物联网技术应用于建设智能基础雷管生产线

李海雄，罗卫国，颜洪章，刘文帅

（1．湖南长斧众和科技有限公司， 湖南 长沙 410012；2．湖南神斧民爆集团有限公司，湖南 长沙 410013；3．湖南长信畅中科技股份有限公司， 湖南 长沙 410205）

近年来，我国十分重视提升民爆物品生产能力和生产水平，先后颁布了《民用爆炸物品安全管理条例》、《民用爆炸物品安全生产许可实施办法》、《民用爆炸物品建设项目验收管理办法》等管理办法，发布了《民用爆炸物品行业“十二五”发展规划》。经过多年的技术改造，生产自动化水平有了较大的提高。为贯彻落实行业主管部门的要求，根据民爆物品科研、生产、销售、爆破服务一体化的发展模式，本文综合采用物联网技术、视频技术、通信技术和软件技术，在原基础雷管生产线的基础上，研发了CF－1型基础雷管自动装填生产线，建立了民爆行业动态生产监控平台，达到了生产的智能化、可视化、网络化和远程化，提高了本质安全，居国内领先水平。

1 监控系统结构组成

1．1 生产数据采集子系统

（1）退模工序雷管产量计数采集方案。前端传感设备雷管计数器对每盒雷管下线时进行计数，通过串口或者网线和电脑后台连接进行实时通信，如图1所示。

（2）打包下线工序自动扫描采集方案。通过红外扫描采集器控制自动打包机进行动作，条码准确无误时，打包机进行打包动作，红外扫描采集器将采集到的信息实时传送给电脑后台，电脑后台可以远程设置采集器的相关参数和功能。

（3）全自动雷管生产线数据采集结构方案。前端设备和后台机房通过远程连接通信，雷管计数器核心主控选用arm嵌入式控制系统。红外扫描枪选用市面上已有的多通道扫描设备，核心主控采用基于arm的嵌入控制系统，集成自动打包机，条码记录仪通过控制接口控制自动打包机的打包工作。

图1 退模工序雷管产量计数采集

（4）激光打码机数据采集方案。防爆型数据采集器通过串口和激光打码机通信，当激光打码机打刻完一模的雷管之后，会将这模的雷管数据发送到防爆型数据采集器，数据采集器再和机房服务器进行数据交互，将采集到的数据上传到机房服务器，如图2所示。

图2 激光打码机数据采集系统

1．2 环境状态数据采集子系统

环境状态数据采集系统如图3所示，利用传感器对生产工序环节进行监控。对工序超时、工序门非正常打开实时监测，及时发现非正常现象，对生产线进行自动停机操作，发出报警信号，提醒系统操作人员及时排除。同时对各种非正常操作进行数字记录，为生产管理部门提供管理和决策数据。工位监测报警是根据开发全自动生产线的液晶屏人机对话操作控制设备的接口程序实现。将前端生产线的各种控制器采集的设备工作状态汇总信息接入安全生产平台，达到信息化监管的目的。

图3 环境状态数据采集子系统

1．3 视频监控与分析子系统

视频监控子系统主要由前端的视频摄像机、视频分析模块、企业中心的视频网关、视频管理服务器等组成。

（1）视频网关，同时注册到安全监管平台及企业端管理平台，接受远程指令，实现视频资源的调度访问，并通过代理转发技术，实现在窄带宽情况下的视频共享调阅。

（2）视频分析模块。采用先进的视频智能分析技术，对关键工序岗位实现自动监控，发现异常时系统即时自动报警，从而有效提高安全生产管理的水平，最大程度地消除安全隐患。视频分析进行警戒区入侵检测、物品移动检测、生产状态情况监测，能实现倒地报警、多人报警、脱岗报警，并用视频监测与分析的基本技术进行综合行为判断。

（3）视频管理服务器，主要完成对各种用户数据的管理、配置，对前端设备提供接入，对客户端的访问提供响应。

1．4 仓库采集子系统

入库出库流程如图4、图5所示。

出入库装置设计方案为：采用无动力装置，箱子通过重力在滚轴斜坡上自然下滑完成出入库，设置2个扫描平台，入库1个出库1个，设置2个道闸，入库1个出库1个。操作时将箱子搬上平台扫描平台，扫描器自动扫描箱子数据上传到服务器，经服务器解析后允许操作则道闸打开，然后通过人工将箱子推到滚轮斜坡上，箱子通过重力自然下滑至另一端，避免了设备对电源的依赖，保证了在供电电压低的情况下能够使整个系统正常工作。

图4 入库流程

图5 出库流程

1．5 监管子系统

监管系统体系结构如图6所示。

图6 监管子系统体系结构

（1）数据层。负责存放并管理各种信息，主要是封装对数据库的访问，也是系统访问其它数据源的统一接口。用户管理和数据挖掘的应用也通过这一层来访问数据库。包括基础信息库、日志数据库、实时数据库、汇总报表库、视频信息库等。

（2）业务层。实现具体的业务功能，是系统最核心的部分，接收来自应用层的功能请求，是实现各种业务功能的逻辑实体，主要分为信息分析、信息采集、应用服务和系统管理四个部分，实现了数据的采集、标识、智能化处理、搜索、查询、分析等完整的应用功能。

（3）表现层。是用户接口部分，是用户与系统间交互信息的窗口。包括用户图形界面和与应用层之间通信的逻辑部件，以最终用户为核心，根据用户设定的工作流呈现和接受数据。

1．6 报警及组态画面显示系统

报警分工序故障报警、药斗缺药报警、暂存间无药报警、门联锁报警等。暂存间无药报警只在操作员停留间显示；药斗缺药报警只做启动下一步自动添加药程序用；所有隔爆工序的工序故障报警及门联锁报警都集中在中央控制室实时动态显示和进行停机处理，所有报警都会在监控中心的组态画面上显示实时动态，使中心操作员能即时了解故障部位和可能的原因。所有报警均可以联网上传。

1．7 语音对讲系统

系统设置有线防爆对讲电话与生产现场通信，生产现场设置扩音装置。防爆语音对讲系统主要由室内无主机扩音电话机、室内扩音转接器、室内有源音箱、防爆接线箱、无主机防爆扩音电话机及防爆扬声器组成。

2 生产线的特点

（1）数据实时共享。根据不同的数据需求选择不同的处理方式。对于生产设备、生产环境、生产工位、工序的监测数据在企业级进行存储和处理，提供企业管理考核依据；实现对仓库出入库的授权与控制，确保危爆品的授权使用；实现了对各种监测数据的实时上传，以及对违章行为的自动预警与报警。

（2）数据智能处理与统一管理。采用视频分析与行为检测技术，对一些民爆行业的“四超”行为进行智能检测。实现集中式管理与分布式部署相结合，各级监管部门可以实现对所辖区域内的各家企业的集中监管。企业集团可以对各分厂或分公司统一管理。

3 结 论

目前，国内较先进的基础雷管装填生产线大部分是半自动气动连续装填生产线，存在生产数据和视频不能实时采集和联网传送、不方便行政主管部门和行业主管部门的监督检查和统一管理、生产工房要求高、操作人员密集、自动化程度不高、安全保障程度不足、易发生人身伤害事故等缺陷。CF－1型基础雷管自动装填生产线完全符合行业技术进步的指导意见和文件要求，实现了人机隔离、自动添加药、自动在线检测、自动剔除废品、自动安全报警、自动安全连锁、可靠防止传爆的连续化生产，生产线安全可靠，工艺流畅，设计能力为双班年产5千万发，生产效率高。既能满足瞬发雷管的装填，又能满足延期系列雷管的装填，适用于新建或对旧基础雷管装填线的改造。

该生产线已成功应用于湖南神斧民爆集团有限公司下属的湖南向红机械化工有限责任公司202生产线的改造，效果良好，受到用户的一致好评。

［1］ 张国全，龚云波．民爆中包包装和装箱全自动生产线的方案设计［J］．轻工机械，2006（4）．

［2］ 曹文俊，王春乐．对国内3种典型乳化炸药生产线的比较和探讨［J］．爆破器材，2003（6）．

［3］ 杨民刚．工业炸药包装工艺设备现状及发展方向［J］．煤矿爆破，2004（2）．

［4］ 李海雄，刘宇星，等．CF－1型基础雷管自动装填生产线介绍［J］．爆破器材，2011（5）．