摘要：随着青岛市城市建设的发展，尤其是地铁线网的全面开工，民爆物品的使用范围更广、使用量更大、环节更多，公共安全风险随之提升。为更有效的防控风险，提高安全监管的信息化、现代化水平，青岛市公安局积极响应部、省级公安机关领导对爆炸物品安全管理信息化工作的要求，紧紧抓住《从严管控民用爆炸物品十条规定》这个抓手和基层基础工作三年攻坚战这个契机，从“全程化、信息化、可视化、智能化”角度出发，围绕安全监管的刚性要求，强化爆破作业本质安全，综合运用大数据、虹膜识别、智能云起爆等技术，研究开发了智能云爆破末端管控系统平台。作为全国民用爆炸物品信息管理系统的末端延伸和补充，填补了民爆物品在爆破作业现场“最后一米”的监管空白。
关键词：民爆物品；末端管控；云计算；大数据；人工智能
 
Abstract:
With the development of urban construction in Qingdao, especially the full-scale construction of the subway network, the use of civil explosives is wider, the use of more, more links, and the public safety risk is increased. In order to prevent and control risks more effectively and improve the level of informationization and modernization of safety supervision, Qingdao Public Security Bureau actively responded to the requirements of the Ministry of Public Security and the leaders of provincial public security organs for the informationization of explosive safety management, and firmly grasped the "Ten Provisions on Strictly Controlling Civil Explosives" as the grassroots and basic work for three years. From the point of view of "whole process, informationization, visualization and intellectualization", and around the rigid requirements of safety supervision, the intrinsic safety of blasting operation is strengthened. The platform of Intelligent Cloud blasting terminal control system is researched and developed by using the technologies of large data, iris recognition and Intelligent Cloud initiation. As the end extension and supplement of the national civil explosive materials information management system, it fills in the blank of the supervision of the "last meter" of civil explosive materials in the blasting operation site.
Key words: explosive materials; terminal control; cloud computing;big data; artificial intelligence;
 
1.    研发背景
多方接洽、反复研讨、不断完善，精心打造科学实用的智能平台。
长久以来，青岛市公安局一直致力于解决以“防流失、防被盗”的民用爆炸物品现场监管难题，并2012年提出了爆破作业现场视频监控并实时上传，由公安机关、企业负责人可通过电脑终端实时监控管理的理念，形成了智能云爆破末端管控系统平台的雏形。从2012年至今，青岛市局先后与3家公司进行对接，研究完善研发思路和平台功能，经历了自带主机、硬盘、摄像头的现场监控套装，行车记录仪、SD卡的简装现场监控，自主研发的领用发放手持机，智能手机、虹膜采集录入设备等硬件设备的不断升级；也经历了从简单的视频录像到爆破作业现场范围控制、时间控制、人员控制、药量控制，再到振动监测、录像实时上传、风险评估和分级预警检查等软件功能的完善和补充，最终形成了目前这个操作简单、功能完备的智能云爆破末端管控系统平台。
2.系统结构与功能
2.1系统结构
智能云民爆物品末端管控平台系统就是采用“云计算”管理平台，将公安局、各个分局、配送公司、爆破相关单位、各个爆破工地以及各级各类相关人员，通过有线或者无线与“云”相互连接。通过在管理系统终端进行相关的注册登录、信息录入、申请、批准、备案、配送、领取、使用、退库等一系列的操作，保证民爆物品末端信息管理准确、安全而高效地进行，实现民用民爆物品信息化、智能化、本质安全的监控管理。
从“云办公”来讲，就是把爆破相关单位的资质管理、涉爆人员管理、爆破项目审批、民爆物品领用退的审批等等信息，从“云”进行，从网上进行。“云爆破”就是在“云办公”系统下面的一个实际的操作系统，现场爆破操作，爆破操作的指令、标准、信息通过平台建立，并被平台控制，现场的每一步操作，都要及时接受“云办公”系统的认证和指令，只有符合相关的法律法规的才能进行，从而实现了“办公系统和操作系统的一体化”。智能云民爆物品末端管控平台系统形成了“市公安→公安分局→爆破相关单位→爆破工地”自上而下的民爆物品管理系统，通过信息采集，将公安局、各个爆破相关单位和爆破相关人员信息、民爆物品等信息进行汇总与存储。依据相关法律规程及管理要求，基于“云计算”、“大数据”技术支持，通过管理系统的“集中-分布式”运行状态，完成民爆物品的“集中式”管理模式，对民爆物品及爆破相关单位进行准确地信息匹配，保证民爆物品在末端环节流通和使用过程中安全与高效地进行。智能云民爆物品末端管控平台系统的构成图如下图1所示。

图 1  智能云民爆物品末端管控平台系统的构成图
Fig. 1 composition diagram of Intelligent Cloud terminal management platform system
智能云民爆物品末端管控平台系统按照自上而下的管理格局进行设计研发的，从市公安局、市公安分局、市公安局下属派出所、爆破相关单位（民爆物品配送单位和爆破作业单位）、爆破作业现场，按照各个层级单位的功能与职责类别不同，涉及到的软硬件配置不同，可将平台系统划分为下列5个部分，如下图2所示。

图 2  智能云民爆物品末端管控平台系统
Fig. 2 Intelligent Cloud terminal management platform system
2.系统功能
定点定时、定人定量、超限报警，充分体现公安机关的管理思路和要求。
平台依据公安机关、配送单位、爆破作业单位、爆破作业人员、监理人员等岗位职责，围绕民爆物品申请、审批、配送、领取、发放、爆破、清退、测振、全程录像等环节设计了“菜单式”操作界面，并采用生物识别技术和智能云管理技术，对19项硬性要求设定了“九不准、十不能”19个禁令动作控制点，每个操作环节如果不符合安全管理规定，系统平台将自动发布禁令，强行停止操作，实现“无缝隙、无盲区、无死角”监管，确保绝对安全。同时，要求爆破作业单位将爆破作业过程使用手机全程录像，并及时上传云端，以便公安机关和企业领导通过实时测振数据监测和远程视频监控，对民爆物品各个操作环节进行“全流程、全要素、全景化”的实时监管，大大提高安全监管效能。（附图 3 “智能云”民爆物品末端管控模式）

图 3 “智能云”民爆物品末端管控模式
Fig. 3 terminal control mode of Intelligent Cloud explosive
 
3.关键核心技术
3.1云计算技术
与阿里云深度合作，采用阿里云建立了安全可靠的云计算平台，各项录入、查询、控制、分析速度达到了秒级以上水平，满足了实时反应的需要。防止网络攻击等安全防护采取了最高级别的技术水准，系统经受住了每天数百次的网络攻击，稳定运行可靠。
大数据包括数据的采集、传输、储存、应用等方面。重要数据的采集实现了自动化、智能化，避免了人为干扰。数据采集是全方位全流程的，包括下列几个方面，一是溯源数据，就是雷管和炸药在运输、储存、使用、爆破、清退等每一个环节点上的编号、时间、地点、操作人员、视频等。二是环境数据，包括储存、运输、使用中的视频、温度、甲烷、人员以及现场安全风险评价。三是管控流程数据，包括涉爆单位、涉爆人员、审批与管控数据。四是爆破效果数据，起爆成败数据、岩性、落岩数量、块度、光爆效果等。
大数据的积累能够对人工智能的应用提供强有力支撑。人工智能技术将从数据挖掘、数据分析学习中不断提高智能控制水平。同时，科研人员将能够通过系统数据分析，提出完善管控、流程、参数的意见，以及对炸药雷管性能要求的意见等，从而促进爆破方案、管控措施、炸药雷管等的优化，促使整个行业水平的提高。
3.2虹膜识别技术
市场上广泛使用的生物识别技术主要有指纹、脸谱、静脉、虹膜、DNA等。虹膜以唯一性好，相似概率为亿万分之一；虹膜不随年龄变化而改变；技术成熟、稳定；小型化、微型化等优点，被用于民爆物品末端管控平台系统的“连锁”人员识别，杜绝的空岗、缺岗等违规行为。使用前，首先在“云”中建立相关人员虹膜数据库， 人员识别时，现场采集的数据与“云”里面数据自动比对，合格的通过，不合格的拒绝。附图4人员身份虹膜识别技术一般过程:

图 4人员身份虹膜识别技术一般过程
Fig. 4 general process of iris recognition technology for personnel identification                                                           
3.3智能云起爆技术
科技发展到今天，纯软件系统已经不能满足民爆管控新时代的需求。大数据、互联网+、物联网、智能化、区块链等都在催生着一个“无人”管控时代的到来，而这一切都需要有强力的硬件支撑。末端管控平台系统的最重要的控制硬件就是云起爆器，以及与之连接的数据采集、传输、储存、分析等智能化装备组成的一个有机的智能控制系统，替代了原来由人完成的许多工作。随着数据量的增多，以及系统技术的演进，系统将具备深度学习、自动提高等更高级的功能。云起爆器还实现了电雷管、导爆管雷管、数码雷管三种雷管智能起爆的合一，更加方便了用户的使用。云起爆器一方面具有现场数据采集、智能分析功能，另一方面，不停的把现场的每一步操作汇报给“云”，“云”自动判断是否合规合法（相当于公安局、集团公司的监管），合规合法的下达执行指令，云起爆器接到执行指令，继续下一步工作，直到爆破成功；不合规不合法的，“云”下达终止指令，此时，云起爆器终止作业，并报警。这时，需要到公安机关汇报，获得认可后，由公安机关解除终止指令，方可进行后续操作。附图5 智能云起爆一般过程:
 
 
图5 智能云起爆一般过程
Fig. 5general process of Intelligent Cloud initiation and burst
4.  系统应用情况
4.1建立制度、制定规范、操作指引，做好智能平台运行的前期保障工作。
为确保平台能够顺利运行，在平台研发阶段就建立了相应的平台运行管理制度，并针对爆破作业单位上传的视频录像制定了《爆破作业现场视频录像录制规范》，从现场交接、领用发放、人员到位、临时看管、安全警戒、装药连线、安全起爆、盲炮检查、振动检测、公告张贴、余药清退、纠纷处理等12个环节对录像内容、录制时间、保存格式等进行了规范，确保视频录像清晰可辨、细节完整、重点突出。同时，青岛市局由会同平台开发单位制作了操作手册，包括操作流程、注意事项、常见问题与解决方法等内容，指导使用人员短期内熟练操作使用平台。
4.2组织培训、反复测试、细节调整，力争将智能平台做精做细做实。
智能云爆破末端管控系统平台于2016年下半年进入测试期。为保障测试的顺利进行，青岛市局对公安机关分管民警、爆破作业单位、评估单位、监理单位、配送单位的从业人员组织了多次培训，包括操作流程、数据录入、硬件安装使用、系统应用、问题处理等多个方面，确保测试人员能够快速进入状态。同时在测试过程中，青岛市局广泛收集测试人员提出的建议和意见，及时反馈给平台研发公司进行修改调整，确保平台功能即适应公安管理又适应企业应用，既符合公安机关加强管理的要求，又符合服务企业、方便群众的理念。
4.3为确保上合组织青岛峰会的安全，防止爆炸物品丢失被盗或发生安全事故，2018年3月在青岛全面推广使用智能云平台。目前该平台已在249个项目、310个工点上应用，起爆3994次，安全起爆炸药2288吨、雷管124万枚，各项功能运行良好，达到了设计要求。
5.前景与意义
智能云爆破末端管控系统平台作为全国民用爆炸物品信息管理系统的末端延伸和补充，填补了民爆物品在爆破作业现场“最后一米”的监管空白。对实现监管智能化、爆破智能化、精细爆破智能化、对于实现民爆本质安全具有强有力的推动作用。因此具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1]   公安部，公安部关于印发《从严管控民用爆炸物品十条规定》的通知。2015.10.22
[2]   工信部安全生产司，2006年5月10日中华人民共和国国务院令第466号公布。根据2014年7月29日《国务院关于修改部分行政法规的决定》修订《民用爆炸物品安全管理条例》。2015.08.03
[3]   谢先启.《精细爆破》.华中科技大学出版社.2010
[4]   毛允德,毛俊英,刘学庆等.软件著作权.基于云管控的爆破自锁系统.2018
 
注明：该论文发表于2018年11月26至27日，由中国工程院化工、冶金与材料工程学部和中国爆破行业协会共同组织的“中国爆破智能化发展论坛”。