GPS授时智能同步爆炸控制系统 所属技术领域
本发明涉及石油勘探、地质勘探、煤田勘探以及工程爆破中用于高精度同步放炮，同步精度＜0.1％，同步距离半球的GPS授时智能同步爆炸控制系统。
背景技术
采用向电雷管通电引爆炸药包，是现代爆炸技术通用的方式。控制向电雷管通电的系统称为爆炸控制系统，需要将爆炸与接收信息的记录系统或将几个爆炸起爆系统进行同步的爆炸控制系统，称为同步爆炸控制系统。现有的同步爆炸起爆系统有两部分组成；由接收信息的记录系统组成起爆主控单元；由接收主控单元控制信号，起爆雷管的起爆系统组成被控单元，其工作方式见图1。它由接收信息的记录系统，产生同步起爆控制信号，同步起爆控制信号一路启动记录系统，使其进入记录状态，另一路通过通用的无线电台调制后发射，起爆系统接收到同步起爆控制讯号后，进行解码，启动爆炸起爆系统向电雷管通电引爆炸药。爆炸后，被控单元将爆炸点的有关信息，如；井口信号(仅是一个时间信息)、同步验证信号返传到控制单元，由控制单元记录这些信息。石油勘探对其同步精度要求达0.1％。
这种同步放炮系统方式在石油勘探中，已经使用20多年了。美国I/O公司生产的SSS-200、SSS-300系统；美国MACHA公司生产的MACHA系列；美国PELTON公司生产的PRO系列同步爆炸起爆系统都是这种方式。这种方式的缺点1，同步时间精度受不同电台延时影响；2，控制距离受电台通讯距离、通讯质量影响，而影响通讯距离、质量的因素很多，尤其是天气、山区和树林；3，返回到控制单元的爆炸点有关的信息，如；井口信号、验证同步爆炸信号等，也需经过通讯电台返传，经常因为电台的延迟或电磁波干扰而影响其准确性；4，价格昂贵。
在勘探工区越来越复杂的情况下，在三维勘探地震采集道数越来越多的情况下，要求勘探仪器控制同步爆炸控制系统的距离越来越大，而现在使用的爆炸起爆系统受通信电台通信距离的影响，尤其是在山区、丛林、电磁波干扰强烈的地区，通信距离大大缩短，造成同步信号不准和不能起爆，影响记录质量，使勘探生产成本不断上升，严重地影响野外采集工作的开展。为了在山区、丛林、电磁波干扰强烈地地区工作，目前只有用有线方式工作。另外，这种同步爆炸起爆系统由于其同步控制信号是一套复杂的数字编码、调制、发射和接收、解码、控制系统。因此，其专业性强，价格十分昂贵。
为了解决同步爆炸起爆系统的通讯问题，国外公司曾将通信电台的功率从10瓦增加到25瓦，有一定的效果，但电池的消耗大大增加，重量大大增加，费用也增加。美国公司考虑到系统总经济效益，又将电台功率降到15瓦，国内仍用25瓦。因此，只有用别的方法来取代电台才能解决根本问题。
【发明内容】
本发明的目的在于解决特殊地区的勘探生产方式，提供一种GPS授时智能同步爆炸控制系统，它改变了常规的勘探采集方法，独立地形成一套系统，即GPS卫星授时遥测地震仪(已申请中国专利，其专利申请号为：01134726.0)。GPS授时智能同步爆炸控制系统是该系统中一个重要的子系统，是为GPS定位授时遥测地震仪配套的一个独立的系统。
本发明是这样实现的：
包括计算机、GPS OEM板、24位A/D采集板、高压充/放电控制板、时间控制、计时与显示板及控制线路，各部件以控制线路连接。
本发明还采用如下技术方案：
高压充/放电控制板由振荡-放大-变压器升压-整流-电容充电电路组成，
高压充/放电电路；由定时与控制逻辑-可控硅-验证TB发生器，组成控制
电路；由表头-电池-电阻组成雷管电流测试器。
用通用GPS OEM板接收卫星信号，进行爆炸点三维定位及授时，将卫星授时信号校准控制单元和接收单元内的高精度时钟，使其同步；用计算机板作主控制器，工作时，用键盘输入测线号和炮点号后，主控制器控制同步爆炸控制系统的时序、逻辑；当在测线号、炮号、约定的时间三者形成“与”关系时，主控制器进行同步起爆；在这系统中，采用GPS授时同步仪器与爆炸机、爆炸机与爆炸机同的智能控制，实时记录、分析爆炸现场资料，进行现场质量控制。
发明效果：近年来GPS卫星定位技术已经从军事发展到工业、到民用，普及面越来越大，价格也可以接受。为此，我们采用GPS卫星高精度授时来解决远距离同步爆炸起爆。由于卫星覆盖面达半球，用卫星高精度授时校准被控单元和控制单元的时钟达到同步，约定固定放炮时间间隔，起爆雷管，而且能够实时记录起爆点的各种信息，这是我们这一发明的主题，其工作方式和研制的设备都是世界首创的。
由于采用了GPS卫星这一成熟的技术，GPS卫星覆盖面宽，比原来的通讯电台控制范围大的多。因此，控制信号稳定，控制基本不受地形、干扰、气候影响。爆炸点的信息直接在爆炸点接收记录，增加了信息的可靠性，这些信息又可以实时处理有效地进行质量控制。由于GPS其通用性强，使设计、制造变得容易，新技术投入相应费用降低。可以对爆炸点进行三维定位。其更大的意义在于，原来的系统专业性强，只能用于石油勘探，而现在的系统运用面大大的开阔，可以用于不同地区的同步控制，同步的精度可达0.01％以上。
【附图说明】
图1为现有的同步爆炸起爆系统示意图；
图2为本系统示意图；
图3为24位A/D采集板方框图；
图4为高压充/放电控制板方框图；
图5为时间控制、计时与显示板；
具体实施
用通用GPS OEM板接收卫星信号，进行爆炸点三维定位及授时，将高精度的卫星授时信号校准控制单元和接收单元内的高精度时钟，使其同步；用嵌入式80×86计算机板作主控制器，工作时，用键盘输入测线号和炮点号后，主控制器控制同步爆炸控制系统的时序、逻辑。当在测线号、炮号、约定的时间三者形成“与”关系时，主控制器确保按要求进行安全、同步起爆；在这系统中，新增加了24位A/D数据采集板具有大容量内存，用以直接记录用户需要记录的爆炸点有关数据，解决爆炸点有关数据返传到控制单元时，因电台延迟和电磁波干扰造成信号不准的问题。同时，80×86可对记录的数据进行频谱分析，确保爆炸点按设计要求，在一定的地层、一定的深度中激发，对爆炸进行质量控制。见图2高压充/放电控制板由振荡-放大-变压器升压-整流-电容充电电路组成高压充/放电电路；由定时与控制逻辑-可控硅-验证TB发生器组成控制电路；由表头-电池-电阻组成雷管电流测试器。见图3时间控制、计时与显示板由GPS高精度授时信号同步系统内的计时，它由启动/停止控制逻辑电路-计时电路-驱动电路等电路组成。见图4GPS OEM板为市场通用GPS工业用板。其他电路为计算机外围通用电路。