样的爆破中保持安全标准也是重要的。
根据本发明在相应预定时间延迟后用于启动多组电负载的装置包括：
用于产生相应于多组延时装置的起动指令的主控信号的主控单元，该延时装置与各组电负载的相应负载有关;和
可接至主控单元的多个辅助控制单元，且各适于控制与相应电负载有关的一组相应远程电延时装置，各辅助控制单元包括用于从主控信号产生本机控制信号的本机控制装置，该主控信号与其它辅助控制单元的本机控制信号同步，该辅助控制单元用于相应电负载组的电延时装置的起动工作，和适于对电延时装置和相应电负载供给电源的通电装置。
主控单元可适于产生相应于各组电负载的电负载启动顺序地主程序信号，并传送该主程序信号到相应辅助控制单元，各辅助控制单元包括响应该主程序信号产生本机程序信号的程序处理装置，以使电延迟装置相应组的工作根据该起动顺序编程序。
主控单元可适于产生主定时信号并传送该主定时信号到各辅助控制单元，各辅助控制单元包括用于产生与主定时信号同步的本机定时信号的同步装置，与相应本机定时信号同步地产生的各辅助控制单元的本机控制信号。
电负载可以是电启动的起爆管，各有相关的电延迟装置。
主控单元可包括用于产生起爆模式的主程序处理装置，多个用于接通相应辅助控制单元的通信接口，和用于产生定时信号的参考定时装置。
各辅助控制单元可包括辅助通信接口，用于接收从中控单元来的主控信号，和用于传送代表辅助控制单元运行状态的数据给主控单元。
在本发明的一个优选例中，各辅助控制单元的同步装置包括用于产生其频率高于主定时信号的频率的原本机时钟信号的本机振荡器，用于响应校正信号渐进地增加或减少原本机时钟信号频率的频率调整装置，用于把原本机时钟信号的频率减少到靠近主时钟信号的频率的分频器装置，和比较器装置，它用于把分频器的输出与主定时信号的相比较并用于产生加到频率调整装置的校正信号，以使分频器装置的输出频率趋近主定时信号的频率。
最好，频率调整装置包括一个多路转换器，一个连接在本机振荡器和第一输入端之间的脉冲加法器电路，该第一输入端连接在本机振荡器和该多路转换器第一输入端之间，和一个接在本机振荡器与多路转换器的第二输入端之间的脉冲减法器电路，本机振荡器的输出直接连接到该多路转换器第三输入端，选择响应于校正信号的该多路转换器的第一、第二和第三输入端之一以便在多路转换器的输出渐进地调整原本机时钟信号的频率。
各辅助控制单元的同步装置可以设置来产生本机定时信号，该信号已与主定时信号同步，相应电负载起动前的预定时间内与主定时信号无关。
最好，主控单独适于接收相应于自辅助计算机的所有电负载组的负载启动顺序的数据，并把相应于各组电负载的负载启动顺序的数据传送到相应辅助控制单元。
主控单元可适于接收相应于其运行状态的来自各辅助控制单元的数据，并把所接收的数据传送到辅助计算机以便能集中地监控各辅助控制单元。
在相应预定时间延迟后，进一步根据本发明起动多组电负载的方法，本方法包括：
相应于与各组电负载的各自负载相关的用于多个电延迟装置的起动指令由主控单元产生主控信号;
从主控单元传送各自主控信号到各辅助控制单元;
由各辅助控制单元从该主控信号产生本机控制信号，本机控制信号是相互同步的，用于各自电负载组的电延迟装置的起动运行;和
对编程的延迟装置和它们的相关负载通电以起动该负载。
本方法可包括传送相应用于各组电负载的电负载的起动顺序的主程序信号从主控单元到各辅助控制单元，由此产生本机程序信号，和传送该本机程序信号到与各电负载相关的电延迟装置，由此使各电延迟装置及其相关负载的运行按程序进行。
本方法可包括由各辅助控制单元产生本机定时信号，该信号与另外辅助控制单元的本机定时信号同步，和产生与各自本机定时信号同步的本机控制信号。
本方法包括在主控单元产生一个主定时信号，把该主定时信号传送给每个辅助控制单元，并且产生与该主定时信号同步的本机定时信号。
主控信号可根据在计算机上成形的爆破模式而产生。
最好，本方法包括在计算机显示器上形象地设计该爆破模式。
本方法可包括使有各自延时时间的各延迟装置编程序。
和用存储的定时模式用于各自延迟装置的延时时间可自动地编程。
编程的延时时间可按选定的爆破参数加以调整，以确定最佳参数。
图1是根据本发明的分布爆破系统的示意图;
图2a是根据本发明的辅助控制单元的示意图;
图2b是辅助控制单元定时同步电路的示意框图;
图3是根据本发明的中心控制单元的简化框图;
图4是说明系统总体运行的简化流程图;
图5-9是更加详细地说明本系统不同运行情况的流程图;和
图10是说明典型的多区域爆破模式的示意图。
图1说明分布爆破系统的示意图，其中主控单元10（或爆破控制器）经通信/定时电缆14控制5个单独的辅助控制单元12（在图1中称为“区域放大器”）。各辅助控制单元12经双向导火线18控制在各炮眼中的一些电子延迟起爆管（EDD′S）16。利用在南非专利申请no.90/7794中的描述的技术经导火线起爆管按程序工作，在此加入其内容供参考。
在本例子中，整个爆破面积近似为500米×60米的矩形，各爆破区域近似有100米×60米的大小。
图2a是说明辅助控制单元（或区域放大器）12基本构形的框图。该辅助控制单元类似于南非专利申请no.90/7794图2所表示的控制器。辅助控制单元根据微处理机20建立，并包括通信接口22和自主控单元经通信/定时电缆14分别接收控制信号和主定时基准或时钟信号的本机时钟发生器电路60。该辅助控制单元的作用类似于在南非专利申请no.90/7794中所描述的控制器。然而提供附加的电源试验负载部分38，使起爆管电源50在使用前能充分地进行功能试验。由于这些辅助控制单元之一的故障将造成爆破的总故障，在所描述的这种分布爆破系统中这是非常重要的。微处理机20亦控制安全电动机联锁装置52，其依次控制安全开关54。这保证了系统的运行，且在系统连接开始时引起爆管的线路对地及相互间都缩短了。辅助控制单元包括起爆管程序线路监测器56和程序脉冲发生器58。这些电路与安全电动机联锁装置52和安全开关54一块都在上述专利申请中进行了描述。
图2b是辅助控制单元（或区域放大器）12的定时同步电路的示意框图，其主要包括本机时钟发生器电路60和微处理机20。
本机时钟发生器电路60包括线路接收器62和有其自有的本机振荡器或时钟发生器24的时间同步电路。本机振荡器24是工作于10KHz的稳定晶体控制振荡器，其可被认为是“原始的”或原时钟波形的输出送到脉冲加法器26和脉冲减法器28，它们的输出连同时钟信号自身一起送到多路转换器30的3个输入端。该脉冲加法器和减法器对时钟发生器24的输出每秒加或减一脉冲。多路转换器的输出送到分频器32，其用系数10，000除10KHz信号，以提供1Hz（每秒一脉冲）的输出。逻辑比较器电路34把本机产生的1Hz信号与自主控单元10经由电缆14和线路接收器62接收到的1Hz主定时信号相比，以产生送到逻辑电路36的校正信号。该电路选用3个多路转换器输入之一，它取决于相对主时钟信号本机时钟信号是否早，准时或延迟。如果需要校正，本机时钟信号的频率逐渐增加地调整，以致于分频器32的输出趋向于主时钟信号直到达到同步为止。
上述时间同步电路基本上是不受噪音峰值影响的，在本机时钟方波对主时钟方波同步时所做调整是非常小地一步一步完成的，以使任何干扰尖波不能突然使该同步改变。只要爆破开始噪音可在定时电缆上产生。由于这个原因，当爆破开始时（或刚在这之前）终止同步过程，各辅助控制单元靠其自身时钟或定时信号运行，在最大限度地与自主控单元来的主定时信号同步的情况下。由于各辅助控制单元的本机方波振荡器24是晶体控制的，直到爆破发生在所需要的（相对短）同期内它保持了必要的准确性。
上述时间同步电路借有效地调整本机时钟信号直到其在预定的容差范围内匹配接收到的主时钟信号，保证各辅助控制单元其本机时钟信号对主控单元的主时钟信号的同步。但是不同的辅助控制单元同步运行的其它方式也是可以的。如主控单元和辅助控制单元可各与实时时钟配合。这些时钟在爆破实施前都准确地调整到相同的时间。为执行爆破，通过主控单元，辅助控制单元得到了在特定时间起爆起爆管的命令。本系统依靠实时时钟的准确性，而无须如执行上述时间同步电路的比较和反馈过程。根据特定的使用场合，影响同步系统选择的因素包括相关元件的成本及要达到的精确度。
下面要谈另一种在不同的辅助单元的运行间实现同步的途径，将设置主控单元对各辅助控制单元准确地分别送出同步控制信号，且用于给定的辅助控制单元在各相应组电负载的起动运行中引入可忽略的或至少一规则的时间延迟。在这样的设置中，在主控单元和各辅助控制单元间的电缆应是相等的，保证由电缆产生的任何延迟对各辅助控制单元将相同，在这种方法的变化中，在主控单元和辅助控制单元间可采用非常高速的通信介质如光缆或无线电传送/接收，以使由于在主控单元和各种辅助控制单元间不同距离的定时差异可以忽略。
比起上述专利申请原控制器来，上述辅助控制单元有较少的控制，且它们仅包括“消除”开关和电源开关，但是达到了原控制器所有其它的特性和功能，包括其安全措施。
图3表示出主控单元或爆破控制器10总的构形。该单元包括主微机40和参考定时单元（或主时钟）42用于产生参考或主定时信号，它们是由5个通信接口电路48传送到辅助控制单元，该各电路包括用于接通相应辅助控制单元12的线路驱动器。主控单元还包括用于数据输入和指示的显示器46的折叠式（laptop）计算机44。该计算机44由操作员用来设计爆破布置、模拟爆破结果，试验总的系统和电子延迟装置和起动爆破。
该折叠式（laptop）计算机通过RS232串行连接接通微机40。通过各通信接口48和电缆14、微机40依次接通辅助控制单元12。在折叠式（laptop）计算机中由软件产生的各种爆破部分和爆破模式表传送到微机40，其依次把关联的命令和表传送到各辅助控制单元（区域放大器）12。同样的信息可传送到各辅助控制单元12，或各辅助控制单元可接收只有特别爆破区域才有的特定指令。
主控单元和各辅助控制单元的通信接口允许在主控单元和各辅助控制单元间在通信定时电缆14范围内串行通信，该电缆的长度可达1.2公里。通过通信接口，主控单元可命令各辅助控制单元执行爆破程序的各部分，即试验起爆管的数目，程序设计起爆管和起爆起爆管。在折叠式（laptop）计算机44中产生的爆破模式表传送到各辅助控制单元，对各辅助控制单元的状态根据预定的准则加以监视。辅助控制单元的编号，其数量为0-255的范围，可以读出，如可为在系统试验期间计算出的起爆管数。借接通模似负载跨越其各种输出电源和信号线以检验功能。各辅助控制单元在其施电后还执行自身的全部功能试验。
主控单元20的主要的或参考定时单元42产生1Hz的晶体控制的方波，这种方波用作主定时或主时钟信号，其经通信/定时电缆14直接传送到各辅助控制单元12的时间同步电路。如上所述，时间同步电路对从主控单元来的主方波信号以0.1ms内的准确性锁定本机方波时钟信号。在起动其电延迟起爆管时，辅助控制单元中的微处理机20再利用同步的本机时钟信号作为定时基准。
本机时钟信号用来控制接至各辅助控制单元的起爆管起爆的定时，以使它们相对于接至其它辅助控制单元的起爆管在合适的时间起爆，由此，由各辅助控制单元产生的用来控制电子延迟起爆管起爆的定时的本机时钟或定时信号，横跨整个爆破区域被同步到至少有0.1ms的准确度内。
图4是说明系统一般运行的流程图，而图5-9更详细地说明系统软件不同的运行方式。图5是表明爆破软件各种工作方式总的运行流程图。图6a-6c是说明与主控单元有关的折叠式（laptop）计算机44执行爆破模式设计程序的示意图。图7是说明主程序的流程图，其中记入用于各辅助控制单元的辅助控制单元编号和导线连接器数。图8表明由爆破软件控制的试验程序，图9表明实际爆破或起爆管起爆程序。
参见图5和图6a-6c，系统运行的顺序以使用折叠式（laptop）计算机44设计爆破的操作员开始。特定目的爆破软件有图形计算机辅助设计似的接口（graphical CAD-like interface）。这允许操作员用指示装置如鼠标器或“滚球”（“roller ball”）图解地标示出爆破。操作员开始画出要爆破岩石的几何条件，包括确定自由面（如果有自由面）。然后加上爆破孔，并有与各孔的位置一次一个地加以完成或由预先存储的图形的一个程序库自动地完成。为促使孔准确地就位，备有网格线和尺。网格线间的间隔可以确定，在增加孔时可利用“快格”“snap to grid”特性。该尺用以测定图面上二点间的距离。附加信息如孔径和孔深仍与各孔相关。
多起爆管可加入到需要的孔中，该孔开始以单起爆管设置，而后再加入附加的起爆管。多起爆管用于重复（redundancy）或用于分层（decking）（分层包括以借沙或气袋分开各部分与相邻部分的方式把爆破孔爆炸物在垂直部分分开。有不同延时的分开的起爆管设置在爆炸物的各部分中。本系统可用来从上覆岩石的下面爆破出煤层）。在一个孔中的多起爆管在爆破图上生动地表现出来。
该起爆管然后被加上延时，这样借选择起爆管再对该起爆管给定延时可手动完成，或可由预先存储的定时模式自动完成。一旦所有的时间被加上，可形象地对爆破进行模拟，这就允许操作员能核查起爆管的引爆顺序和起爆管的延时是合格的。此时可实现爆破最佳软件。该软件对选定参数如较好的岩石破碎作用，降低的大地振动或降低的空气爆炸水平，以调整设计的延时给出最好的效能。用于各参数的相关指标都包括在软件中。
上述步骤可重复若干次直到操作员对该爆破方案完全满意为止。只要完成了爆破方案，基于电缆长度的电性能和要连接的起爆管数量，该软件自动地设置方案中所需要的辅助控制单元数，对于使用的各辅助控制单元产生有相关定时子模式的子模式。最后，对负责爆破的起爆器产生设计指令，这些可以是表列指令组的形式或是爆破配置图形的形式。
从所产生的设计指令，起爆器连通了爆破。起爆管设置在具有大量爆炸物的爆破孔中。导火线缆接至相关辅助控制单元区域中的各起爆管。导火线缆加工成在连接器间有标准间隔（取决于矿山的需要）的长卷。在使用中从卷上切下一根电缆并用于导火线。该卷上的各连接器加上编号，如自1-100。连接器的编号使能对特定区域接至辅助控制单元的起爆管的正确数量进行核查，且能对起爆器表明任何错误的现场位置。
起爆器亦可插入在导火线连接器内的“旁路”。由于起爆器的被插入，等效插头或“旁路”跨接连接器的信号线。“旁路”使用在这样的地方，在方案上注明有孔但实际上未钻孔，或是在电缆连接器的间隔长度不足以达到邻近孔的地方）。
导火线借两个“引线”（“lead ons”）接至辅助控制单元。“引线”插入在导火线缆上的两个起爆管插口。保持连接的次序是必不可少的，即开始的“引线”插入导火线的开始端中，和末端“引线”插入导火线的末端。指示开始到末端方向的箭头可印制在导火线连接器上和“引线”连接器上来帮助起爆器。在辅助控制单元“引线”末端可有不同形状的连接管，以保证维持开始到末端的正确次序。
对各辅助控制单元上述步骤是重复的，辅助控制单元都接至主控单元。主控单元离辅助控制单元可达1200米。各辅助控制单元有一个编号，用于特定爆破的不同辅助控制单元有不同的编号，该编号使表面爆破系统以正确的次序核查已接至主控单元的辅助控制单元。编号一般印制在辅助控制单元的外部。在起爆器开始和爆破管的试验之前，它必须把用于各区域的辅助控制单元的编号，用于各区域的开始和末端连接器导火线号数和所使用的任一“旁路”的连接器号数（这些号数从观察通过起爆器将渐增）输入折叠式（laptop）计算机中。在图7中表示出编排数据的进入。
只要起爆管借导火线已接至各辅助控制单元，可对起爆管进行试验（见图8）。该折叠式（laptop）计算机连通辅助控制单元并核查通过起爆器记入的编号在事实上正确。如果不是，对起爆器报一个差错。软件然后起动使辅助控制单元与试验的主定时信号同步，并命令各辅助控制单元执行自身功能性试验。该试验包括信号线和有等效负载的电源试验，对起爆器的任何毛病再次报告。
然后软件命令辅助控制单元执行它们的各相连的起爆管的试验。各辅助控制单元报告找到起爆管的数目以及相连导火线从开始到末端是否连续。该软件然后把找到的起爆管数与起爆管的设计数，少数“旁路”数相比较。如果这些数不匹配表明对起爆器有差错。差错的指示可直观地显示，和亦可给出有相应辅助控制单元编号的连接器数。故障起爆管的连接数是通过起爆器写入的由开始和末端连接器数而计算出来的。如果查明任何差错则要求起爆器通过软件利用对它给出的信息把它们定位。一旦差错得以校正，上述程序再重复直到所有差错都已校正过来为止。本系统现在已准备好引爆起爆管。
现在参见图9，软件等待对起爆器分布爆破指令。一旦爆破指令已发布，则辅助控制单元对主控单元的主定时信号同步。起爆管延时（或爆破模式）自主控单元传送到辅助控制单元，各辅助控制单元对于其相连的起爆管接收相应延时。各相连到辅助控制单元的起爆管以其相应的延时按程序工作且警报器发出警报。利用同步装置起爆管被通电且然后命令起动它们相连的起爆管计时器。使整个系统安全、封闭。
爆破模式的特例示于图10中，有借相应辅助控制单元12控制的三个不同的爆破区域。图10中的各起爆管已编号且括号中的符号表明按进入各起爆管的程序以毫秒计的延时。虚线表明定时在相同时间爆破的起爆管。