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電子控制模塊在除爆破領(lǐng)域的其他領(lǐng)域應(yīng)用
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2023-10-07

為了使電子控制模塊滿足安全性、可靠性、規(guī)模組網(wǎng)、抗強(qiáng)干擾等要求，以發(fā)行人為代表的業(yè)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)大多朝著低功耗芯片設(shè)計(jì)技術(shù)、大規(guī)模組網(wǎng)技術(shù)、精準(zhǔn)延時(shí)技術(shù)、高效通訊技術(shù)和抗干擾技術(shù)等方向發(fā)展。

上述產(chǎn)品特征和技術(shù)方向與地質(zhì)勘探、石油開(kāi)采、應(yīng)急管理與處置、新能源汽車安全系統(tǒng)等領(lǐng)域具備一定的共通性，可以延展應(yīng)用于上述領(lǐng)域，具體如下：

（1）電子控制模塊在地質(zhì)勘探領(lǐng)域的應(yīng)用

地震勘探是地質(zhì)勘探的重要方法，是指采用人工方法激發(fā)彈性波，利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過(guò)觀測(cè)和分析人工地震產(chǎn)生的地震波在地下的傳播規(guī)律，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法。地震勘探是地球物理勘探和解決油氣勘探問(wèn)題最重要、最有效的方法。地震勘探作為鉆探前勘測(cè)石油與天然氣資源的重要手段，在煤田和工程地質(zhì)勘查、區(qū)域地質(zhì)研究和地殼研究等方面，也得到廣泛應(yīng)用。

（2）電子控制模塊在石油開(kāi)采領(lǐng)域的應(yīng)用

石油射孔是油井鉆好后試油前的一道工序，電纜輸送式套管射孔是常用的一種射孔方法。它是在套管內(nèi)用電纜將射孔槍下至油井預(yù)定深度，靠射孔彈射開(kāi)目的層位的套管及水泥環(huán)，構(gòu)成地層至井筒的連通孔道，以便于采油、采氣等作業(yè)。石油射孔的特點(diǎn)是油井較深，地下深度一般為 5~6km，溫度高達(dá) 150°C~180°C，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，對(duì)設(shè)備及部件的要求較高。

目前石油射孔采用的是高溫磁電雷管單發(fā)作業(yè)，每射孔一次后均需將射孔槍提升到井口進(jìn)行下次射孔彈裝配，射孔效率和可靠性較低，從而導(dǎo)致施工周期長(zhǎng)、井控安全風(fēng)險(xiǎn)大。

為了提升射孔效率，一些石油企業(yè)研發(fā)了由電子雷管模塊分級(jí)射孔系統(tǒng)和電子雷管起爆系統(tǒng)組成的電纜傳輸分級(jí)選發(fā)安全射孔系統(tǒng)。該系統(tǒng)用電子控制模塊替代了傳統(tǒng)的射孔起爆裝置，可以通過(guò)起爆系統(tǒng)控制同一網(wǎng)絡(luò)中的特定雷管起爆，實(shí)現(xiàn)低壓起爆、提升安全性，起爆距離較長(zhǎng)、滿足油井深度要求，抗干擾性強(qiáng)、能夠在極端環(huán)境中保證信號(hào)傳輸質(zhì)量。

電子控制模塊在上述領(lǐng)域的應(yīng)用可以有效減少單井下井次數(shù)，提升電纜射孔的作業(yè)效率，保證了射孔作業(yè)的安全性與分級(jí)起爆的可靠性。

（3）電子控制模塊在應(yīng)急管理與處置領(lǐng)域的應(yīng)用

在應(yīng)急管理與處置方面，電子控制模塊正在拓展應(yīng)用于雪崩、地震等地質(zhì)災(zāi)害處理與消防滅火，具體如下：

中國(guó)是一個(gè)幅員遼闊、地形地貌多樣、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，由于地震和雪崩引起的事故屢見(jiàn)不鮮。以西藏派墨公路多雄拉埡口為例，每年 11 月至次年 6月大雪封山，時(shí)有雪崩災(zāi)害嚴(yán)重制約著道路通行安全。

如何探測(cè)雪崩危害發(fā)生，甚至人工主動(dòng)誘發(fā)雪崩提前消除潛在災(zāi)害等相關(guān)技術(shù)在國(guó)外已進(jìn)行幾十年的研究，國(guó)內(nèi)也著手開(kāi)展相關(guān)研究工作。在國(guó)家應(yīng)急部支持下，西藏自治區(qū)科技廳將“極端環(huán)境下雪崩爆破與應(yīng)急監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究”科研課題列為 2023 年重點(diǎn)研發(fā)及轉(zhuǎn)化項(xiàng)目之一，發(fā)行人正在配合課題承擔(dān)單位圍繞高寒高海拔極端環(huán)境下雪崩控制爆破技術(shù)需求，開(kāi)展雪崩爆破誘發(fā)機(jī)理應(yīng)急監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究。

高層樓宇滅火一直是消防領(lǐng)域的難題，舉高消防車在城市復(fù)雜環(huán)境下“進(jìn)不去”、“展不開(kāi)”、“夠不著”，災(zāi)情得不到及時(shí)有效控制。為此，研發(fā)出可以地面發(fā)射或無(wú)人機(jī)裝載的滅火彈不失是一種有效解決手段。滅火彈可內(nèi)置電子控制模塊，利用電子控制模塊安全、可靠、起爆時(shí)間可控、耐沖擊等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)負(fù)載環(huán)境作業(yè)條件下遠(yuǎn)距離、精準(zhǔn)引爆，從而提升救援效率和滅火效果。

（4）電子控制模塊在新能源汽車安全系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用

2022 年，我國(guó)新能源汽車銷量達(dá) 688.7 萬(wàn)輛，連續(xù) 8 年居全球第一，新能源汽車新車銷量達(dá)到汽車新車總銷量的 25.6%。隨著新能源汽車銷量快速攀升，新能源汽車的電源安全問(wèn)題愈發(fā)受到關(guān)注。目前，新能源汽車大都依賴鋰電池作為動(dòng)力來(lái)源，鋰電池一旦發(fā)生燃燒，正極材料將會(huì)在高溫之下釋放氧氣助燃，燃燒加劇，可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸。

如何在鋰電池短路初期（電流急劇增大）迅速阻斷電路回路，從而切斷鋰電池內(nèi)部自反應(yīng)鏈條阻止燃燒，是預(yù)防新能源車電池起火的一種有效手段。傳統(tǒng)的斷電保護(hù)手段為“高壓繼電器+高壓保險(xiǎn)絲（熔斷器）”的解決方案，當(dāng)電流在一定的范圍內(nèi)，繼電器可正常運(yùn)行，控制回路的通斷；只有在較高的故障電流下，熔斷器才開(kāi)始工作，通過(guò)熔斷本體來(lái)切斷回路電流。

這種方案在電流超出繼電器工作范圍但仍未達(dá)到保險(xiǎn)絲熔斷能量時(shí)，特別是伴隨著高壓保險(xiǎn)絲老化之后阻抗提高，熔斷響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)時(shí)，足以損傷繼電器等電路元件導(dǎo)致高溫起火。

在此背景下，國(guó)外一些汽車安全系統(tǒng)企業(yè)提出“點(diǎn)火式斷電安全保護(hù)開(kāi)關(guān)”，斷電安全保護(hù)開(kāi)關(guān)在接收到外部碰撞信號(hào)或是電池管理系統(tǒng) BMS 所監(jiān)測(cè)到的故障信號(hào)同時(shí)，能在千分之一秒時(shí)間之內(nèi)完成斷路作業(yè)。目前，發(fā)行人應(yīng)國(guó)內(nèi)新能源汽車高壓安全系統(tǒng)廠家要求，正在研發(fā)煙火式斷路安全保護(hù)裝置。