防丟系統在民爆物品安全管理的應用

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摘要：爆破工程中對施工區域內已安裝的爆破器材需要進行嚴格的安全監管，尤其是防丟管理。對于施工范圍大、點位分散的爆破工程，目前難以高效地監管爆破器材，大多采用傳統的人工監管手段，成本較高。為了解決爆破器材安全監管難題，采用物聯網、移動互聯網、地理信息系統等技術，通過軟硬件集成開發方式，設計了一套民爆物品防丟安全管理系統。該系統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網絡向軟件平臺發出報警信號，軟件平臺將報警事件進行實時展示。該系統實現了民爆物品的智能化監管，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；地理信息系統；可視化

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、法規和行業標準[1-3]，但是在工程實踐中各類安全事故仍然時有發生，主要原因就是各類管理規章制度的執行過程中缺少有效的監管手段，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，促使諸多行業進入信息化的快速發展軌道，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點的視頻，有效地監督爆破作業人員遵章守紀，確保爆炸物品運輸、儲存、使用各環節的安全。蒙云琪等[6]利用視頻監控技術和互聯網技術集成了一套便攜式遠程視頻監控系統，有效提升了安全監理工作的覆蓋面。付軍等[7]針對露天礦山爆破作業區域監控方式單一、人工投入大的問題，提出采用無線紅外監控系統來實現信息化遠程監控。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針的遙控導爆管起爆系統，極大地增強了起爆的安全性。遲洪鵬等[10]系統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。但是爆破行業安全管理涉及民爆物品的貯存、運輸、使用等環節，是一項復雜而嚴謹的系統工程，民爆物品安裝后起爆前的防丟監管也是一項不可忽視的工作。雖然通過傳統的視頻監控可以起到防止物品丟失的作用，但是對于作業區域面積大、爆破點位分散的爆破工程，以及野外環境視頻監控難以安裝等場景，目前還缺乏先進的監管手段。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）、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，可實現物品智能化監管。

1系統原理

防丟安全管理系統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，防丟安全管理系統對已安裝的爆破器材進行持續監測，器材被移動時防丟設備會向軟件平臺發出報警信號，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，即可實現對大量爆破點位已安裝器材的智能化防丟監管。

2系統組成

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、獨特的外設等優點，能最大程度地集成整合，易于開發，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、性能穩定、發熱現象少，這些優點促使其被廣泛應用于便攜式設備上。本文設計用兩節3.7V鋰電池進行供電，鋰電池通過輸出電壓校正技術穩定輸出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。（4）2G通信模塊2G通信模塊支持HTTP、HTTPS等協議，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、實時監測可視化子系統、數據管理子系統、外業處置終端。（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。功能包括：提供與設備通信能力，可接收、解析設備數據，也可對設備發送指令；對設備數據進行存儲；為設備監測可視化子系統提供實時數據服務。數據服務中心主要工作流程如圖1所示。圖1數據服務中心工作流程（2）設備監測可視化子系統設備監測可視化子系統基于Vue.js框架開發，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、故障等狀態進行區分展示；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）數據管理子系統數據管理子系統為B/S架構；服務端基于APS.NET、WebAPI框架，使用.net平臺C#語言開發；前端基于Vue.js框架，使用HTML、JavaScript、CSS開發。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）外業終端（安卓APP）APP采用基于H5和JS的混合開發跨端編譯技術進行開發。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、物聯網、移動互聯網、地理信息系統等技術，設計集成了一套防丟安全管理系統，研究了防丟設備裝置的模塊構成和軟件平臺的功能設計。應用該系統后，爆破施工單位可實時監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。

參考文獻

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[2]中華人民共和國公安部.爆破作業項目管理要求：GA991-2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[3]王君霞，郝亞飛，保天才，等.露天煤礦火區爆破安全作業技術[J].工程爆破，2021，21（1）：116-120.

[4]葉磊，汪澤.互聯網與爆破安全管理融合技術研究[J].工程爆破，2021，27（2）：130-134.

[5]劉忠民，徐靖宇.隧道爆破工程中的爆炸物品安全管控[J].工程爆破，2018，24（3）：86-90.

[6]蒙云琪，吳劍鋒，張兆龍，等.爆破工程現場監理視頻監控系統的應用[J].爆破，2017，34（2）：148-151.

[7]付軍，劉慶，郝亞飛，等.無線紅外監控系統在露天礦山爆破現場的應用[J].工程爆破，2019，25（6）：76-79.

[8]陳海峰，聶偉榮.基于STM32的引信多用途起爆電路設計[J].火力與指揮控制，2018，43（4）：148-151.

[9]劉慶，周桂松，杜華善，等.遙控導爆管起爆系統的設計與應用[J].爆破器材，2019，48（3）：44-48.

[10]遲洪鵬，范純超，田惺哲，等.基于無線網絡的地下遠程遙控起爆系統研究[J].工程爆破，2021，27（2）：120-124.

作者：郭杰凱 單位：山東中基地理信息科技有限公司