张英豪
【摘 要】数码电子作为行业重点发展的产品之一具有精度高、安全性能好等独特优点,但也存在成本高,操作要求高以及标准化等问题.作者通过对研制数码电子过程中遇到的问题进行了统计对比分析和探讨,并结合其在具体爆破工程中的实践,对产品设计和市场定位提出了自己的观点和建议. 【期刊名称】《煤矿爆破》
【年(卷),期】2018(000)001
【总页数】6页(P19-24)
【关键词】电子;;应用;研究
【作 者】张英豪
【作者单位】北京煋邦数码科技有限公司,北京海淀,100039
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ565+3
在民用行业“十一五”规划纲要中明确提出了指导思想与目标：坚持节约发展、清洁发展、安全发展的要求，将促进行业技术进步、安全生产、环境保护。加快优化产品结构。“十一五”期间的主要任务是优化产品结构：等材向高精度、高可靠性、高安全性、环保型方向发展，发展以导爆管、电子为代表的新型高技术产品，提高火工元件的科技含量，实现产品技术升级。同时在2010年工信部发布的关于民用爆炸物品行业技术进步的指导意见---工信部安[2010]227号指出：向安全可靠、高精度、智能型、环保型方向发展，电向导爆管方向发展。研制电子及智能起爆系统。另外，公安部和工信部先后多次召开有关电子推广和工艺技术研讨会，足见电子越来越受到大家关注。目前广泛应用的电和导爆管分别存在延期精度不高、联网复杂、使用环境受限、网络无法检测、一旦丢失或被盗后易于被非法起爆等这样或那样的缺点。数码电子将微电子的逻辑控制技术应用于民用火工品，对于提高应用效率和提高操作安全性更有特殊的意义[1]。
数码延期的研究开发始于20世纪80年代初，因其延期精度高，能很好地解决串段问题[2]等优点备受爆破工程工作者的青睐。80年代中期,电子延期产品进入民爆器材市场,但总体上还处于技术、产品的研发应用试验阶段。90年代后,该技术发展迅速。诸如:瑞典DynamitNobel公司、法国DeltaCapsInternational(DCI)公司、南非Aletch公司、日本旭化成工业公司、美国The Ensign-Bickford公司、德国DynamitNobelGmbh公司、澳大利亚(IC I)Orical公司等世界著名制造商和企业,均研制开发出了电子延期及其起爆系统。目前在市场上具有先进水平的系统主要是法国DaveyBickford公司的Daveytrionic系统、德国DynamitNobel公司的Dynatronic系统及(ICI)Orical公司的ExEx2000系统。1998年在澳大利亚用Dynatronic电子延期起爆系统进行了大型的爆破实验,1999年前后,美国在几个州用法国DaveyBickford的Dynatronic系统也进行了大量的爆破试验,均取得了很好的爆破效果和巨大的成功。2006年6月6日，长江三峡围堰爆破采用Orical公司生产的电子延期起爆系统进行了爆破。但是国内在电子延期的技术研究和产品开发方面,特别是在民用爆破领域里大多还处于研发阶段，尚未实现大规模工业化生产。目前国内已有十几家公司完成了电子的技术鉴定工作，但几乎均未实现量产，2013年全国年产17.74亿发，电子仅有30万，占总量的0.017%[3]，有关国内外电子性能对比见下表1、表2。
国内目前电子通过鉴定的十来家，大多是民爆企业和电子企业共同研发，数码电子大体结构由四部分组成：基础、电子延期体、专用脚线和封口塞。具体如图1。
国内数码电子制约推广存在的问题：
（1）数码电子占比太小不够规模、成本高。
2014年在中数码电子占比不到0.02%，2014年我国产量占比如图2。
管形母线
2016年在中数码电子占比0.17%，虽较2014年有所提高但还是份额很小。2016年我国产量占比如图3
（2）生产环节自动化程度低、安全和质量可靠性有待提高。
（3）操作复杂、技术水平要求高，组网能力低。
（4）煤矿许用电子及起爆系统尚无标准指导。
通过对北京市四个区五家爆破公司客户走访和问卷调查及国内六家民爆生产企业进行问卷调查并分类汇总，制约数码电子推广应用的因素占比统计如下表3（对集中突出的四个问题按百分制进行打分并统计汇总）
通过表3不难看出：做为使用方爆破公司更关注的是质量可靠和价格，然后是使用安全、操作便利性；民爆企业做为产品生产方则关注的重点则是生产安全，其次是质量和价格，用户体验关注度排在最后。因此，要想在民爆行业发展和推广该项产品和技术，必须解决好上述集中的四个问题，尤其是安全和质量。下面就我国数码电子存在问题的解决思路进行探讨。
安全性是首先要考虑的问题，它事关企业存亡。安全涉及使用、运输、贮存和生产多方面。[4]在产品设计研制时，我们要充分考虑了产品的使用安全性与社会安全性，以及如何与现有生产线嫁接提高自动化程度改变手工焊接方式、提高产品延期精度、产品成本严格控制使其价格能被用户接收适合中国国情、操作简单方便尽量不改变用户又能达到电子效果等等问题。设计的产品要采用多种手段和技术，确保产品处于安全受控状态，基本要满足如下性能要求。
1）要实现密码控制及密码起爆技术。每发数码电子都设有唯一身体识别码（ID码），与现有公安编码系统规定的13位编码对应并生成一个新的密码，这一密码授权后才能起爆，防止私下流通和非法起爆。每个设有自毁和防非法流通功能，一旦被非法解剖就会将内部主芯片烧毁失去起爆功能，从而防止被非法仿制。内置起爆密码，经授权后才可使用防止非法流通。
2）使用年限管理与存储记忆功能。可对使用期限进行控制，超过规定使用期限后将不能再被起爆。这样可便于公安管理部门掌控每年用量和非常时期禁止爆破作业命令的执行力，又能在很大程度上杜绝民间长期私藏伺机作案的发生。具有存储记忆功能，能滚动记录该起爆数码电子的起爆日期和时间及使用地点（通过GPS定位），使用单位不具备删除功能，记录可在上查阅，也可由管理部门通过通讯接口由电脑读出，便于管理部门的管理和追溯及涉爆案件的查处。
3）数码电子要具备抗非法起爆能力、安全排盲炮功能、精确延期功能。数码电子要具有抗交、直流电和普通发爆器的能力。自动排“盲炮”功能，表现在正常起爆后，如果新型数码延期有未爆管，就会启动自动放电电路，在安全等待时间内完成放电，可避免
因排盲炮而产生的危险，提高爆破施工的安全性。目前，国内延期药搞的好的电和导爆管也只能做到25ms等间隔，而国外爆破实践和研究表明10~15ms的段间隔爆破效果和减震作用明显，目前的电和导爆管都无法做到，只能借助数码电子。因此，数码电子可以设计任意时间间隔且精度准确，改变了传统每段25ms时间间隔且存在串段的现象，使逐孔起爆真正做到了一孔一响，在不影响爆破规模效率情况下减震成为可能。从北京理工大学杨军教授指导参与的测震结果分析来看，其效果远好于现有毫秒延期电。表4、图4为测试结果
测试的结论是: 采用10ms间隔数码度延时起爆，因采用的是逐孔起爆技术，单段最大药量减少35~50kg，与延迟时间为25ms的普通比较，减震效果显著，降震率为60.2%。
由图4可以看出，随着监测点离爆源中心越远，振动速度越小，且随着距离增大，衰减幅度越大。各点监测到的波形峰值发生时刻基本相同，波形走势趋于一致。尽管振动速度大小由于电子的使用有增有减，但总体效果有利于降震。各测点频率分布一致，主震频率较高，有利建构筑物。频率分布范围较广。
用数码电子实施爆破，由于延时准确，岩石的破碎块度较均匀，具体见图5。
相比电而言，毕竟数码电子成本高，所以设计时要考虑中国国情，要考虑控制成本和用户接受能力。国外数码每发售价100美元，这远远超出目前国内大多用户的接受能力，无市场推广前景。正是基于这方面原因，在保证安全可靠前提下严格控制成本，降低售价是电子在国内推广的重要因素之一。建议在专用起爆线、连接端子甚至电子延期体方面应该实行集约化生产，这也不失为降低成本的一个办法。目前国内在头上的工艺就有数种：刚性与柔性，沾药与滴药，焊接与插接；药剂更是五花八门：二硝基间苯二酚铅（C6H2PbN2O6）、三硝基间苯二酚铅（C6H2PbN3O9）与DDNP二硝基重氮酚（C6H2(NO2)2N2O）；镍铬合金丝更是从十几微米到几十微米不等。这些都小而散不成规模，投入也不成效益，特别是电子元器件价格更是与量成反比，量大后价格会也来很多。要是全国集中几家生产电子延期体，其它家组装就行，这样价格会下来很多。与此同时，生产设备要兼容不同厂家的芯片，以减少电子生产企业的投入。
除价格外，可靠性是制约其推广的第二大因素。目前国内大多在PCB板分切、脚线与芯片焊接、点火元件生产等方面采用手工方式，这会带来很多弊端：一则工序繁琐、效率低。
二则质量受人为因素影响，也无法保证。同时手工方式也与数码的产品先进性不匹配。研制单位应当在电子生产工艺及设备自动化方面下些功夫，为工业化生产及产品可靠性创造条件。电子及其起爆系统在设计时要充分考虑这一点；产品设计在生产时及组网检测时要保证安全，在设计上要有安全冗余度；因较普通电在引火元件方面结构复杂增加了电子延时器，这就对质量可靠提出挑战，因此生产工艺必须保证焊接可靠、检测安全、防静电击呆措施有效等等。表5为良品率统计对比表。
由表5可见，提高质量可靠性，自动化是必由之路。
为降低费用投入，要尽量立足现有生产线。有的厂家只考虑了产品性能未过多考虑以后的工业化生产，需化费大量资金重新建线，这就为以后推广应用、扩大生产设置了障碍。因为煤矿用量占到总量的40%以上，生产企业要与主管部门协调解决数码电子及其起爆系统下井系列标准问题，以便在量的方面有所突破。虽然行业已颁布了WJ9085-2015《数码电子》和国家安标中心发布了《煤矿许用数码电子安全技术要求（试行）》、《煤矿许用数码电子发爆器安全技术要求（试行）》及公安部门进行了《工业电子信息管理通则》的讨论，但目前尚未形成一套行之有效的数码管下井标准。
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