爆破解決方案公司Davey Bickford Enaex在法國研究中心CEA Leti的幫助下，開發了一種無線雙向通信系統，用于遠程控制礦井中的電子雷管。這套解決方案利用了專有的有源射頻協議，使爆破控制器能夠在觸發每個爆破裝置之前與數千個雷管進行通信。

該方案的開發目的是為了取消采礦現場地面布線的需要，并通過無線方式實現從安全的單一位置對多個電子雷管的雙向控制，從而降低爆破過程的風險，提高效率。Davey Bickford公司的產品營銷經理艾默里克·德努埃爾（Aymeric Denuelle）說，將無線技術集成到其爆破系統中一直是公司發展策略的核心，“始終提供更安全的解決方案，使我們的客戶能夠從遠程發射點觸發更多的爆破作業”。

這兩家公司開發的系統包括安裝在電子雷管中的Davey Bickford無線電模塊，以及一個爆破控制器，該控制器向每個單獨的雷管發送指令，并要求每個裝置在引爆前作出適當反應。這套系統可以傳輸數公里，使其能夠適應數字爆破系統與露天礦區實際爆破點之間相對較長的距離。

爆破作業歷來對采礦環境構成威脅。采礦公司員工會在開始爆破前手動檢查爆破條件并確保周邊環境的安全，這一過程被稱為“起爆排查”。排查時間有限，若發生人為錯誤也會有風險。此外，一旦開始清理爆破后產生的渣土堆，負責爆破的工作人員必須避免可能引發的失火。但主要問題是，工作人員無法確定是否有雷管未能引爆。

上世紀90年代末，一些爆破產品主要供應商率先推出了新一代雷管，里面裝有電子元件。電子芯片使這些裝置能夠在爆破前后與發射人員通信，直到爆破觸發前的最后時刻。德努埃爾說，這為連接所有雷管和爆破機的電線實現了基本的安全功能，但這也是該系統的一個致命弱點，在實施復雜性和網絡漏電方面。

Davey Bickford公司為地表和地下采礦、采石、建筑和勘探應用提供各種爆破系統，服務于歐洲、亞洲、澳大利亞、新西蘭以及北美洲、南美洲和中美洲。在與法國CEA-Leti會面時，該公司試圖為客戶開發一種解決方案，在爆破發生前為雷管提供無線雙向通信。所有雷管直到最后一刻都保持正常工作，等待“起爆”指令。最終的解決方案被稱為DaveyTronic Edge。

CEA Leti位于法國格勒諾布爾，是一家專注于電子和信息技術的研究機構，為無線解決方案提供微電子方面的應用研究，例如紡織品制造商生產的RFID紗線用于服裝零售業以及某些不適合粘貼標簽的工業領域，法國手球隊訓練時使用的可穿戴RFID傳感器等。

2014年，CEA Leti實驗室首次與Davey Bickford進行了對話。實驗室業務開發經理杰羅姆（Swan Gerome）說：“這次對話的主題是拆除控制單元和雷管之間的電線。”他指出，雖然電子雷管并不新鮮，但用于計時的無線連接是最近才有的創新。

杰羅姆回憶說，“當我們準備開發時，發現無線系統很少。”那些正在使用的系統也是單向的，換句話說，引爆信號可以發送到雷管，但無法接收到雷管的任何響應。

CEA Leti智能對象通信實驗室負責人文森特？伯格（Vincent Berg）表示，公司在新的無線系統上有兩個目標。其一是提高引爆過程的效率，他指出礦場的重點是采礦，而不是引爆。“在這個行業，時間就是金錢。礦區需要花費更多的時間來采礦，而不是進行爆破。”

其二是雙向通信。“為了正確控制引爆，用戶需要有關雷管狀態的反饋，需要非常精確地對引爆進行計時和協調，這樣沖擊波才能同步。”該系統開發工作始于2017年。

在新系統中，無線雷管有一個內置的圓柱形裝置，包括LoRa無線電和基于LPWAN協議的天線。該模塊可以接收在指定時間內引爆的指令，但在真正引爆之前，需要監控雷管的狀態。例如，如果雷管未能正確響應，操作人員可以取消爆破并更換不工作或不穩定的裝置。每個電池供電的雷管中的裝置都有自己獨特的標識，它在雷管和爆破控制器之間發送和接收數據，距離可長達幾公里。

控制器有兩種模式，一種用于編程，另一種用于爆破。要設置起爆時，用戶可以訪問編程模式，為每個雷管選擇爆破參數。然后，該裝置收到每個雷管的回應，確認其指令。一旦確認每個雷管都做出了適當的反應，用戶就可以切換到爆破模式進行爆破。

雷管在爆破后會化為粉末，因此當雷管在引爆后再被詢問時，雷管不應作出回應。杰羅姆說，該解決方案利用了基于LoRa的專有協議，而CEA Leti設計的天線使用專有協議，以符合戶外采礦環境特有的規范。

在開發解決方案時，研究團隊考慮了許多無線網絡協議，但受到采礦業要求的限制。他們需要一個長期的方案，并希望專注于一個雙向的選擇。他們還要求傳輸速度要快，因為在發送持久觸發器時，每個雷管都要有相同的爆破起始時間基準，這一點至關重要。爆破指令數據全部在控制器設備上管理，不保存。

2019年12月，該系統在智利安托法加斯塔地區的采礦場成功演示，涉及約200枚雷管。隨后爆破公司和法國實驗室簽署無線爆破系統的聯合協議，將繼續進行進一步的開發，并計劃將該技術商業化。正在開發的工作將在法國半導體器件和通信技術研發財團IRT Nanoelec的協助下進行。

德努埃爾說：“這個解決方案致力于使采礦人性化，并為客戶提供更好的安全和更高的效率。”這項技術減輕了員工的作業負擔，確保了爆破作業按時進行，出錯率低，同時保持了雙向通信，符合安全標準。“拆除表面電線和非接觸定時有助于雷管的部署，同時故障排除變得更容易，爆破規模不再受所需電線數量等電氣因素的限制。”
責編AJX