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摘要：爆破工程中對施工區(qū)域內已安裝的爆破器材需要進行嚴格的安全監(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，采用物聯網、移動互聯網、地理信息系統(tǒng)等技術，通過軟硬件集成開發(fā)方式，設計了一套民爆物品防丟安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含防丟設備裝置和軟件平臺，爆破器材被移動時防丟設備通過2G網絡向軟件平臺發(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)實現了民爆物品的智能化監(jiān)管，可顯著提升安全管理水平。

關鍵詞：爆破安全管理；物聯網；互聯網；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、不可逆轉性、破壞性大等特點，需要更為嚴格的安全管理措施。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)標準[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。科學技術的進步以及移動互聯網、物聯網等技術的廣泛應用，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，實現智慧化轉型。在該領域，已有專家學者進行了研究探索，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網技術融合思路。劉忠民等[5]利用現代“互聯網+”科技手段設計現場作業(yè)安全管理平臺，保存施工現場的爆破器材領用記錄、人員到場記錄和關鍵施工節(jié)點的視頻，有效地監(jiān)督爆破作業(yè)人員遵章守紀，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)控技術和互聯網技術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)來實現信息化遠程監(jiān)控。陳海峰等[8]采用阻容濾波網絡、防差錯設計等手段設計了一種具備數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方式、遠程無線起爆網絡安全加密技術以及系統(tǒng)安全性設計等，在保障安全的前提下實現了地下遠程遙控起爆。綜上可見，在利用移動互聯網等技術提升爆破安全管理工作水平領域，目前的研究著重于對施工現場、施工人員、施工工藝的監(jiān)管和起爆設備的技術升級方面，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)，是一項復雜而嚴謹的系統(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。本文運用物聯網、GIS（地理信息系統(tǒng)）、移動互聯網等技術，設計了一套基于物聯網設備的物品防丟安全管理系統(tǒng)，可實現物品智能化監(jiān)管。

1系統(tǒng)原理

防丟安全管理系統(tǒng)集成了防丟設備裝置和軟件平臺，防丟設備裝置需要與爆破器材捆綁安裝在鉆孔內。爆破工程中爆破點位數量大，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防丟設備裝置

防丟設備裝置采用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、獨特的外設等優(yōu)點，能最大程度地集成整合，易于開發(fā)，可使產品快速進入市場。

（2）電源及管理模塊

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

（3）移動檢測模塊

移動檢測模塊設計有多方向的滾珠開關，模塊內置電子陀螺儀，設備被移動時觸發(fā)滾珠開關，模塊獲取陀螺儀的運動參數，超出預設的閾值時設備進入報警狀態(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數據傳輸功能進行底層數據的傳輸，并將數據傳輸至云端服務器進行解析。

2.2軟件平臺

軟件平臺由4部分組成：數據服務中心、實時監(jiān)測可視化子系統(tǒng)、數據管理子系統(tǒng)、外業(yè)處置終端。

（1）數據服務中心

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

（2）設備監(jiān)測可視化子系統(tǒng)

設備監(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：對所有設備的點位通過地圖形式進行展示，使用不同的符號對設備喚醒、休眠、報警、故障等狀態(tài)進行區(qū)分展示；接收設備實時數據進行展示；展示設備移動報警列表、電壓報警列表、故障列表。

（3）數據管理子系統(tǒng)

數據管理子系統(tǒng)為B/S架構；服務端基于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；對移動檢測設備進行添加、修改、刪除、批量導入、校準等管理；對設備安裝照片、視頻等文件進行查詢、預覽、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)跨端編譯技術進行開發(fā)。功能包括：展示報警設備列表，并在地圖上展示報警點位，與列表信息對應，可導航到報警設備點位；采集設備安裝點位坐標，同時可采集現場安裝照片或視頻。

3結語

本文綜合運用單片機開發(fā)、物聯網、移動互聯網、地理信息系統(tǒng)等技術，設計集成了一套防丟安全管理系統(tǒng)，研究了防丟設備裝置的模塊構成和軟件平臺的功能設計。應用該系統(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