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摘要：爆破工程中對施工區(qū)域內(nèi)已安裝的爆破器材需要進行嚴(yán)格的安全監(jiān)管，尤其是防丟管理。對于施工范圍大、點位分散的爆破工程，目前難以高效地監(jiān)管爆破器材，大多采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)管手段，成本較高。為了解決爆破器材安全監(jiān)管難題，采用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，通過軟硬件集成開發(fā)方式，設(shè)計了一套民爆物品防丟安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含防丟設(shè)備裝置和軟件平臺，爆破器材被移動時防丟設(shè)備通過2G網(wǎng)絡(luò)向軟件平臺發(fā)出報警信號，軟件平臺將報警事件進行實時展示。該系統(tǒng)實現(xiàn)了民爆物品的智能化監(jiān)管，可顯著提升安全管理水平。

關(guān)鍵詞：爆破安全管理；物聯(lián)網(wǎng)；互聯(lián)網(wǎng)；防丟系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)；可視化

0引言

爆破工程具有瞬時性、不可逆轉(zhuǎn)性、破壞性大等特點，需要更為嚴(yán)格的安全管理措施。我國各級管理部門十分重視民爆物品和爆破現(xiàn)場的安全管理，先后出臺了一系列的法律、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1-3]，但是在工程實踐中各類安全事故仍然時有發(fā)生，主要原因就是各類管理規(guī)章制度的執(zhí)行過程中缺少有效的監(jiān)管手段，使制度的效果大打折扣。科學(xué)技術(shù)的進步以及移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促使諸多行業(yè)進入信息化的快速發(fā)展軌道，爆破安全管理工作也需要借助先進技術(shù)，實現(xiàn)智慧化轉(zhuǎn)型。在該領(lǐng)域，已有專家學(xué)者進行了研究探索，葉磊等[4]從爆破項目管理、工業(yè)電子雷管方面提出了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合思路。劉忠民等[5]利用現(xiàn)代“互聯(lián)網(wǎng)+”科技手段設(shè)計現(xiàn)場作業(yè)安全管理平臺，保存施工現(xiàn)場的爆破器材領(lǐng)用記錄、人員到場記錄和關(guān)鍵施工節(jié)點的視頻，有效地監(jiān)督爆破作業(yè)人員遵章守紀(jì)，確保爆炸物品運輸、儲存、使用各環(huán)節(jié)的安全。蒙云琪等[6]利用視頻監(jiān)控技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成了一套便攜式遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有效提升了安全監(jiān)理工作的覆蓋面。付軍等[7]針對露天礦山爆破作業(yè)區(qū)域監(jiān)控方式單一、人工投入大的問題，提出采用無線紅外監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)信息化遠程監(jiān)控。陳海峰等[8]采用阻容濾波網(wǎng)絡(luò)、防差錯設(shè)計等手段設(shè)計了一種具備數(shù)字控制功能的引信起爆控制電路，具有較高的起爆安全性。劉慶等[9]設(shè)計出包括無線遙控器、電子起爆器及配套電容式擊發(fā)針的遙控導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，極大地增強了起爆的安全性。遲洪鵬等[10]系統(tǒng)地研究和分析了地下和地表起爆控制單元的軟硬件、起爆控制流程、地下與地表起爆控制端的通信實現(xiàn)方式、遠程無線起爆網(wǎng)絡(luò)安全加密技術(shù)以及系統(tǒng)安全性設(shè)計等，在保障安全的前提下實現(xiàn)了地下遠程遙控起爆。綜上可見，在利用移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)提升爆破安全管理工作水平領(lǐng)域，目前的研究著重于對施工現(xiàn)場、施工人員、施工工藝的監(jiān)管和起爆設(shè)備的技術(shù)升級方面，已取得了顯著成效。但是爆破行業(yè)安全管理涉及民爆物品的貯存、運輸、使用等環(huán)節(jié)，是一項復(fù)雜而嚴(yán)謹?shù)南到y(tǒng)工程，民爆物品安裝后起爆前的防丟監(jiān)管也是一項不可忽視的工作。雖然通過傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控可以起到防止物品丟失的作用，但是對于作業(yè)區(qū)域面積大、爆破點位分散的爆破工程，以及野外環(huán)境視頻監(jiān)控難以安裝等場景，目前還缺乏先進的監(jiān)管手段。因此，有必要研究新的民爆物品防丟技術(shù)。本文運用物聯(lián)網(wǎng)、GIS（地理信息系統(tǒng)）、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，設(shè)計了一套基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的物品防丟安全管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)物品智能化監(jiān)管。

1系統(tǒng)原理

防丟安全管理系統(tǒng)集成了防丟設(shè)備裝置和軟件平臺，防丟設(shè)備裝置需要與爆破器材捆綁安裝在鉆孔內(nèi)。爆破工程中爆破點位數(shù)量大，爆破器材的安裝需要較長的施工時間。在施工期間，防丟安全管理系統(tǒng)對已安裝的爆破器材進行持續(xù)監(jiān)測，器材被移動時防丟設(shè)備會向軟件平臺發(fā)出報警信號，軟件平臺將報警事件進行實時顯示，管理人員可以第一時間進行處置。通過該系統(tǒng)，即可實現(xiàn)對大量爆破點位已安裝器材的智能化防丟監(jiān)管。

2系統(tǒng)組成

2.1防丟設(shè)備裝置

防丟設(shè)備裝置采用STC89C52單片機進行控制，主要包括主控模塊、電源及管理模塊、移動檢測模塊、2G通信模塊。

（1）主控模塊

主控模塊采用STM32F103，STM32系列處理器具有較高的實時性能、杰出的功耗控制、獨特的外設(shè)等優(yōu)點，能最大程度地集成整合，易于開發(fā)，可使產(chǎn)品快速進入市場。

（2）電源及管理模塊

鋰電池的轉(zhuǎn)化效率較高、性能穩(wěn)定、發(fā)熱現(xiàn)象少，這些優(yōu)點促使其被廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備上。本文設(shè)計用兩節(jié)3.7V鋰電池進行供電，鋰電池通過輸出電壓校正技術(shù)穩(wěn)定輸出5V電壓。根據(jù)預(yù)設(shè)的休眠周期，電源管理模塊使設(shè)備周期性地喚醒和休眠。

（3）移動檢測模塊

移動檢測模塊設(shè)計有多方向的滾珠開關(guān)，模塊內(nèi)置電子陀螺儀，設(shè)備被移動時觸發(fā)滾珠開關(guān)，模塊獲取陀螺儀的運動參數(shù)，超出預(yù)設(shè)的閾值時設(shè)備進入報警狀態(tài)。

（4）2G通信模塊

2G通信模塊支持HTTP、HTTPS等協(xié)議，利用模塊上SIM卡的GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能進行底層數(shù)據(jù)的傳輸，并將數(shù)據(jù)傳輸至云端服務(wù)器進行解析。

2.2軟件平臺

軟件平臺由4部分組成：數(shù)據(jù)服務(wù)中心、實時監(jiān)測可視化子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、外業(yè)處置終端。

（1）數(shù)據(jù)服務(wù)中心

數(shù)據(jù)服務(wù)中心基于.net平臺，通過Socket通信技術(shù)進行開發(fā)。功能包括：提供與設(shè)備通信能力，可接收、解析設(shè)備數(shù)據(jù)，也可對設(shè)備發(fā)送指令；對設(shè)備數(shù)據(jù)進行存儲；為設(shè)備監(jiān)測可視化子系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)中心主要工作流程如圖1所示。

（2）設(shè)備監(jiān)測可視化子系統(tǒng)

設(shè)備監(jiān)測可視化子系統(tǒng)基于Vue.js框架開發(fā)，同時集成高德地圖API。功能包括：對所有設(shè)備的點位通過地圖形式進行展示，使用不同的符號對設(shè)備喚醒、休眠、報警、故障等狀態(tài)進行區(qū)分展示；接收設(shè)備實時數(shù)據(jù)進行展示；展示設(shè)備移動報警列表、電壓報警列表、故障列表。

（3）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)為B/S架構(gòu)；服務(wù)端基于APS.NET、WebAPI框架，使用.net平臺C#語言開發(fā)；前端基于Vue.js框架，使用HTML、JavaScript、CSS開發(fā)。功能包括：對施工項目進行查詢、添加等管理；對移動檢測設(shè)備進行添加、修改、刪除、批量導(dǎo)入、校準(zhǔn)等管理；對設(shè)備安裝照片、視頻等文件進行查詢、預(yù)覽、下載等管理。

（4）外業(yè)終端（安卓APP）

APP采用基于H5和JS的混合開發(fā)跨端編譯技術(shù)進行開發(fā)。功能包括：展示報警設(shè)備列表，并在地圖上展示報警點位，與列表信息對應(yīng)，可導(dǎo)航到報警設(shè)備點位；采集設(shè)備安裝點位坐標(biāo)，同時可采集現(xiàn)場安裝照片或視頻。

3結(jié)語

本文綜合運用單片機開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，設(shè)計集成了一套防丟安全管理系統(tǒng)，研究了防丟設(shè)備裝置的模塊構(gòu)成和軟件平臺的功能設(shè)計。應(yīng)用該系統(tǒng)后，爆破施工單位可實時監(jiān)管分散在施工范圍內(nèi)的海量爆破器材，能夠顯著提升安全管理水平。

作者：郭杰凱 單位：山東中基地理信息科技有限公司