爆破作為礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用的重要施工環(huán)節(jié)，直接影響到礦產(chǎn)資源開(kāi)采的安全、效率、成本及“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段數(shù)字化信息化智能化是露天礦山采礦技術(shù)的重要發(fā)展方向，在地下礦山及露天礦山均取得了顯著進(jìn)展。爆破作為礦山智能化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，近年來(lái)在爆破設(shè)計(jì)、自動(dòng)穿孔、自動(dòng)裝藥、自動(dòng)堵塞、網(wǎng)絡(luò)連接、爆破效果評(píng)價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)安全管理和現(xiàn)場(chǎng)爆破警戒等施工智能化方面已經(jīng)有了很大提升，但整體智能化水平仍不夠高，人工干預(yù)過(guò)多。礦山爆破涉及炸藥、雷管等火工品，屬于高危行業(yè)，且隨著人工老齡化加速，爆破行業(yè)將難以避免地出現(xiàn)大面積用工荒，只有從源頭上應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)少人或無(wú)人，才能實(shí)現(xiàn)爆破行業(yè)本質(zhì)安全與可持續(xù)發(fā)展。

目前，工業(yè)電子雷管（以下簡(jiǎn)稱“電子雷管”）在礦山爆破作業(yè)中得到了全面推廣應(yīng)用，尤其是在減振及安全管控方面，可靠性大幅提升，可從根本上解決電子雷管在生產(chǎn)、流通、使用中的安全管理問(wèn)題。但是與之配套的起爆系統(tǒng)仍然是傳統(tǒng)的有線起爆網(wǎng)絡(luò)，爆破作業(yè)場(chǎng)地存在著導(dǎo)線交錯(cuò)復(fù)雜、數(shù)字化和智能化程度低的缺點(diǎn)，存在著爆破網(wǎng)絡(luò)連接失誤或能量不足造成電子雷管盲炮，以及因某些誤操作造成電子雷管早爆的安全隱患。因此，電子雷管安全、智能化的發(fā)展與起爆系統(tǒng)落后的矛盾日益突出。

在智能礦山建設(shè)進(jìn)程不斷加快與礦山本質(zhì)安全要求越來(lái)越高的大背景下，爆破領(lǐng)域數(shù)字化、智能化爆破技術(shù)的研究與應(yīng)用勢(shì)在必行。宏大爆破工程集團(tuán)有限責(zé)任公司、非煤露天礦山安全智能開(kāi)采國(guó)家礦山安全監(jiān)察局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李萍豐團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了露天礦山智能無(wú)線起爆技術(shù)研究與應(yīng)用，相關(guān)成果發(fā)表在《金屬礦山》2025年第7期“礦山爆破”特色欄目。

（1）綜合采用現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的信息通信技術(shù)，與露天礦山爆破施工相結(jié)合，研制了智能無(wú)線起爆模塊、智能起爆控制器及無(wú)人機(jī)搭載的中繼器，并構(gòu)建了無(wú)線起爆控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)安全性能突出，抗干擾能力強(qiáng)，具備操作簡(jiǎn)單、數(shù)字化智能化水平高的特點(diǎn)，可有效解決單臺(tái)起爆器一次起爆電子雷管數(shù)量限制以及復(fù)雜地理環(huán)境下起爆站位置設(shè)置受限難題

（2）在廣東肇慶大排項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了無(wú)線起爆的地表空爆試驗(yàn)和臺(tái)階爆破試驗(yàn)，驗(yàn)證了無(wú)線起爆控制系統(tǒng)性能。系統(tǒng)無(wú)線雙向通信正常，節(jié)省了人工連接網(wǎng)路時(shí)間，應(yīng)用效果良好，反映出該系統(tǒng)在露天礦山應(yīng)用切實(shí)可行，本質(zhì)安全性能突出，為實(shí)現(xiàn)智能礦山全生產(chǎn)鏈場(chǎng)景建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。

???無(wú)線起爆控制系統(tǒng)架構(gòu)

智能無(wú)線起爆控制系統(tǒng)主要由智能無(wú)線起爆模塊、中繼器、智能起爆控制器、電子雷管和智能無(wú)線起爆系統(tǒng)平臺(tái)軟件等組成。

智能無(wú)線起爆控制系統(tǒng)操作流程

智能無(wú)線起爆控制系統(tǒng)組成

??智能無(wú)線起爆模塊

智能無(wú)線起爆模塊主要由供電電路、主控電路、無(wú)線通信電路、升壓電路、MBus通信控制電路和MBus驅(qū)動(dòng)電路等組成。既有穩(wěn)壓電路也有升壓電路，具備的功能為：與電子雷管、智能起爆控制器（或中繼器）雙向通信，超低壓(3.7 V)組網(wǎng)方式，為電子雷管提供起爆初始時(shí)間和起爆能量。

起爆模塊整體結(jié)構(gòu)

智能無(wú)線起爆模塊

??中繼器

中繼器控制電路主要包括電源電路、中繼主控電路、藍(lán)牙電路、無(wú)線收發(fā)電路和定位模塊。主要功能是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，信號(hào)具有放大再生的功能，從而擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸距離。在露天礦山爆破施工環(huán)節(jié)，為了更好地?cái)U(kuò)大中繼器信號(hào)覆蓋范圍，可采用無(wú)人機(jī)搭載中繼器的模式。

信號(hào)中繼器整體結(jié)構(gòu)

中繼器

??智能起爆控制器

智能起爆控制器主要包含12 V電池、充電電路、3.3 V降壓穩(wěn)壓電路、無(wú)線通信模塊、GPS模塊、藍(lán)牙通信模塊、EEPROM存儲(chǔ)、FLASH存儲(chǔ)、LCD液晶顯示、按鍵矩陣電路、開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路、蜂鳴器、指示燈、掃描槍等。其中，12 V電池給智能起爆控制器提供充足的能量，充電電路可有效保證智能起爆控制器循環(huán)使用，3.3 V穩(wěn)壓電路提供給各個(gè)模塊及LCD液晶等工作，按鍵矩陣電路用于用戶操作及參數(shù)的輸入與設(shè)置。

智能起爆控制器

智能起爆控制器主要實(shí)現(xiàn)的功能為：與手機(jī)端、中繼器或智能無(wú)線起爆模塊雙向通信、定位、存儲(chǔ)資料、與手機(jī)端APP“爆破助手”實(shí)現(xiàn)雙向資料傳輸?shù)裙δ?。其自身不具備給電子雷管起爆的功能，只是給智能無(wú)線起爆模塊發(fā)送起爆命令，消除了電子雷管因?yàn)槠鸨芰坎蛔阍斐擅づ诘陌踩[患。此外，采用的現(xiàn)場(chǎng)注冊(cè)機(jī)制保證起爆網(wǎng)絡(luò)的排他性和封閉性，有效防止黑客入侵。采用的通信方式為：智能無(wú)線起爆模塊采用2.4 G無(wú)線通信與中繼器和智能起爆控制器通信。中繼器采用2.4 G無(wú)線通信與智能無(wú)線起爆模塊通信，采用433 MHz無(wú)線LoRa與智能起爆控制器通信。

???無(wú)線起爆控制系統(tǒng)性能特征

??技術(shù)特征

i智能無(wú)線起爆模塊集成了雙向通信、讀取電子雷管信息、提供電子雷管起爆能量、實(shí)現(xiàn)電子雷管超低壓安全檢測(cè)等功能。具有良好的抗干擾能力及復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力，改變了爆破施工中導(dǎo)線傳統(tǒng)的連接方式，有效減少了因起爆能量不足引起的拒爆現(xiàn)象。

ii智能起爆控制器終端與電子雷管實(shí)現(xiàn)無(wú)線雙向通信，確保爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境下的正常通信、可靠起爆，可實(shí)現(xiàn)工作碼申請(qǐng)、授權(quán)、組網(wǎng)檢測(cè)等信息處理功能。相比于傳統(tǒng)起爆器，智能起爆控制器可靠性更高，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，起爆有效距離可達(dá)1 000 m以上。

iii應(yīng)用無(wú)人機(jī)中繼器的無(wú)線起爆模式，擴(kuò)大爆破作業(yè)規(guī)模，降低爆破作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決起爆站位置設(shè)置受限的難題，提高作業(yè)效率。

??安全性特征

i物理層。采用的LoRa技術(shù)可在20 dB噪聲環(huán)境下解調(diào)，普通設(shè)備難以檢測(cè)和干擾 LoRa信號(hào)。

ii網(wǎng)絡(luò)層。LoRa信號(hào)在本地進(jìn)行處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)受網(wǎng)絡(luò)所有者完全控制，安全可靠。

iii數(shù)據(jù)加密?；贚oRa技術(shù)的透?jìng)魈匦?，可架設(shè)獨(dú)立的安全引擎，添加硬加密芯片，并進(jìn)行深度的定制化處理，安全性得到了有效保證。

iv應(yīng)用層。LoRa在爆破網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)上具有很強(qiáng)的靈活性，可配合網(wǎng)絡(luò)層及加密算法，實(shí)現(xiàn)整個(gè)應(yīng)用層的整體安全保障。

???無(wú)線起爆控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐

在無(wú)線起爆現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段，采用一個(gè)智能無(wú)線起爆模塊連接10發(fā)電子雷管的方式，并用智能無(wú)線起爆模塊指示燈檢測(cè)出其是否有電子雷管連接。通過(guò)智能起爆控制器紅外掃描槍掃描智能無(wú)線起爆模塊上的二維碼，實(shí)現(xiàn)延時(shí)設(shè)置，生成對(duì)應(yīng)的延時(shí)列表，進(jìn)行組網(wǎng)檢查，確保所有電子雷管信息無(wú)誤。設(shè)置完畢后，人員遠(yuǎn)離炮區(qū)，確認(rèn)通信距離在可靠范圍內(nèi)，可以利用無(wú)人機(jī)搭載中繼器進(jìn)行遠(yuǎn)程起爆。

無(wú)線起爆操作流程

地表空爆試驗(yàn)是指將電子雷管埋在土中，用智能無(wú)線起爆模塊連接，進(jìn)行模擬爆破試驗(yàn)，測(cè)試智能無(wú)線起爆模塊的可靠性。在廣東肇慶大排項(xiàng)目+300 m、+315 m平臺(tái)試驗(yàn)表明，無(wú)線起爆模式下的電子雷管均起爆正常，驗(yàn)證了無(wú)線雙向通信的可靠性。

地表空爆試驗(yàn)

臺(tái)階爆破無(wú)線起爆試驗(yàn)

臺(tái)階爆破試驗(yàn)是將電子雷管插入起爆藥包安放在炮孔內(nèi)，在孔口用智能無(wú)線起爆模塊連接，測(cè)試無(wú)線起爆的可靠性。每次測(cè)試規(guī)模根據(jù)爆破孔數(shù)確定，深孔爆破每個(gè)孔需要2發(fā)電子雷管。操作過(guò)程中，不再需要將導(dǎo)線拉至爆區(qū)200 m以外，可根據(jù)實(shí)際需要在固定場(chǎng)所進(jìn)行引爆，較好地保證了安全起爆，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。

在廣東肇慶大排項(xiàng)目+300 m、+315 m平臺(tái)試驗(yàn)表明，無(wú)線起爆模式下的電子雷管起爆正常，爆破效果良好，確保了爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境下的正常通信與可靠起爆。

（a）安裝起爆模塊

（b）掃描電子雷管

（c）無(wú)人機(jī)搭載中繼器

無(wú)線起爆現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：與傳統(tǒng)的人工連接相比，無(wú)線智能起爆技術(shù)更為簡(jiǎn)單快捷，減少了進(jìn)入爆破作業(yè)區(qū)域的人數(shù)和時(shí)間。同時(shí)取消物理導(dǎo)線后，起爆站設(shè)置不再受地形制約，可以設(shè)在最有利的和較遠(yuǎn)的位置，甚至在辦公室內(nèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程起爆，使得爆破工程進(jìn)一步向本質(zhì)安全爆破作業(yè)方向邁進(jìn)

試驗(yàn)階段，僅需將智能無(wú)線起爆模塊和孔口電子雷管腳線夾相連接，智能起爆控制器便可自動(dòng)檢查無(wú)線智能起爆模塊和電子雷管的連接情況，同時(shí)按指令進(jìn)行組網(wǎng)，出現(xiàn)漏連時(shí)自動(dòng)顯示孔號(hào)，方便快速查錯(cuò)。組網(wǎng)成功后，即可在安全位置控制無(wú)人機(jī)搭載中繼器傳遞起爆指令，受中繼器發(fā)射功率大小影響，無(wú)人機(jī)搭載中繼器需要保持在爆區(qū)中心50 m以內(nèi)，通過(guò)設(shè)置起爆延遲指令時(shí)間，確保在信號(hào)穩(wěn)定的前提下，下達(dá)指令后，無(wú)人機(jī)迅速飛離爆區(qū)，撤離至安全區(qū)域。較傳統(tǒng)爆破網(wǎng)絡(luò)連接方式節(jié)省了人工聯(lián)網(wǎng)時(shí)間以及爆區(qū)向起爆站連接導(dǎo)線的時(shí)間，提高了工作效率。

作者簡(jiǎn)介

李萍豐

正高級(jí)工程師，國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家，俄羅斯工程院外籍院士

現(xiàn)任非煤露天礦山安全智能開(kāi)采國(guó)家礦山安全監(jiān)察局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，兼任中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、國(guó)家礦山安全監(jiān)察局礦山智能化建設(shè)專家委員會(huì)專家、中國(guó)爆破行業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)專家。

在爆破和采礦領(lǐng)域工作30余年，累計(jì)完成采礦、剝離巖石總量超300億t，承擔(dān)深地國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題、工業(yè)與信息化部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目以及多項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)備、能源儲(chǔ)備重大工程的施工任務(wù)。創(chuàng)建“共享爆破”礦山開(kāi)采新模式，構(gòu)建高寒露天礦山全工序智能爆破開(kāi)采示范工程，提出“透明爆破”設(shè)計(jì)與施工管理體系，成功破解礦山“盲盒爆破”世界難題，實(shí)現(xiàn)“所需塊度即所得”的爆破革命，完成了爆破作業(yè)由經(jīng)驗(yàn)粗放向透明精準(zhǔn)、人員密集向少人無(wú)人的蝶變，使作業(yè)人員減少83%~95%、人均效率提升3~25倍、巖石能耗降低25%~28%，本質(zhì)安全水平實(shí)現(xiàn)量級(jí)提升，相關(guān)成果被納入《礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)目錄》《礦山領(lǐng)域機(jī)器人典型應(yīng)用場(chǎng)景》，推動(dòng)智能爆破從理論走向工程應(yīng)用，是我國(guó)智能爆破領(lǐng)域主要開(kāi)拓者之一。

出版專著4部，發(fā)表論文35篇，授權(quán)發(fā)明專利14項(xiàng)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)；獲中國(guó)爆破行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名第1）、一等獎(jiǎng)3項(xiàng)（均排名第1），中國(guó)有色金屬協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)（排名第1/2）等行業(yè)重要獎(jiǎng)項(xiàng)16項(xiàng)。同時(shí)擔(dān)任《金屬礦山》《巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)報(bào)（英文）》等核心期刊編委。

成果閱讀

李萍豐，張兵兵，謝守冬，等.露天礦山智能無(wú)線起爆技術(shù)研究及應(yīng)用[J].金屬礦山，2025（7）：100-105.

《金屬礦山》簡(jiǎn)介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國(guó)金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國(guó)工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國(guó)科技核心期刊）、中國(guó)精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來(lái)源期刊）、中國(guó)百?gòu)?qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國(guó)核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國(guó)期刊方陣雙百期刊、國(guó)家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國(guó)化學(xué)文摘（CA）、美國(guó)劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國(guó)家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國(guó)科技信息研究所發(fā)布的《2024中國(guó)科技期刊引證報(bào)告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：余思晨

審核：王小兵

---

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)讀者僅作參考，并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對(duì)該稿件內(nèi)容有任何疑問(wèn)或質(zhì)疑，請(qǐng)立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。