ES3014589T3

ES3014589T3 - Wireless detonating system

Info

Publication number: ES3014589T3
Application number: ES19762899T
Authority: ES
Inventors: Daniel August Julien Louis Maurissens
Original assignee: Detnet South Africa Pty Ltd
Current assignee: Detnet South Africa Pty Ltd
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2025-04-23
Anticipated expiration: 2039-08-15
Also published as: AR115977A1; EP3837490B1; BR112021002919A2; AU2019321694A1; MX2021001692A; AU2019321694B2; EP3837490A1; ZA202100728B; CA3109146A1; WO2020037336A1; US20210302143A1; FI3837490T3; CL2021000403A1

Abstract

Un sistema detonador en el que la comunicación entre detonadores se logra mediante el uso de una bobina transmisora en un detonador para modular un campo magnético que se mide por medio de una bobina receptora en otro detonador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)A detonator system in which communication between detonators is achieved by using a transmitting coil in one detonator to modulate a magnetic field, which is measured by a receiving coil in another detonator. (Automatic translation with Google Translate, no legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema detonador inalámbrico Wireless detonator system

Antecedentes de la invención Background of the invention

La presente invención se refiere a un sistema detonador. The present invention relates to a detonator system.

El documento US2008/0041261 se refiere a un sistema de voladura inalámbrico en el que al menos dos componentes están adaptados para comunicarse entre sí a través de un enlace de radio inalámbrico de corto rango. Se hace uso de los denominados portadores de código de identificación que están asociados con los respectivos detonadores. Los portadores de código son capaces de comunicarse entre sí y con una caja de explosión. El documento US 2009/193993 A1 divulga un sistema de detonadores configurados para comunicarse entre sí. Document US2008/0041261 relates to a wireless blasting system in which at least two components are adapted to communicate with each other via a short-range wireless radio link. Use is made of so-called identification code carriers, which are associated with the respective detonators. The code carriers are capable of communicating with each other and with a blasting box. Document US2009/193993 A1 discloses a system of detonators configured to communicate with each other.

La comunicación puede efectuarse utilizando diversos protocolos, tal como el protocolo Bluetooth que opera a una frecuencia de aproximadamente 2.45 GHz. Communication can be carried out using various protocols, such as the Bluetooth protocol which operates at a frequency of approximately 2.45 GHz.

La especificación de la solicitud antes mencionada también describe ciertos problemas que se encuentran cuando se utilizan sistemas electrónicos de voladura que están interconectados por medio de alambres en diversos sitios. El uso de un enlace de radio inalámbrico de alta frecuencia y corto rango pretende resolver algunos de estos problemas. Sin embargo, la amplitud de una señal de radio de alta frecuencia en la roca se atenúa rápidamente. Entonces no es factible comunicarse directamente con un detonador en un pozo. Si se utiliza el equivalente de un portador de código de identificación en una superficie de roca, entonces el portador está expuesto a las condiciones ambientales predominantes y puede dañarse fácilmente y, por lo tanto, volverse inútil. The aforementioned application specification also describes certain problems encountered when using electronic blasting systems interconnected by wires at various locations. The use of a short-range, high-frequency wireless radio link is intended to solve some of these problems. However, the amplitude of a high-frequency radio signal in rock attenuates rapidly. Therefore, direct communication with a detonator in a borehole is not feasible. If the equivalent of an ID code carrier is used on a rock surface, the carrier is exposed to the prevailing environmental conditions and can be easily damaged and thus rendered useless.

Sin embargo, una señal magnética a una frecuencia de, digamos, menos de 20 kHz puede penetrar la roca y el suelo sin una atenuación indebida. Entonces es posible hacer uso de una antena transmisora con un área relativamente grande que se posiciona en una ubicación protegida adecuada y que transmite a una potencia de varias decenas de vatios señales de comunicación a detonadores que tienen receptores apropiados y que se colocan en pozos de sondeo en la roca. Este enfoque, que permite prescindir del uso de los portadores de códigos de identificación o dispositivos equivalentes, es esencialmente de naturaleza unidireccional. Se pueden establecer enlaces de comunicación fiables desde el transmisor a las diversas antenas que están asociadas con los detonadores en los pozos, pero debido a las limitaciones físicas de la propagación del campo magnético, no es factible transmitir desde cada detonador una señal en la dirección inversa, a lo largo de la misma distancia, a una antena receptora que puede ser la misma que una antena transmisora. However, a magnetic signal at a frequency of, say, less than 20 kHz can penetrate rock and soil without undue attenuation. It is then possible to use a transmitting antenna with a relatively large area, positioned in a suitably shielded location, transmitting communication signals at a power of several tens of watts to detonators equipped with appropriate receivers placed in test holes in the rock. This approach, which dispenses with the use of identification code carriers or equivalent devices, is essentially unidirectional in nature. Reliable communication links can be established from the transmitter to the various antennas associated with the detonators in the holes, but due to the physical limitations of magnetic field propagation, it is not feasible to transmit a signal from each detonator in the reverse direction, over the same distance, to a receiving antenna, which may be the same as the transmitting antenna.

Por lo tanto, un inconveniente directo es que un proceso de comunicación unidireccional no permite a un operador establecer si todos los detonadores están recibiendo señales correctamente desde el transmisor. Esto significa que no hay manera de determinar si los comandos a los detonadores desde un mecanismo de control se están recibiendo correctamente. La ausencia de retroalimentación desde un detonador al mecanismo de control significa que los requisitos de seguridad y funcionales se ven, inevitablemente, comprometidos. Therefore, a direct drawback is that a one-way communication process does not allow an operator to determine whether all detonators are receiving signals correctly from the transmitter. This means there is no way to determine whether commands to the detonators from a control mechanism are being received correctly. The lack of feedback from a detonator to the control mechanism means that safety and functional requirements are inevitably compromised.

Otro factor, si se utiliza una única antena para transmitir a todos los detonadores en los pozos, es que el tamaño de la antena y sus demandas de potencia pueden ser sustanciales, particularmente si el sitio de la explosión se extiende sobre un área grande. Otras desventajas incluyen el problema práctico de posicionar y desplegar una antena grande en una situación subterránea en la que el espacio puede ser limitado y de proteger luego la antena transmisora de daños debidos a rocas desplazadas en un proceso de voladura posterior. Another factor, if a single antenna is used to transmit to all detonators in the shafts, is that the antenna size and its power demands can be substantial, particularly if the blast site is spread over a large area. Other disadvantages include the practical problem of positioning and deploying a large antenna in an underground situation where space may be limited, and then protecting the transmitting antenna from damage due to rock displaced during a subsequent blasting process.

Un objeto de la presente invención es abordar al menos en cierta medida la situación antes mencionada. An object of the present invention is to address at least to some extent the aforementioned situation.

Resumen de la invención Summary of the invention

La invención se basa en el uso de una técnica de comunicación por inducción magnética de campo cercano en la que se utiliza una bobina transmisora en un dispositivo para modular un campo magnético que se mide por medio de una bobina receptora en otro dispositivo. The invention is based on the use of a near-field magnetic induction communication technique in which a transmitting coil in one device is used to modulate a magnetic field that is measured by a receiving coil in another device.

La densidad de potencia de una transmisión magnética de campo lejano se atenúa a una tasa que es The power density of a far-field magnetic transmission attenuates at a rate that is

■ 1 ■ 1

proporcional a la inversa del rango a la segunda potencia (<' ?“ 9>proportional to the inverse of the rank to the second power (<' ?“ 9>

) o -20 db por década. A modo de contraste, un sistema de inducción magnética de campo cercano está diseñado para contener la energía de transmisión dentro de un campo magnético localizado que no irradia al espacio libre. Sin embargo, la densidad de potencia de una transmisión de campo cercano se atenúa a una tasa que es proporcional a la inversa del rango a la 1 ) or -20 dB per decade. In contrast, a near-field magnetic induction system is designed to contain the transmission energy within a localized magnetic field that does not radiate into free space. However, the power density of a near-field transmission attenuates at a rate that is proportional to the inverse of the range to the 1st power.

sexta potencia ( r o - 60 db por década. Un punto de cruce entre una transmisión de campo cercano y una transmisión de campo lejano se produce a una distancia aproximada de (longitud de onda de operación)/(2n). sixth power ( r or - 60 db per decade. A crossover point between a near field transmission and a far field transmission occurs at a distance of approximately (operating wavelength)/(2n).

La utilización de los factores mencionados anteriormente significa que un transmisor de potencia relativamente baja que funciona a una frecuencia de, digamos, 4 kHz y que está asociado con un detonador dentro de un pozo es capaz de transmitir una señal a través de la roca a una distancia significativa de, digamos, varios metros o incluso decenas de metros. The use of the factors mentioned above means that a relatively low-power transmitter operating at a frequency of, say, 4 kHz and associated with a detonator inside a borehole is capable of transmitting a signal through rock for a significant distance of, say, several meters or even tens of meters.

En el contexto mencionado anteriormente, la invención proporciona un detonador de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye un transmisor que, cuando se activa, transmite una primera señal con una intensidad de señal conocida y predeterminada, un receptor que, en operación, recibe dicha primera señal de otro detonador que es el mismo que dicho detonador y que está desplazado una distancia con respecto a dicho detonador, un comparador que compara la intensidad de la primera señal transmitida con la intensidad de dicha primera señal recibida, y un procesador, que responde al comparador, operable para proporcionar una medición del grado de atenuación de la primera señal recibida. In the aforementioned context, the invention provides a detonator according to claim 1, which includes a transmitter that, when activated, transmits a first signal with a known and predetermined signal strength, a receiver that, in operation, receives said first signal from another detonator that is the same as said detonator and that is offset a distance from said detonator, a comparator that compares the strength of the transmitted first signal with the strength of said received first signal, and a processor, responsive to the comparator, operable to provide a measurement of the degree of attenuation of the received first signal.

La invención se extiende además a un sistema detonador de acuerdo con la reivindicación 4, que incluye al menos un primer detonador que está ubicado en un primer pozo y que incluye un primer transmisor y un primer receptor y un segundo detonador que está ubicado en un segundo pozo y que incluye un segundo transmisor y un segundo receptor, estando el primer pozo separado del segundo pozo, en donde el primer transmisor puede actuar para transmitir una primera señal con una primera intensidad de señal y el segundo receptor está configurado para recibir la primera señal, el segundo detonador que incluye un procesador para medir la intensidad de la primera señal recibida y para determinar al menos a partir de la diferencia entre la intensidad de la primera señal transmitida y la intensidad de la primera señal recibida una medición de la atenuación de la primera señal a medida que viaja desde el primer pozo hasta el segundo pozo. The invention further extends to a detonator system according to claim 4, including at least a first detonator that is located in a first wellbore and that includes a first transmitter and a first receiver and a second detonator that is located in a second wellbore and that includes a second transmitter and a second receiver, the first wellbore being spaced apart from the second wellbore, wherein the first transmitter is operable to transmit a first signal with a first signal strength and the second receiver is configured to receive the first signal, the second detonator including a processor for measuring the strength of the received first signal and for determining at least from the difference between the strength of the transmitted first signal and the strength of the received first signal a measurement of the attenuation of the first signal as it travels from the first wellbore to the second wellbore.

Cada transmisor y receptor puede estar adaptado para funcionar en las bandas ULF o VLF, es decir, a una frecuencia de menos de 30 kilohercios y preferiblemente a una frecuencia del orden de 4 kilohercios. Como una señal a esta frecuencia tiene la capacidad de viajar a través de la roca o el suelo, cada receptor y transmisor asociado con un detonador respectivo puede estar completamente contenido dentro de un pozo respectivo y ninguna parte del mismo quedaría entonces ubicada sobre, o expuesta a, una superficie rocosa externa. Por lo tanto, se elimina sustancialmente la probabilidad de daño físico debido a la minería u otras operaciones. Each transmitter and receiver may be adapted to operate in the ULF or VLF bands, i.e., at a frequency of less than 30 kilohertz and preferably at a frequency of the order of 4 kilohertz. Since a signal at this frequency is capable of traveling through rock or soil, each receiver and transmitter associated with a respective detonator may be completely contained within a respective pit, with no part thereof being located on or exposed to an external rock surface. The likelihood of physical damage due to mining or other operations is therefore substantially eliminated.

La invención se extiende también a un sistema de voladura de acuerdo con la reivindicación 5, que incluye un equipo de control y una pluralidad de detonadores, siendo cada detonador del tipo antes mencionado, en donde cada detonador, a través de su respectivo transmisor y receptor, está adaptado para comunicarse de manera bidireccional con un número restringido de detonadores en pozos adyacentes, en el que una señal procedente del equipo de control se retransmite en sucesión a través de los respectivos transmisores y receptores de al menos algunos de la pluralidad de detonadores a lo largo de una pluralidad de trayectos de salida a toda la pluralidad de detonadores y una señal procedente de cualquier detonador se retransmite en sucesión a través de los respectivos transmisores y receptores de al menos algunos de la pluralidad de detonadores a lo largo de un respectivo trayecto de entrada al equipo de control. The invention also extends to a blasting system according to claim 5, including control equipment and a plurality of detonators, each detonator being of the aforementioned type, wherein each detonator, through its respective transmitter and receiver, is adapted to communicate bi-directionally with a restricted number of detonators in adjacent holes, wherein a signal from the control equipment is retransmitted in succession through respective transmitters and receivers of at least some of the plurality of detonators along a plurality of output paths to all of the plurality of detonators and a signal from any one detonator is retransmitted in succession through respective transmitters and receivers of at least some of the plurality of detonators along a respective input path to the control equipment.

Preferiblemente, cada trayecto de salida es a lo largo de un trayecto en el que la suma de los grados de atenuación de la señal entre pozos sucesivos, en los que se ubican los respectivos detonadores y a lo largo de los cuales se retransmite la señal desde el equipo de control, tiene un valor mínimo. Preferably, each output path is along a path where the sum of the degrees of signal attenuation between successive wells, in which the respective detonators are located and along which the signal is retransmitted from the control equipment, has a minimum value.

De manera similar, cada trayecto de entrada es a lo largo de un trayecto en el que la suma de los grados de atenuación de la señal entre pozos sucesivos, en los que se ubican los respectivos detonadores y a lo largo de los cuales se retransmite la señal al equipo de control, tiene un valor mínimo. Similarly, each input path is along a path where the sum of the degrees of signal attenuation between successive wells, in which the respective detonators are located and along which the signal is retransmitted to the control equipment, has a minimum value.

Cada detonador tiene un identificador único respectivo. Por lo tanto, cada trayecto (de entrada y de salida) se especifica con precisión mediante los identificadores únicos de los detonadores asociados y mediante la secuencia u orden de estos identificadores. Each detonator has a unique identifier. Therefore, each path (input and output) is precisely specified by the unique identifiers of the associated detonators and by the sequence or order of these identifiers.

Un objetivo del proceso mencionado anteriormente es permitir que se determine un trayecto de comunicación, que esté asociado de forma única con un detonador particular, en el que se minimice la atenuación de una señal hacia o desde ese detonador. Si el cuerpo de roca en el que se forman los pozos es esencialmente de la misma naturaleza (homogéneo), entonces este trayecto puede ser uno de una distancia física mínima. La invención también se extiende a un método para determinar un trayecto de comunicación entre dos detonadores cualesquiera en un sistema de detonadores de acuerdo con la reivindicación 8. An objective of the aforementioned process is to allow a communication path to be determined, uniquely associated with a particular detonator, in which the attenuation of a signal to or from that detonator is minimized. If the rock body in which the wells are formed is essentially of the same nature (homogeneous), then this path can be one of minimal physical distance. The invention also extends to a method for determining a communication path between any two detonators in a detonator system according to claim 8.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La invención se describe además a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que: The invention is further described by way of example with reference to the accompanying drawings in which:

La figura 1 es una representación en forma de diagrama de bloques de un detonador de acuerdo con la invención; y Figure 1 is a block diagram representation of a detonator according to the invention; and

La figura 2 es una vista bidimensional de una pluralidad de detonadores que están incluidos en un sistema de voladura que tiene una configuración de red de malla, de acuerdo con la invención. Figure 2 is a two-dimensional view of a plurality of detonators that are included in a blasting system having a mesh network configuration, in accordance with the invention.

Descripción de la realización preferida Description of the preferred embodiment

La figura 1 de los dibujos adjuntos ilustra en forma de diagrama de bloques un detonador 10 de acuerdo con la invención. Figure 1 of the accompanying drawings illustrates in block diagram form a detonator 10 according to the invention.

El detonador 10 incluye componentes detonantes 12, de elementos conocidos, tales como un iniciador, un explosivo primario y similares. Estos aspectos no se muestran ni se describen individualmente en este documento porque son conocidos en la técnica. The detonator 10 includes detonating components 12, made of known elements, such as an initiator, a primary explosive, and the like. These aspects are not shown or described individually herein because they are known in the art.

El detonador 10 incluye además un temporizador 14, una memoria 16 en la que se almacena un identificador único para el detonador, un procesador 18, un transmisor 20 que es controlado por el procesador 18 y que emite una señal a través de una antena de bobina 22 diseñada a medida, un receptor 24 que está conectado al procesador 18 y que está adaptado para recibir una señal detectada por una antena de bobina 26 diseñada a medida, y un comparador 28. The detonator 10 further includes a timer 14, a memory 16 in which a unique identifier for the detonator is stored, a processor 18, a transmitter 20 that is controlled by the processor 18 and that outputs a signal through a custom designed coil antenna 22, a receiver 24 that is connected to the processor 18 and that is adapted to receive a signal detected by a custom designed coil antenna 26, and a comparator 28.

Se utiliza una batería 30 para potenciar los componentes electrónicos del detonador y para proporcionar energía al iniciador para disparar el detonador cuando sea necesario. A 30 volt battery is used to power the detonator's electronic components and to provide power to the initiator to fire the detonator when needed.

En uso, el transmisor 20 produce un campo magnético que se transmite por la antena 22. El campo magnético se modula con la salida de información del procesador 18 para transmitir información desde el detonador. De manera similar, el receptor 26 está adaptado para decodificar una señal de campo magnético modulada que se recibe por la antena 26 y para enviar información, derivada del proceso de demodulación, al procesador 18. El receptor y el transmisor funcionan a una frecuencia del orden de 4 kHz. In use, transmitter 20 produces a magnetic field that is transmitted by antenna 22. The magnetic field is modulated by the information output of processor 18 to transmit information from the detonator. Similarly, receiver 26 is adapted to decode a modulated magnetic field signal received by antenna 26 and to send information, derived from the demodulation process, to processor 18. The receiver and transmitter operate at a frequency of about 4 kHz.

La figura 2 ilustra un sistema detonador 34 de acuerdo con la invención que incluye una pluralidad de pozos de sondeo 38 que se perforan en un cuerpo de roca en, por ejemplo, una ubicación subterránea. Las distancias 40 entre los pozos 38, la profundidad de cada pozo y la posición de cada pozo se determinan mediante la aplicación de principios conocidos que no se describen en este documento. Cada pozo 38 se carga con una composición explosiva 42 y se carga con al menos un detonador 10 del tipo descrito en relación con la figura 1. Para facilitar la identificación, los detonadores están etiquetados como A1 a A3, B1 a B3, C1 a C3, D1 a D3, E1 a E3 y F1 a F3. Figure 2 illustrates a detonator system 34 according to the invention including a plurality of boreholes 38 that are drilled into a body of rock in, for example, an underground location. The distances 40 between the boreholes 38, the depth of each borehole, and the position of each borehole are determined by the application of known principles not described herein. Each borehole 38 is charged with an explosive composition 42 and is loaded with at least one detonator 10 of the type described in connection with Figure 1. For ease of identification, the detonators are labeled A1 to A3, B1 to B3, C1 to C3, D1 to D3, E1 to E3, and F1 to F3.

El sistema detonador 34 también incluye un equipo de control 50 que se utiliza para establecer y medir parámetros del sistema de voladura según técnicas de operación y seguridad. El equipo de control 50 está adaptado para recibir señales de los diversos detonadores y para transmitir señales a los diversos detonadores como se describe a continuación. The detonator system 34 also includes control equipment 50 used to establish and measure blasting system parameters in accordance with operational and safety techniques. The control equipment 50 is adapted to receive signals from the various detonators and to transmit signals to the various detonators as described below.

El equipo de control 50 está conectado al detonador A2, al que se hace referencia en este documento para facilitar su identificación como detonador de sumidero, a través de un enlace físico 52, tal como alambres conductores. Una señal generada por el equipo de control 50 se transmite a través del enlace 52 al detonador de sumidero A2. La información transportada por esta señal se extrae y esa información se utiliza para modular una señal magnética que se genera por el transmisor respectivo 20 en el detonador A2. A continuación, una señal magnética modulada de campo cercano resultante se transmite desde la antena de bobina 22 del detonador A2. The control equipment 50 is connected to the detonator A2, referred to herein for ease of identification as a sink detonator, via a physical link 52, such as lead wires. A signal generated by the control equipment 50 is transmitted via link 52 to the sink detonator A2. The information carried by this signal is extracted, and that information is used to modulate a magnetic signal that is generated by the respective transmitter 20 in the detonator A2. A resulting near-field modulated magnetic signal is then transmitted from the coil antenna 22 of the detonator A2.

Como se explica a continuación, es posible que una señal generada en el equipo de control 50 se transmita a través de la red de malla a un detonador predeterminado particular y que una señal se devuelva desde ese detonador al equipo de control 50. En cada caso, la señal se retransmite secuencialmente de un detonador a otro y se guía a su destino particular. Sin embargo, como la capacidad energética de cada batería 30 en cada detonador 10 es limitada, es importante que esta capacidad de transferencia de señal se implemente de una manera energéticamente eficiente. As explained below, it is possible for a signal generated in control equipment 50 to be transmitted through the mesh network to a particular predetermined detonator and for a signal to be returned from that detonator to control equipment 50. In each case, the signal is sequentially retransmitted from one detonator to another and guided to its particular destination. However, because the energy capacity of each battery 30 in each detonator 10 is limited, it is important that this signal transfer capability be implemented in an energy-efficient manner.

Supóngase que el detonador sumidero A2 transmite una señal que es recibida por un número de detonadores adyacentes. En la figura 2, estos detonadores adyacentes se ilustran al menos como los detonadores A1, B2 y A3. Con referencia únicamente al detonador B2, este detonador contiene información, previamente cargada en su memoria 16, que se basa en una medición precisa de la intensidad de cada señal que podría ser transmitida por el transmisor 20 en el detonador A2. Suppose the sink detonator A2 transmits a signal that is received by a number of adjacent detonators. In Figure 2, these adjacent detonators are illustrated at least as detonators A1, B2, and A3. With reference only to detonator B2, this detonator contains information, pre-loaded in its memory 16, based on an accurate measurement of the strength of each signal that could be transmitted by transmitter 20 in detonator A2.

La señal del detonador A2 es recibida por el receptor 24 en el detonador B2 y se mide la intensidad de la señal recibida. El comparador 28 en el detonador B2 compara la intensidad de la señal recibida con la intensidad de la señal transmitida; este último valor, como se ha indicado, se conoce a partir de los datos pertinentes que se almacenan en la memoria 16 del detonador B2. Debido al efecto atenuador del material rocoso entre los dos pozos en los que se ubican los detonadores A2 y B2, la señal recibida tiene una intensidad inferior a la intensidad de la señal transmitida y, mediante el uso de un algoritmo apropiado que ejecuta el procesador 18 en el detonador B2, se determina una medida del grado de atenuación de la intensidad de la señal. Si el cuerpo de roca es esencialmente homogéneo, esta técnica también proporciona una medida de la distancia física entre los pozos en los que se ubican los detonadores A2 y B2. The signal from detonator A2 is received by receiver 24 in detonator B2, and the received signal strength is measured. Comparator 28 in detonator B2 compares the received signal strength with the transmitted signal strength; the latter value, as indicated, is known from pertinent data stored in memory 16 of detonator B2. Due to the attenuating effect of the rock material between the two boreholes in which detonators A2 and B2 are located, the received signal has a lower strength than the transmitted signal strength, and, through the use of an appropriate algorithm executed by processor 18 in detonator B2, a measure of the degree of attenuation of the signal strength is determined. If the rock body is essentially homogeneous, this technique also provides a measure of the physical distance between the boreholes in which detonators A2 and B2 are located.

También es posible que la intensidad de la señal transmitida se dé mediante un valor que está contenido en la señal transmitida. It is also possible that the intensity of the transmitted signal is given by a value that is contained in the transmitted signal.

La señal que emite el detonador A2 también es recibida por los detonadores A1 y A3. En cada caso se determina una medición del grado de atenuación de la señal entre el pozo del detonador A2 y el pozo del detonador receptor respectivo (A1, A3). The signal emitted by detonator A2 is also received by detonators A1 and A3. In each case, a measurement of the degree of signal attenuation is determined between the detonator well A2 and the respective receiving detonator well (A1, A3).

En cada señal transmitida modulada se incluye el identificador único del detonador relevante, tomado de la memoria 16. Included in each modulated transmitted signal is the unique identifier of the relevant detonator, taken from memory 16.

Cada detonador 10 que recibe una señal transmite a continuación una señal de respuesta. Volviendo a hacer referencia únicamente al detonador B2 a modo de ejemplo, los componentes respectivos del detonador B2 generan una señal magnética modulada que se transmite a través de la antena de bobina 22 respectiva. Esta señal transmitida lleva información que identifica el trayecto secuencial desde el equipo de control 50, hasta el detonador A2, y hasta el detonador B2, y es recibida al menos por los detonadores adyacentes C2, B3, A2 y B1. En cada caso, se realiza un cálculo correspondiente de la extensión de la atenuación de la señal entre el pozo transmisor y el pozo receptor. Each detonator 10 that receives a signal then transmits a response signal. Referring again solely to detonator B2 as an example, the respective components of detonator B2 generate a modulated magnetic signal that is transmitted through the respective coil antenna 22. This transmitted signal carries information identifying the sequential path from control equipment 50, to detonator A2, and to detonator B2, and is received by at least adjacent detonators C2, B3, A2, and B1. In each case, a corresponding calculation is made of the extent of signal attenuation between the transmitting well and the receiving well.

Supongamos, con referencia al detonador B3 (de nuevo solo a modo de ejemplo) que el detonador B3, en respuesta a la señal recibida, emite una señal magnética modulada de la naturaleza que se ha descrito. Esa señal es recibida al menos por los detonadores adyacentes B2, C3 y A3. Let us assume, with reference to detonator B3 (again, for illustrative purposes only), that detonator B3, in response to the received signal, emits a modulated magnetic signal of the nature described above. This signal is received by at least the adjacent detonators B2, C3, and A3.

El proceso continúa de esta manera hasta que cada detonador haya recibido una señal correspondiente que se originó desde el equipo de control 50. Debe tenerse en cuenta que cada señal transmitida viaja en tres dimensiones. Sin embargo, a efectos explicativos en este documento, la propagación de la señal se describe como si tuviera lugar en dos dimensiones. The process continues in this manner until each detonator has received a corresponding signal originating from control equipment 50. It should be noted that each transmitted signal travels in three dimensions. However, for the purposes of this document, signal propagation is described as occurring in two dimensions.

Posteriormente, una señal que contiene datos de la respectiva medición de distancia entre cada par de pozos adyacentes, junto con los identificadores de los respectivos detonadores, se propaga a lo largo de diversos trayectos a través de la red de malla hacia el detonador sumidero A2 que, a su vez, transfiere dicha señal al equipo de control 50. Subsequently, a signal containing data from the respective distance measurement between each pair of adjacent wells, together with the identifiers of the respective detonators, propagates along various paths through the mesh network towards the sink detonator A2 which, in turn, transfers said signal to the control equipment 50.

El equipo de control 50 es entonces capaz de establecer una representación informática de la configuración que se muestra en la figura 2, es decir, de los diversos pozos y detonadores, las identidades de los detonadores y el grado esperado de atenuación de la señal entre cada par de pozos adyacentes. Mediante el uso de un software apropiado, el equipo de control 50 determina cómo una señal destinada a cualquier detonador 10 en particular, que se identifica de forma única por medio de su número de identidad, se puede enviar a través de la red de malla de detonadores de la manera más eficiente energéticamente, es decir, a lo largo del trayecto más corto a través del cuerpo de roca, es decir, el trayecto que tiene el menor grado de atenuación de la señal. Además, el proceso mencionado anteriormente permite que cada detonador establezca la identidad de cada detonador adyacente con el que puede comunicarse de manera bidireccional. The control equipment 50 is then able to establish a computer representation of the configuration shown in Figure 2, i.e., the various wells and detonators, the detonators' identities, and the expected degree of signal attenuation between each pair of adjacent wells. By using appropriate software, the control equipment 50 determines how a signal destined for any particular detonator 10, which is uniquely identified by its identity number, can be sent through the mesh network of detonators in the most energy-efficient manner, i.e., along the shortest path through the rock body, i.e., the path having the least degree of signal attenuation. In addition, the aforementioned process allows each detonator to establish the identity of each adjacent detonator with which it can communicate in a bi-directional manner.

Es evidente que una señal destinada a un detonador en particular debe llevar en la secuencia correcta los identificadores únicos de los detonadores que se encuentran en el trayecto de propagación de la señal - este es un requisito para cada señal que va hacia, o desde, el detonador del sumidero. It is evident that a signal destined for a particular detonator must carry in the correct sequence the unique identifiers of the detonators that are in the signal's propagation path - this is a requirement for every signal going to, or from, the sink detonator.

Una vez que se ha establecido la información de enrutamiento, es posible que el equipo de control 50 genere un mensaje que esté destinado a cualquier detonador en particular, identificado por su número de identidad, y luego transmita un mensaje de salida que esté destinado únicamente a ese detonador. En la dirección de retorno, un detonador puede, por ejemplo, después de realizar pruebas de integridad y capacidad funcional, generar y transmitir una señal de entrada al equipo de control 50. En cada caso, la señal sigue un trayecto predeterminado que está determinada principalmente por la información de enrutamiento a la que se hace referencia. El equipo de control 50 puede entonces verificar la integridad de todo el sistema de voladura antes de iniciar una señal de disparo. Once the routing information has been established, control equipment 50 may generate a message intended for any particular detonator, identified by its identity number, and then transmit an output message intended only for that detonator. In the return direction, a detonator may, for example, after performing integrity and functional capability tests, generate and transmit an input signal to control equipment 50. In each case, the signal follows a predetermined path determined primarily by the referenced routing information. Control equipment 50 may then verify the integrity of the entire blasting system before initiating a firing signal.

La invención permite establecer una comunicación bidireccional eficaz, fiable y de bajo consumo energético entre el equipo de control y cada detonador. Esto se consigue sin necesidad de utilizar una antena primaria de área grande del tipo mencionado en el preámbulo del presente documento. The invention allows for efficient, reliable, and low-power bidirectional communication between the control equipment and each detonator. This is achieved without the need for a large-area primary antenna of the type mentioned in the preamble to this document.

Claims

1. A detonator (10) including a transmitter (20), a receiver (24) configured to receive a first signal that is transmitted at a first signal strength from another detonator that is the same as said detonator and that is offset a distance from said detonator, a comparator (28) configured to compare the strength of the first transmitted signal with the strength of said first received signal, and a processor (18), responsive to the comparator, configured to measure the strength of the first received signal and operable to provide a measurement of the degree of attenuation of the first received signal, from the difference between the strength of the first signal and the strength of the first received signal, and

a) the first signal strength is given by a value contained in the first signal, or

b) the detonator contains information based on a measurement of the first signal strength of said other detonator.

2. A detonator according to claim 1, wherein the transmitter and the receiver are each adapted to operate at a frequency less than 30 kHz.

3. A detonator according to claim 2, wherein said operating frequency is 4 kHz.

4. A detonator system (34) including at least a first detonator (10) that is located in a first wellbore (38) and that includes a first transmitter (20) and a first receiver (24) and a second detonator that is the same as the first detonator, that is located in a second wellbore and that includes a second transmitter and a second receiver, the first wellbore being spaced apart from the second wellbore, wherein the first transmitter is operable to transmit a first signal with a first signal strength and the second receiver is configured to receive the first signal, the second detonator including a processor (18) configured to measure the strength of the received first signal and to determine at least from the difference between the strength of the transmitted first signal and the strength of the received first signal a measurement of the attenuation of the first signal as it travels from the first wellbore to the second wellbore, and wherein

b) the second detonator contains information based on a measurement of the first signal strength of the first detonator.

5. A blasting system including control equipment (50) and a plurality of detonators (10), each detonator being a detonator according to claim 1 and including a unique identifier and being adapted to communicate bi-directionally with a restricted number of detonators in adjacent holes, whereby a signal from the control equipment is relayed in succession through respective transmitters and receivers of at least some of the plurality of detonators along a plurality of output paths to all of the plurality of detonators and a signal from any detonator is relayed in succession through respective transmitters and receivers of at least some of the plurality of detonators along a respective input path to the control equipment.

6. A blasting system according to claim 5, wherein each output path is along a path in which the sum of the degrees of signal attenuation between successive holes, in which the respective detonators are located and along which the signal is retransmitted, has a minimum value.

7. A blasting system according to claim 5 or 6, wherein each input path is along a path in which the sum of the degrees of signal attenuation between successive holes, in which the respective detonators are located and along which the signal is retransmitted to the control equipment, has a minimum value.

8. A method for determining a communication path between any two detonators (10) in a detonator system (34) including a plurality of wells (38) formed in a body of rock and a plurality of detonators that are positioned in respective wells, the method including the steps of transmitting from each of said plurality of detonators a respective unique signal of a first signal strength, receiving said unique signal at least at each detonator in each well that is adjacent to the well in which said transmitting detonator is positioned, measuring the strength of the first signal received by the receiving detonator, determining the degree of attenuation of the strength of the first signal for each signal received by the receiving detonator from the difference between the strength of the first transmitted signal and the strength of the first received signal, and determining said communication path between said two any detonators as a path wherein the sum of the degrees of attenuation between successive wells in which the respective detonators are positioned and along which a signal is retransmitted has a minimum value, and where

a) the first signal strength is given by a value contained in that single signal, or

b) each detonator contains information based on a measurement of the first signal strength of said single signal transmitted by each of the other plurality of detonators.