基于北斗的数码雷管监管系统的设计

文/龙静怡

日益严峻的反恐防暴形势为爆破器材安全管理工作提出了更高的标准与要求，而爆破器材在工程建设等民用领域的广泛应用给爆破器材的安全监管提出了严峻的挑战。近年来，从公安机关查获的涉爆案件来看，80%以上的涉案爆破器材是不法分子通过非法渠道获取的正规厂家生产的产品；只有不到20%是不法分子通过原料自制的。这表明合法爆破器材流失社会，被不法分子利用仍然是涉案爆破器材的主要来源。因此，强化合法爆破器材安全监管，减少其流失被利用的可能性，仍是防止、打击涉爆案件的重要手段。

传统化学药延期雷管起爆延时存在一定的误差，安全性能低。而且，传统雷管在遗失之后无法追踪，且不需要专用设备即可进行起爆，给公共安全带来了极大的隐患。

数码雷管能够克服上述弱点。数码雷管又称电子雷管或数码电子雷管，具有高精确性、高可靠性、高安全性的优点，具有广阔的应用前景。

本文提出了基于北斗的数码雷管监管系统的设计方案，采用密码控制、监控系统授权验证的机制，大幅提高了数码雷管的使用安全性。即使雷管和起爆器落入不法分子手中，密码被不法分子窃取，没有通过监控系统的授权验证，雷管同样无法引爆，这从根本上杜绝了雷管的非法使用，给爆破器材的安全监管工作提供了强有力的技术支撑。

1 方案设计

基于北斗的数码雷管监管系统主要包括数码雷管监管平台、数码雷管、专用起爆器、编码器等四部分。

1.1 监管平台

1.1.1 通信服务平台

通信服务平台具备网络存储、数据备份、数据保护、接收起爆器通信连接、数据传输等功能。存储雷管编号、雷管密码及其使用数据。此外，每次起爆申请时，起爆器将接入雷管网络的每发雷管的编号发送到监管平台，实时验证这些雷管是否已经使用过。

图1：专用起爆器结构图

1.1.2 业务处理平台

实现对专用起爆器上传数据格式的处理，包括地址解析、坐标纠偏等，将数据处理成前端可以展示的格式；实现对通信服务平台存储数据进行高效检索和比对，并将处理结果发送到起爆器，从而控制起爆器是否能够引爆雷管。

1.1.3 监控中心

包括拼接大屏、监控中心坐席、服务器、数据库等，通过电子地图直观展示雷管在各地的使用情况，并能够显示最新爆破点，了解雷管的使用数量、雷管编号、爆破员及企业信息等；实现对雷管使用情况的统计，包括历史爆破统计、地域爆破统计、企业爆破统计、人员爆破统计等。

1.2 数码雷管

数码雷管能够精确设置延时、安全起爆、自带密码控制，实现雷管0～16000ms的延时设置，满足高精度爆破的需求；不受杂散电流、过载电压、静电和射频等电磁辐射干扰，确保雷管的安全性；每发雷管具有唯一编号，便于对雷管的管理。

1.3 编码器

编码器用于连接雷管网络和起爆器，具有检测雷管、读取雷管编号、写入延期时间的功能。编码器起到串行总线中继器的作用，能够为200发雷管编码，延期时间以1ms为增量单位，可以从0ms增加到16000ms。编码器不能提供点燃雷管所需的能量，从而保证即使编码器出错雷管也无法起爆。

1.4 专用起爆器

专用起爆器由天线模块、射频模块、北斗模块、CDMA模块、信号与显控处理模块、电源模块、按键模块、显示模块、数码雷管编码器等组成。结构图如图1所示。

专用起爆器内部集成了北斗通信和定位功能，同时也集成了GPRS/CDMA无线发收功能，通过无线通信链路把本身的位置和时间信息发给监控网络，监控中心确认其身份合法后，对其进行使用授权，并给出下一步指令。

起爆器可同时控制数十个编码器，并通过编码器自动读取雷管网络上每个雷管的身份识别码，检查雷管网络中雷管的连接状态及工作状态。使用者也可以通过起爆器对雷管进行时延设置。

2 应用模式

使用数码雷管进行爆破作业时，专用起爆器通过其内置的北斗二号定位模块获取作业现场的精确位置信息，通过编码器读取雷管编号，连同雷管数量以及作业时间等信息发送到监管系统，监管系统验证当前作业项目、作业地点、作业时间及使用人的合法性，核实通过后发放授权到专用起爆器，使用人方可通过专用起爆器实施爆破，爆破实施后专用起爆器又会将使用数据实时上传监管系统形成使用档案，这样就实现了对数码雷管使用情况的及时掌握和精确控制。

此外，每发数码雷管中的电子智能芯片都存储了各自的特定密码，只有在专用起爆器上输入该密码，数码雷管才能起爆，不会被一般的交/直流电源、电池、传统起爆设备引爆，这种电子安全保险机制保证了即使数码雷管或起爆器丢失，不法分子也无法引爆数码雷管，有效防止了雷管的非法使用。

3 小结

基于北斗的数码雷管监管系统实现了对雷管的事前控制、事后追溯，真正实现雷管从生产、运输到最终使用过程的全生命周期管理，同时集精确延时、密码控制、专用起爆、北斗定位、区域控制等多种功能于一身，在安全性和可靠性方面大幅优于普通雷管，不仅能够带来较好的经济收益，而且也将对爆破器材安全管理工作起到积极的推动作用。

参考文献

[1]高铭,李勇,滕威.电子雷管及其起爆系统评述[J].煤炭爆破,2006(03):74.

[2]张念念,郑志琴,杨阳.数码电子雷管及其起爆系统的安全性能分析[J].河南科学,2012(12).

[3]吴新霞,赵根等.数码雷管起爆系统及雷管性能测试[J].爆破,2006(12).

[4]庞志锋,王晓静等.一种电子雷管的应用研究[J].河北工业科技,2014.

[5]赵晓龙,陈谦.自主芯片的电子雷管起爆系统国产化替代[J].中国集成电路,2016.