物聯網技術應用于建設智能基礎雷管生產線

李海雄，羅衛國，顏洪章，劉文帥

（1．湖南長斧眾和科技有限公司， 湖南 長沙 410012；2．湖南神斧民爆集團有限公司，湖南 長沙 410013；3．湖南長信暢中科技股份有限公司， 湖南 長沙 410205）

近年來，我國十分重視提升民爆物品生產能力和生產水平，先后頒布了《民用爆炸物品安全管理條例》、《民用爆炸物品安全生產許可實施辦法》、《民用爆炸物品建設項目驗收管理辦法》等管理辦法，發布了《民用爆炸物品行業“十二五”發展規劃》。經過多年的技術改造，生產自動化水平有了較大的提高。為貫徹落實行業主管部門的要求，根據民爆物品科研、生產、銷售、爆破服務一體化的發展模式，本文綜合采用物聯網技術、視頻技術、通信技術和軟件技術，在原基礎雷管生產線的基礎上，研發了CF－1型基礎雷管自動裝填生產線，建立了民爆行業動態生產監控平臺，達到了生產的智能化、可視化、網絡化和遠程化，提高了本質安全，居國內領先水平。

1 監控系統結構組成

1．1 生產數據采集子系統

（1）退模工序雷管產量計數采集方案。前端傳感設備雷管計數器對每盒雷管下線時進行計數，通過串口或者網線和電腦后臺連接進行實時通信，如圖1所示。

（2）打包下線工序自動掃描采集方案。通過紅外掃描采集器控制自動打包機進行動作，條碼準確無誤時，打包機進行打包動作，紅外掃描采集器將采集到的信息實時傳送給電腦后臺，電腦后臺可以遠程設置采集器的相關參數和功能。

（3）全自動雷管生產線數據采集結構方案。前端設備和后臺機房通過遠程連接通信，雷管計數器核心主控選用arm嵌入式控制系統。紅外掃描槍選用市面上已有的多通道掃描設備，核心主控采用基于arm的嵌入控制系統，集成自動打包機，條碼記錄儀通過控制接口控制自動打包機的打包工作。

圖1 退模工序雷管產量計數采集

（4）激光打碼機數據采集方案。防爆型數據采集器通過串口和激光打碼機通信，當激光打碼機打刻完一模的雷管之后，會將這模的雷管數據發送到防爆型數據采集器，數據采集器再和機房服務器進行數據交互，將采集到的數據上傳到機房服務器，如圖2所示。

圖2 激光打碼機數據采集系統

1．2 環境狀態數據采集子系統

環境狀態數據采集系統如圖3所示，利用傳感器對生產工序環節進行監控。對工序超時、工序門非正常打開實時監測，及時發現非正常現象，對生產線進行自動停機操作，發出報警信號，提醒系統操作人員及時排除。同時對各種非正常操作進行數字記錄，為生產管理部門提供管理和決策數據。工位監測報警是根據開發全自動生產線的液晶屏人機對話操作控制設備的接口程序實現。將前端生產線的各種控制器采集的設備工作狀態匯總信息接入安全生產平臺，達到信息化監管的目的。

圖3 環境狀態數據采集子系統

1．3 視頻監控與分析子系統

視頻監控子系統主要由前端的視頻攝像機、視頻分析模塊、企業中心的視頻網關、視頻管理服務器等組成。

（1）視頻網關，同時注冊到安全監管平臺及企業端管理平臺，接受遠程指令，實現視頻資源的調度訪問，并通過代理轉發技術，實現在窄帶寬情況下的視頻共享調閱。

（2）視頻分析模塊。采用先進的視頻智能分析技術，對關鍵工序崗位實現自動監控，發現異常時系統即時自動報警，從而有效提高安全生產管理的水平，最大程度地消除安全隱患。視頻分析進行警戒區入侵檢測、物品移動檢測、生產狀態情況監測，能實現倒地報警、多人報警、脫崗報警，并用視頻監測與分析的基本技術進行綜合行為判斷。

（3）視頻管理服務器，主要完成對各種用戶數據的管理、配置，對前端設備提供接入，對客戶端的訪問提供響應。

1．4 倉庫采集子系統

入庫出庫流程如圖4、圖5所示。

出入庫裝置設計方案為：采用無動力裝置，箱子通過重力在滾軸斜坡上自然下滑完成出入庫，設置2個掃描平臺，入庫1個出庫1個，設置2個道閘，入庫1個出庫1個。操作時將箱子搬上平臺掃描平臺，掃描器自動掃描箱子數據上傳到服務器，經服務器解析后允許操作則道閘打開，然后通過人工將箱子推到滾輪斜坡上，箱子通過重力自然下滑至另一端，避免了設備對電源的依賴，保證了在供電電壓低的情況下能夠使整個系統正常工作。

圖4 入庫流程

圖5 出庫流程

1．5 監管子系統

監管系統體系結構如圖6所示。

圖6 監管子系統體系結構

（1）數據層。負責存放并管理各種信息，主要是封裝對數據庫的訪問，也是系統訪問其它數據源的統一接口。用戶管理和數據挖掘的應用也通過這一層來訪問數據庫。包括基礎信息庫、日志數據庫、實時數據庫、匯總報表庫、視頻信息庫等。

（2）業務層。實現具體的業務功能，是系統最核心的部分，接收來自應用層的功能請求，是實現各種業務功能的邏輯實體，主要分為信息分析、信息采集、應用服務和系統管理四個部分，實現了數據的采集、標識、智能化處理、搜索、查詢、分析等完整的應用功能。

（3）表現層。是用戶接口部分，是用戶與系統間交互信息的窗口。包括用戶圖形界面和與應用層之間通信的邏輯部件，以最終用戶為核心，根據用戶設定的工作流呈現和接受數據。

1．6 報警及組態畫面顯示系統

報警分工序故障報警、藥斗缺藥報警、暫存間無藥報警、門聯鎖報警等。暫存間無藥報警只在操作員停留間顯示；藥斗缺藥報警只做啟動下一步自動添加藥程序用；所有隔爆工序的工序故障報警及門聯鎖報警都集中在中央控制室實時動態顯示和進行停機處理，所有報警都會在監控中心的組態畫面上顯示實時動態，使中心操作員能即時了解故障部位和可能的原因。所有報警均可以聯網上傳。

1．7 語音對講系統

系統設置有線防爆對講電話與生產現場通信，生產現場設置擴音裝置。防爆語音對講系統主要由室內無主機擴音電話機、室內擴音轉接器、室內有源音箱、防爆接線箱、無主機防爆擴音電話機及防爆揚聲器組成。

2 生產線的特點

（1）數據實時共享。根據不同的數據需求選擇不同的處理方式。對于生產設備、生產環境、生產工位、工序的監測數據在企業級進行存儲和處理，提供企業管理考核依據；實現對倉庫出入庫的授權與控制，確保危爆品的授權使用；實現了對各種監測數據的實時上傳，以及對違章行為的自動預警與報警。

（2）數據智能處理與統一管理。采用視頻分析與行為檢測技術，對一些民爆行業的“四超”行為進行智能檢測。實現集中式管理與分布式部署相結合，各級監管部門可以實現對所轄區域內的各家企業的集中監管。企業集團可以對各分廠或分公司統一管理。

3 結 論

目前，國內較先進的基礎雷管裝填生產線大部分是半自動氣動連續裝填生產線，存在生產數據和視頻不能實時采集和聯網傳送、不方便行政主管部門和行業主管部門的監督檢查和統一管理、生產工房要求高、操作人員密集、自動化程度不高、安全保障程度不足、易發生人身傷害事故等缺陷。CF－1型基礎雷管自動裝填生產線完全符合行業技術進步的指導意見和文件要求，實現了人機隔離、自動添加藥、自動在線檢測、自動剔除廢品、自動安全報警、自動安全連鎖、可靠防止傳爆的連續化生產，生產線安全可靠，工藝流暢，設計能力為雙班年產5千萬發，生產效率高。既能滿足瞬發雷管的裝填，又能滿足延期系列雷管的裝填，適用于新建或對舊基礎雷管裝填線的改造。

該生產線已成功應用于湖南神斧民爆集團有限公司下屬的湖南向紅機械化工有限責任公司202生產線的改造，效果良好，受到用戶的一致好評。

［1］ 張國全，龔云波．民爆中包包裝和裝箱全自動生產線的方案設計［J］．輕工機械，2006（4）．

［2］ 曹文俊，王春樂．對國內3種典型乳化炸藥生產線的比較和探討［J］．爆破器材，2003（6）．

［3］ 楊民剛．工業炸藥包裝工藝設備現狀及發展方向［J］．煤礦爆破，2004（2）．

［4］ 李海雄，劉宇星，等．CF－1型基礎雷管自動裝填生產線介紹［J］．爆破器材，2011（5）．