馬 悅，周 雪，段迎娟

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 機電與信息工程學(xué)院，北京 100083)

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基于安卓的移動式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究

馬 悅，周 雪，段迎娟

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 機電與信息工程學(xué)院，北京 100083)

基于Android設(shè)計了一種移動式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，使得井下工作人員通過移動終端，能夠與地面數(shù)據(jù)中心實時聯(lián)系，及時了解安監(jiān)情況。解決了井下和地面信息不對等的問題。給出了系統(tǒng)總體設(shè)計，詳細介紹了客戶端部分功能的實現(xiàn)。該系統(tǒng)對移動技術(shù)在煤礦安全管理工作中的應(yīng)用，對于提高煤礦信息化程度、降低管理成本、減少煤礦事故的發(fā)生都有重要意義。

安全監(jiān)控系統(tǒng)；移動終端；Android；煤礦信息化

0 引言

中國是世界上僅次于美國的第二大能源消費國，其中煤炭在能源結(jié)構(gòu)中占有不可替代的地位[1]。我國煤礦開采條件復(fù)雜，自然災(zāi)害嚴重，煤炭企業(yè)生產(chǎn)力水平整體偏低，安全生產(chǎn)基礎(chǔ)比較薄弱[2-3]。煤礦生產(chǎn)安全一直是社會關(guān)注的焦點。現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)共享和傳輸實時性方面還存在著問題，安全監(jiān)測信息傳輸給地面數(shù)據(jù)中心后，不能及時反饋給井下工作人員，造成地面、井下獲得的信息不均衡，井下工作人員不能及時了解到周圍的環(huán)境情況，形成信息孤島。在礦難發(fā)生前，不能根據(jù)安監(jiān)數(shù)據(jù)采取應(yīng)急措施和做出快速反應(yīng)，直接威脅到生命和財產(chǎn)安全。近年來，無線通信技術(shù)飛速發(fā)展，智能手持終端廣泛應(yīng)用，這些新技術(shù)為解決煤礦安監(jiān)系統(tǒng)現(xiàn)有問題提供了新的思路，也成為煤礦科技發(fā)展的新方向，因此研究井下智能手持終端對煤礦安全生產(chǎn)具有很重要的意義。

本系統(tǒng)將智能移動終端技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)引入煤礦安全生產(chǎn)管理過程中，將井下防爆手機或平板電腦作為客戶端載體，搭載開放源代碼的Android操作系統(tǒng)，移動終端通過井下WiFi向井上服務(wù)器請求數(shù)據(jù)，并在客戶端上簡單直觀地將煤礦井下安全生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶，最終實現(xiàn)煤礦井上井下安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享，提高安全監(jiān)控預(yù)警效率，保障煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

Android是Google開發(fā)的基于Linux的開源移動終端開發(fā)平臺[4]。基于Android的移動式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為井上服務(wù)層、數(shù)據(jù)感知層、應(yīng)用層，如圖1所示。煤礦井下傳感器負責(zé)采集數(shù)據(jù)和檢測設(shè)備運行狀況，將信息匯總上傳到井上服務(wù)器。井上服務(wù)器接收煤礦端傳來的實時數(shù)據(jù)，存入煤礦數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)客戶端提交的不同需求對數(shù)據(jù)進行處理計算，并將處理篩選的數(shù)據(jù)返回到井下智能終端。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)客戶端設(shè)計

客戶端體系結(jié)構(gòu)共分為4層，由上到下分別是：UI顯示層、邏輯控制層、XML處理層和數(shù)據(jù)傳輸層。根據(jù)客戶端應(yīng)用需求分析，客戶端設(shè)計分為登錄模塊、安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊、安全隱患模塊、預(yù)警信息模塊、安全規(guī)程模塊、生產(chǎn)日報模塊、重點工程模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、系統(tǒng)展示模塊和使用說明模塊，如圖2所示。

圖2 客戶端功能圖

用戶登錄系統(tǒng)，通過身份驗證后，以3×3選項的格式展示系統(tǒng)首頁，如圖3。安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊負責(zé)給井下工作人員呈現(xiàn)煤礦井下安全生產(chǎn)相關(guān)環(huán)境安全數(shù)據(jù)；安全隱患模塊主要作用是安全隱患查詢和安全隱患上傳；預(yù)警信息模塊將采集層測量的數(shù)據(jù)與閾值相比較，分析篩查事故地點，并向井下工作人員發(fā)布報警通知；安全規(guī)程模塊方便井下管理人員進行安全巡視檢查和井下工作人員學(xué)習(xí)安全規(guī)程；生產(chǎn)日報模塊主要用于查詢煤礦企業(yè)生產(chǎn)運作情況；重點工程模塊用于煤礦企業(yè)相關(guān)人員對重點工程單位每天制定詳細的工程計劃；系統(tǒng)展示模塊用于展示和宣傳井下安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；系統(tǒng)功能設(shè)置模塊主要用于密碼修改和服務(wù)器地址設(shè)置；使用說明模塊的作用是向用戶提供系統(tǒng)客戶端的操作說明。本文只對登錄模塊、安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊、安全隱患模塊進行詳細說明。

圖3 系統(tǒng)首頁圖

3 系統(tǒng)子模塊設(shè)計

3.1 登錄認證模塊

圖4 登錄認證模塊

井下工作人員在登錄安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時，繼承Activity類的denglu_dl類將展示登錄界面并進行登錄驗證，接著調(diào)用重寫OnCreate()，初始化布局方式、標(biāo)題、用戶名、密碼。系統(tǒng)要核對工作人員用戶名和密碼是否相同，還需獲取使用者身份權(quán)限。用戶在登錄界面輸入用戶名和密碼后點擊“登錄”按鈕，客戶端將身份信息提交給井上服務(wù)器驗證，若登錄成功，則驗證用戶身份是基層工作者還是安全生產(chǎn)管理人員，驗證用戶身份后載入頁面調(diào)用重寫onCreate(),初始化標(biāo)題和代表各個模塊的9個ImageButton，即安監(jiān)數(shù)據(jù)、安全隱患、預(yù)警信息、安全規(guī)程、生產(chǎn)日報、重點工程、展示模塊、系統(tǒng)設(shè)置和使用說明。如果井下工作人員身份信息輸入錯誤，則提示登錄失敗。本模塊還提供匿名登錄功能和設(shè)置功能，如圖4所示。

3.2 安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊

圖5 安監(jiān)數(shù)據(jù)功能首頁

安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊負責(zé)給井下工作人員呈現(xiàn)與煤礦井下安全生產(chǎn)相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)。井下工作人員可以根據(jù)需求查看井下各個監(jiān)測點提供的各項檢測指標(biāo)的實時值，也可以查詢一天內(nèi)該監(jiān)測點的歷史數(shù)據(jù)變化。井下工作人員可以選擇模擬量查詢和數(shù)字量查詢，模擬量查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)包括甲烷濃度、井下溫度、一氧化碳濃度和通風(fēng)量等數(shù)據(jù)，如圖5所示。查詢實時值時，用戶需要選擇所需的查詢條件，查詢結(jié)果以表格形式呈現(xiàn)給用戶；數(shù)字量查詢類型包括電機開停狀態(tài)、開關(guān)柜閉合和風(fēng)機開停等，查詢結(jié)果同樣以列表狀態(tài)呈現(xiàn)給用戶。系統(tǒng)用繼承Activity類的anjian_mss類展示模擬量實時查詢頁面，界面提供瓦斯、一氧化碳、溫度、風(fēng)速、水位、煙霧和粉塵濃度7個模擬量查詢接口，而anjian_mls類則展示模擬量歷史查詢頁面。系統(tǒng)用繼承Activity類的anjian_sss類展示數(shù)字量實時查詢頁面，界面可供查詢開關(guān)柜閉合、風(fēng)機開閉等內(nèi)容，而anjian_sls類展示數(shù)字量歷史查詢頁面。

圖6 安全隱患管理首頁

3.3 安全隱患模塊

圖7 安全隱患上傳首頁

安全隱患管理模塊分為兩個部分，安全隱患查詢和安全隱患上傳，如圖6、圖7所示。用戶進入安全隱患查詢部分，可查詢隱患歷史記錄以及處理結(jié)果。系統(tǒng)用繼承Activity類的yinhuan_cx類展示隱患查詢界面，頁面載入時調(diào)用重寫onCreate()進行頁面初始化，用listview列表方式顯示采煤、掘進、機電、運輸、通防等其他6個方面。安全隱患上傳模塊的作用是管理人員在井下巡檢過程中，如發(fā)現(xiàn)工作人員的違規(guī)操作或設(shè)備的不正常使用情況，可拍照取證、標(biāo)記上傳。系統(tǒng)用繼承Activity類的yinhuan_sc類獲取隱患現(xiàn)場證據(jù)，并上傳至井上數(shù)據(jù)庫，頁面提供隱患內(nèi)容、隱患單位、隱患責(zé)任人、時間和現(xiàn)場證據(jù)。

4 系統(tǒng)方法及測試結(jié)果

客戶端測試方法主要以UI測試為主，即在測試過程中針對井下工作人員在使用過程中可能出現(xiàn)的錯誤操作狀況，例如輸入格式不正確、日期選擇不正確等進行測試?？蛻舳说娜蒎e能力是客戶端穩(wěn)定運行的根本保證。經(jīng)測試客戶端對用戶非法輸入反映良好，能給出錯誤提示，并沒有出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象，具體測試結(jié)果如表1所示。

表1 UI測試結(jié)果

5 結(jié)束語

本文提出的基于Android的移動式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的布線復(fù)雜、后期維護成本高、數(shù)據(jù)實時傳輸性差的問題，但該系統(tǒng)還不能完全滿足煤礦企業(yè)對安全監(jiān)控系統(tǒng)的需求，還需將人員定位系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)引入煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中。

[1] 喬實,胡夢瀅,劉巖，等.基于安卓的井下智能終端系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型機與應(yīng)用,2014,33 (15):3-6.

[2] 劉富強,錢建生,曹國清.多媒體圖像技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2000.

[3] 程德強,李世銀,李鵬,等.礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)[J].電視技術(shù),2006(2):78-81.

[4] 矯正國,陳碩.基于Android的LED路燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].微型機與應(yīng)用,2013,32(16):5-7.

Research of mobile under-the-mine production safety integrated data management system based on Android

Ma Yue,Zhou Xue,Duan Yingjuan

(School of Mechanical Electronic & Information Engineering,China University of Mining & Technology(Beijing),Beijing 100083,China)

In this paper a mobile underground safety production integrated data management system based on Android is proposed,which makes the underground staffs get in touch with the ground-based data center and the coal mine situation in real-time,and solves the problem of information unequal between the underground and the ground.This article introduces the overall design of the system and introduces partial functions of client-side in detail.The system is of important significance to apply the mobile technology in under-the-mine safety monitoring work,and to improve coal mine informationization level,decrease management cost and coal mine accident.

safety monitoring system; mobile terminal; Android; coal mine informationization

TP315

A DOI：10.19358/j.issn.1674-7720.2016.19.020

馬悅，周雪，段迎娟.基于安卓的移動式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究[J].微型機與應(yīng)用，2016,35(19)：68-70.

2016-06-07)

馬悅(1993-)，女，本科，主要研究方向：檢測技術(shù)與自動化裝置。

周雪(1992-)，女，本科，主要研究方向：檢測技術(shù)與自動化裝置。

段迎娟(1995-)，女，本科，主要研究方向：檢測技術(shù)與自動化裝置。