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  • 国内电子(数码)雷管发展概况
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    国内电子(数码)雷管发展概况

    电子雷管,又称数码雷管或数码智能雷管。说得简单些,实际就是普通瞬发雷管外挂电子控制电路。其本质在于一个微型电子芯片控制,取代了普通电雷管中的延期药与电点火元件,不仅大大地提高了延时精度,而且控制了通往引火头的电源,从而最大限度地减少了因引火头能量需求所引起的误差。其起爆能力与传统延期药雷管相同,延期和控制是其两个基本功能。

    电子雷管的研究工作于20世纪80年代初开始,在20世纪90年代电子雷管及其起爆系统取得了快速的发展,逐步趋于成熟和爆破工程实用化阶段。国外电子雷管发展最为成熟的是澳大利亚Orica公司生产的i-KonTM 电子雷管起爆系统,2006年三峡围堰爆破使用的就是Orica公司的数码雷管;日本旭化成数码电子雷管、非洲炸药公司AEL公司的电子雷管均已在工程爆破作业中广泛使用。

    国内电子雷管的起步也较早,20世纪80年代原冶金部安全环保研究院开始研制电子延期超高精度雷管,于1988年完成我国第一代电子雷管。云南燃料一厂于1996年开展了电子延期电雷管的研制工作,200112月通过了技术鉴定和设计定型。目前,中国兵器工业系统总体部(北方邦杰)、贵州久联民爆器材发展股份有限公司、西安213所以及国内几个知名的民爆器材生产企业相继开展此项研究工作,并取得了较大的突破,有些已经在爆破工程中得以应用。

    (一)贵州久联民爆器材发展股份有限公司的电子延期雷管

    2006526日,贵州久联的电子延期雷管通过原国防科工委的技术鉴定,来自国家民爆质检中心、长江水利委员会长江科学院、兵器安全技术研究所、南京解放军理工大学等单位的专家们鉴定认为,该电子雷管技术达到国内领先水平。该产品是与北京理工大学、贵阳金翅电气公司历时两年多时间研制的。

    该电子雷管由电子延时器、刚性药头组成的点火机构与工业火雷管组成。雷管体采用现有技术的方法进行制作。制作时,先在导线的前端连接上一个具有时间设定功能的电子延时器,并在电子延时器的输出端上连接一个引火药头,安装上电子延时器;引火药头采用刚性引火药头;底部炸药有松装炸药层和起爆炸药层,起爆炸药采用GTG起爆炸药;最后将连接在导线上的电子延时器和引火药头连同导线的前端一起装进雷管体内,并将导线的前端通过弹性PVC材料塑料塞封装在雷管体的上部即成。使用时,只需将导线连接在起爆器上即可起爆。

    据介绍,该电子雷管延期时间可做到130段,20毫秒等间隔,延时误差在5ms。可以看出,贵州久联已通过鉴定的电子雷管属于比较初级的水平,主要是以一个电子计数器取代延期体来完成精确延时功能,不具有在线编程、在线检测、数据交互等功能。目前他们正在积极研发第二代电子雷管技术。

    (二)云南燃料一厂的电子延期雷管

    云南燃料一厂是国内开展电子雷管研究最早的厂家。20世纪80年代就与冶金部安全环保研究院合作研制我国第一代电子雷管。1996年重新开展了电子延期电雷管的研制工作,并于200112月通过了技术鉴定和设计定型。近几年又与凯泰集团合作研制新一代电子雷管。凯泰集团是我国最早涉足自动识别技术领域一家大型高技术密集型股份制企业,专业从事条码技术、磁识别技术、IC卡技术的研究、开发和产品的生产。

    所研制的安全型智能电子雷管控制系统核心是电子雷管,含自动识别受控雷管起爆器、读写卡终端、IC卡及相应的软件一起构成了安全型智能电子雷管控制系统。

    电子延期雷管与贵州久联的产品结构相同,主要在普通雷管上加装了一个微电子密码延时器,其构成如下:雷管导线的输出端与充电模块、CPU主控模块的输入端连接,在CPU主控模块内设有闪存模块、电可擦写存储模块和比较器;CPU主控模块的输出端连接延时模块,延时模块的输出连接雷管的引爆药头,充电模块的输出端与CPU主控模块连接。雷管导线的输出端与通讯模块的输入端连接,通讯模块的输出端与CPU主控模块的输入端连接。

    该安全型智能电子雷管控制系统安全控制具体实施过程如下:生产商生产的雷管内设有微电子密码延时器,并将每枚雷管的ID码输入到闪存模块内后,将每枚雷管的ID码通过网络传送到安全管理部门备案;销售商将获得的每枚雷管的ID码传送到安全管理部门备案;购买人到安全管理部门申请购买后由安全管理部门发起爆授权卡,起爆授权卡内存储有每枚可起爆雷管的ID码,购买人到具有起爆授权卡内存储可起爆雷管的ID码的经销商处购买;购买完毕后在起爆时将起爆授权。

    据介绍,该电子雷管的延时误差可达毫秒级,可同时引爆100个采用微电子密码延时器的电子雷管。

    可以看出云南燃料一厂的电子雷管,除提供精确延时功能外,侧重于为雷管全生命周期过程的安全管理提供技术保障。通过在每一发雷管中采用射频识别芯片,其芯片中ID编码的具有唯一性,标识每一发雷管。对每一发雷管从生产、销售、购买、使用到爆破状态进行全程监控管理,以便于更有效地加强对雷管使用的管理功能,防范雷管流失可能造成的社会危害,同时也为案件侦察提供迅速和准确的信息。

    (三) 中国兵器工业系统总体部(北京北方邦杰科技发展公司)"隆芯1"数码雷管

    2007111日,中国兵器工业系统总体部研制的以"隆芯1"数码雷管为核心的"智能安全电子雷管控制器技术研究"项目通过原国防科工委科技与质量司和民爆局联合组织的国防基础科研项目验收。专家一致认为,以颜景龙博士为核心的团队按照合同任务书要求,圆满完成了各项研制任务,达到了规定的技术指标,其主要技术指标达到国际先进水平。

    为促进该技术的产业化,相关部门成立了北京北方邦杰科技发展公司开展产品的工业化试验及推广工作。2008717日至81日,隆芯1号数码电子雷管,首次在杭州钱塘江引水入城隧洞工程爆破中成功应用。在某该地段采用隆芯1号数码电子雷管,共实施全断面爆破18次,总掘进长度为40余米,使用隆芯l号数码电子雷管2400余发。应用隆芯1号数码电子雷管实施全断面延时干扰降震爆破,不仅掘进速度得到了明显提高,在爆破块度和均匀性方面也有明显改善,未出现过二次解炮爆破,根底也未发现需要补爆的情况。优良的爆破效果,不仅使业主和施工单位非常满意,而且隧洞上方的居民也感觉爆破振动不大。

    2009224日,在北京国际会议中心,由工业和信息化部科技司组织、安全生产司主持召开了"隆芯1号电子雷管及其起爆系统" 科技成果鉴定会,工信部安全生产司吴风来司长、罗志坚巡视员,科技质量司阮汝祥处长,中国民爆器材行业协会荆延贵秘书长,以及中国兵器工业集团的有关领导出席了会议。与会专家一致认为:该项目填补了国内的技术空白,技术可行,达到了国际先进水平,同意隆芯1号电子雷管及其起爆系统通过设计定型鉴定,并建议采取鼓励性措施推动隆芯1号电子雷管的批量化试生产和使用,尽快实施生产定型。隆芯1号电子雷管通过设计定型,标志着我国具有自主知识产权的数码爆破器材产品已达到国际先进水平。

    该起爆系统(铱钵起爆系统)以隆芯1号数码电子雷管为核心,含铱钵表、铱钵起爆器等设备。具有两线制无极性并联网路组网双向通信的功能,可在线检测雷管状态,回读并验证已设定的雷管延期时间,精确把握雷管工作状况。具备了高安全性、精准起爆的系统性能,能够很容易实现和完成复杂延时爆破的网路设计。设计参数实现了计算机化,避免了人为输入导致的出错可能性。

    隆芯1号数码电子雷管是铱钵起爆系统的核心组成部分。该雷管延期范围可在115000 ms范围内任意设定,最小延期设定间隔为1ms

    铱钵起爆系统采用双线并联结构,一个铱钵表可以两线制并联带载多个雷管,一个铱钵起爆器可以两线制并联带载多个铱钵表。系统总体设计容量多达26个铱钵表,一次同步起爆雷管达到5200发。

    可以看出中国兵器工业系统总体部研制的"隆芯1"数码雷管是国内最为成熟的产品技术,其技术水平基本与国外相当。据隆芯1号数码电子雷管研制团队的刘星博士介绍,云南燃一、贵州久联的电子雷管,以及西安213所、北京京煤集团正在研制的电子雷管,严格意义上只能算第一代电子雷管,设计基本雷同,以一个电子计数器取代延期体,其技术水平相当于80年代日本的EDD雷管水平。存在以下不足:不具备数据交互能力,对延期间不能设定,只有在芯片生产厂直接写;通电后即开始延期,不具备能量管理能力;均采用晶体工作,雷管的抗振性较差,不适合规模化使用;模拟部分采用分离器件设计,成本还偏高。

    目前湖北卫东机械化工厂、西安庆华民用爆破器材有限公司已经与北方邦杰签订合同,引进隆芯1号数码电子雷管技术。

    (四)其它电子雷管
      近期安徽理工大学化工学院谢兴华等人成功研制了可编程智能电子延期电雷管,具有在线检测、编程功能,可与普通雷管混用、组网能力好、可使用密码起爆等优点。

    南京理工大学与江西9394厂也开展电子延期电雷管的研制工作,于 20061月开始研制,经过近两年来的方案论证和性能试验,产品性能指标达到国标规定的要求,该产品目前进入技术鉴定阶段,拟进行小批量试生产。

    (五)结束语

    目前国内几个规模较大的起爆器材生产厂家以及各民爆器材研究院所均看到了电子雷管所代表的发展方向,纷纷开始独立或协作研制电子雷管,各有特点,但技术水平差别较大。除"隆芯1"数码雷管已能应用于爆破工程外,其它基本处于研制或完善阶段,还有很长的路要走。毕竟通过技术鉴定只能说明在原理上没问题,但作为产品则要求的是技术成熟度,要能适合于规模化生产,解决和点火药头的匹配、生产和使用的方法、试验场使用等一系列环节的问题,可能比研发还要复杂。

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