摘要：爆破工程中对施工区域内已安装的爆破器材需要进行严格的安全监管，尤其是防丢管理。对于施工范围大、点位分散的爆破工程，目前难以高效地监管爆破器材，大多采用传统的人工监管手段，成本较高。为了解决爆破器材安全监管难题，采用物联网、移动互联网、地理信息系统等技术，通过软硬件集成开发方式，设计了一套民爆物品防丢安全管理系统。该系统包含防丢设备装置和软件平台，爆破器材被移动时防丢设备通过2G网络向软件平台发出报警信号，软件平台将报警事件进行实时展示。该系统实现了民爆物品的智能化监管，可显著提升安全管理水平。
关键词：爆破安全管理；物联网；互联网；防丢系统；地理信息系统；可视化
0引言
爆破工程具有瞬时性、不可逆转性、破坏性大等特点，需要更为严格的安全管理措施。我国各级管理部门十分重视民爆物品和爆破现场的安全管理，先后出台了一系列的法律、法规和行业标准[1-3]，但是在工程实践中各类安全事故仍然时有发生，主要原因就是各类管理规章制度的执行过程中缺少有效的监管手段，使制度的效果大打折扣。科学技术的进步以及移动互联网、物联网等技术的广泛应用，促使诸多行业进入信息化的快速发展轨道，爆破安全管理工作也需要借助先进技术，实现智慧化转型。在该领域，已有专家学者进行了研究探索，叶磊等[4]从爆破项目管理、工业电子雷管方面提出了互联网技术融合思路。刘忠民等[5]利用现代“互联网+”科技手段设计现场作业安全管理平台，保存施工现场的爆破器材领用记录、人员到场记录和关键施工节点的视频，有效地监督爆破作业人员遵章守纪，确保爆炸物品运输、储存、使用各环节的安全。蒙云琪等[6]利用视频监控技术和互联网技术集成了一套便携式远程视频监控系统，有效提升了安全监理工作的覆盖面。付军等[7]针对露天矿山爆破作业区域监控方式单一、人工投入大的问题，提出采用无线红外监控系统来实现信息化远程监控。陈海峰等[8]采用阻容滤波网络、防差错设计等手段设计了一种具备数字控制功能的引信起爆控制电路，具有较高的起爆安全性。刘庆等[9]设计出包括无线遥控器、电子起爆器及配套电容式击发针的遥控导爆管起爆系统，极大地增强了起爆的安全性。迟洪鹏等[10]系统地研究和分析了地下和地表起爆控制单元的软硬件、起爆控制流程、地下与地表起爆控制端的通信实现方式、远程无线起爆网络安全加密技术以及系统安全性设计等，在保障安全的前提下实现了地下远程遥控起爆。综上可见，在利用移动互联网等技术提升爆破安全管理工作水平领域，目前的研究着重于对施工现场、施工人员、施工工艺的监管和起爆设备的技术升级方面，已取得了显著成效。但是爆破行业安全管理涉及民爆物品的贮存、运输、使用等环节，是一项复杂而严谨的系统工程，民爆物品安装后起爆前的防丢监管也是一项不可忽视的工作。虽然通过传统的视频监控可以起到防止物品丢失的作用，但是对于作业区域面积大、爆破点位分散的爆破工程，以及野外环境视频监控难以安装等场景，目前还缺乏先进的监管手段。因此，有必要研究新的民爆物品防丢技术。本文运用物联网、GIS（地理信息系统）、移动互联网等技术，设计了一套基于物联网设备的物品防丢安全管理系统，可实现物品智能化监管。
1系统原理
防丢安全管理系统集成了防丢设备装置和软件平台，防丢设备装置需要与爆破器材捆绑安装在钻孔内。爆破工程中爆破点位数量大，爆破器材的安装需要较长的施工时间。在施工期间，防丢安全管理系统对已安装的爆破器材进行持续监测，器材被移动时防丢设备会向软件平台发出报警信号，软件平台将报警事件进行实时显示，管理人员可以第一时间进行处置。通过该系统，即可实现对大量爆破点位已安装器材的智能化防丢监管。
2系统组成
2.1防丢设备装置
防丢设备装置采用STC89C52单片机进行控制，主要包括主控模块、电源及管理模块、移动检测模块、2G通信模块。
（1）主控模块
主控模块采用STM32F103，STM32系列处理器具有较高的实时性能、杰出的功耗控制、独特的外设等优点，能最大程度地集成整合，易于开发，可使产品快速进入市场。
（2）电源及管理模块
锂电池的转化效率较高、性能稳定、发热现象少，这些优点促使其被广泛应用于便携式设备上。本文设计用两节3.7V锂电池进行供电，锂电池通过输出电压校正技术稳定输出5V电压。根据预设的休眠周期，电源管理模块使设备周期性地唤醒和休眠。
（3）移动检测模块
移动检测模块设计有多方向的滚珠开关，模块内置电子陀螺仪，设备被移动时触发滚珠开关，模块获取陀螺仪的运动参数，超出预设的阈值时设备进入报警状态。
（4）2G通信模块
2G通信模块支持HTTP、HTTPS等协议，利用模块上SIM卡的GPRS数据传输功能进行底层数据的传输，并将数据传输至云端服务器进行解析。
2.2软件平台
软件平台由4部分组成：数据服务中心、实时监测可视化子系统、数据管理子系统、外业处置终端。
（1）数据服务中心
数据服务中心基于.net平台，通过Socket通信技术进行开发。功能包括：提供与设备通信能力，可接收、解析设备数据，也可对设备发送指令；对设备数据进行存储；为设备监测可视化子系统提供实时数据服务。数据服务中心主要工作流程如图1所示。
（2）设备监测可视化子系统
设备监测可视化子系统基于Vue.js框架开发，同时集成高德地图API。功能包括：对所有设备的点位通过地图形式进行展示，使用不同的符号对设备唤醒、休眠、报警、故障等状态进行区分展示；接收设备实时数据进行展示；展示设备移动报警列表、电压报警列表、故障列表。
（3）数据管理子系统
数据管理子系统为B/S架构；服务端基于APS.NET、WebAPI框架，使用.net平台C#语言开发；前端基于Vue.js框架，使用HTML、JavaScript、CSS开发。功能包括：对施工项目进行查询、添加等管理；对移动检测设备进行添加、修改、删除、批量导入、校准等管理；对设备安装照片、视频等文件进行查询、预览、下载等管理。
（4）外业终端（安卓APP）
APP采用基于H5和JS的混合开发跨端编译技术进行开发。功能包括：展示报警设备列表，并在地图上展示报警点位，与列表信息对应，可导航到报警设备点位；采集设备安装点位坐标，同时可采集现场安装照片或视频。
3结语
本文综合运用单片机开发、物联网、移动互联网、地理信息系统等技术，设计集成了一套防丢安全管理系统，研究了防丢设备装置的模块构成和软件平台的功能设计。应用该系统后，爆破施工单位可实时监管分散在施工范围内的海量爆破器材，能够显著提升安全管理水平。
作者：郭杰凯 单位：山东中基地理信息科技有限公司
