薛晗光 孫 璽 高 旭

(西安熱工研究院有限公司 陜西 西安 710054)

0 引 言

設(shè)備管理是電廠生產(chǎn)經(jīng)營活動中的重要組成部分。設(shè)備點(diǎn)檢制自20世紀(jì)80年代從工業(yè)先進(jìn)國家引入中國，得到廣泛的應(yīng)用，為探索適應(yīng)中國工業(yè)企業(yè)設(shè)備管理發(fā)展提供了一種有效的方法[1-4]。點(diǎn)檢制，是按照一定的標(biāo)準(zhǔn)、一定周期、對設(shè)備規(guī)定的部位進(jìn)行檢查，以便早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，及時加以修理調(diào)整，使設(shè)備保持其規(guī)定功能的設(shè)備管理方法。為了提高、維持生產(chǎn)設(shè)備的原有性能，通過人的感官或者借助工具、儀器，按照預(yù)先設(shè)定的周期和方法，對設(shè)備上的規(guī)定部位(點(diǎn))進(jìn)行有無異常的預(yù)防性周密檢查的過程，以使設(shè)備的隱患和缺陷能夠得到早期發(fā)現(xiàn)、早期預(yù)防、早期處理[5-7]。

目前，電廠在點(diǎn)檢管理中主要使用專用點(diǎn)檢儀產(chǎn)品。其功能相對單一、硬件價格昂貴、后期維護(hù)費(fèi)用高；配套管理軟件與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無法共享，容易產(chǎn)生信息孤島。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，其豐富的圖像顯示功能、強(qiáng)大的運(yùn)算性能、友好便捷的操作模式，配合專業(yè)的點(diǎn)檢管理APP，通過Wi-Fi實(shí)時在線交互數(shù)據(jù)，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的專業(yè)點(diǎn)檢儀[8]，并且能夠提高點(diǎn)檢管理的工作效率，豐富管理手段。本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于智能手機(jī)的點(diǎn)檢管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 點(diǎn)檢業(yè)務(wù)分析

電廠的點(diǎn)檢工作往往根據(jù)設(shè)備的專業(yè)類型劃分多條點(diǎn)檢路線，如電氣路線、化學(xué)點(diǎn)檢路線等。每條路線包含多個點(diǎn)檢點(diǎn)，每個點(diǎn)檢點(diǎn)管理周圍一片區(qū)域內(nèi)的設(shè)備，要求依次到位打卡后，開始具體的檢查工作。每個點(diǎn)檢點(diǎn)下包含多個點(diǎn)檢項(xiàng)目，稱為點(diǎn)檢項(xiàng)，分為觀察類和記錄類。觀察類點(diǎn)檢項(xiàng)通過人的五感(視、聽、嗅、味、觸)對設(shè)備有無異常情況進(jìn)行判斷；記錄類點(diǎn)檢項(xiàng)通過讀取現(xiàn)場表計或借助工具、儀器對設(shè)備上的規(guī)定部位(點(diǎn))進(jìn)行測量，并記錄結(jié)果值。

1.2 系統(tǒng)模式選取

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，點(diǎn)檢系統(tǒng)采取Web端和移動端結(jié)合的方式。在Web端實(shí)現(xiàn)制定路線，配置點(diǎn)檢點(diǎn)和點(diǎn)檢項(xiàng)，設(shè)置間隔周期和執(zhí)行輪次、時間。Web端采用B/S模式。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用[9-10]。在服務(wù)器上安裝SQL Server數(shù)據(jù)庫，瀏覽器通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

在移動端執(zhí)行具體的點(diǎn)檢動作，包括到位打卡、記錄點(diǎn)檢項(xiàng)檢查結(jié)果等。移動端選取Android平臺進(jìn)行開發(fā)。相比蘋果的iOS平臺，Android的開放性允許其應(yīng)用被更廣泛地安裝使用，并且可通過ROM定制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能權(quán)限的控制。

1.3 架構(gòu)設(shè)計

整個系統(tǒng)架構(gòu)由移動端、Web端、服務(wù)端和移動服務(wù)總線4部分組成(見圖1)。服務(wù)端為移動服務(wù)總線提供數(shù)據(jù)接口。移動服務(wù)總線用于實(shí)現(xiàn)用戶登錄情況管理及任務(wù)在Web端和移動端之間的傳輸。移動服務(wù)總線作為Web端、移動端的中間件，接收各方的數(shù)據(jù)請求并將其分發(fā)至相應(yīng)的接收方，最后從接收方獲取數(shù)據(jù)并返回請求方，整個過程中不對數(shù)據(jù)進(jìn)行任何操作，只做轉(zhuǎn)發(fā)。

圖1 點(diǎn)檢管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

Web端采用SQL Server數(shù)據(jù)庫。其具有使用方便、可伸縮性好、與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點(diǎn)，在大多數(shù)分布式Web應(yīng)用程序中廣泛應(yīng)用[11]。

移動端采用Android操作系統(tǒng)中集成的SQLite數(shù)據(jù)庫。SQLite是Android平臺的重要數(shù)據(jù)庫引擎，具有零配置、支持事務(wù)、移植性好等特點(diǎn), 負(fù)責(zé)多種格式數(shù)據(jù)的存儲[12]。

兩端的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)相似，主要通過點(diǎn)檢任務(wù)表、點(diǎn)檢點(diǎn)表、點(diǎn)檢項(xiàng)表、附件表這4張表來存儲數(shù)據(jù)。點(diǎn)檢任務(wù)表為核心主表，其結(jié)構(gòu)參見表1。點(diǎn)檢點(diǎn)表以任務(wù)編號為外鍵與主表關(guān)聯(lián)。點(diǎn)檢項(xiàng)表以點(diǎn)檢點(diǎn)編號為外鍵與點(diǎn)檢點(diǎn)表關(guān)聯(lián)，附件表以點(diǎn)檢項(xiàng)編號為外鍵與點(diǎn)檢項(xiàng)表關(guān)聯(lián)。

表1 點(diǎn)檢任務(wù)表

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)主要包含用戶登錄、點(diǎn)檢任務(wù)下載、點(diǎn)檢點(diǎn)到位管理、點(diǎn)檢項(xiàng)結(jié)果錄入(包括無線測溫、無線測振)、添加附件等功能，如圖2所示。

圖2 點(diǎn)檢系統(tǒng)功能

2.1 任務(wù)下載

點(diǎn)檢任務(wù)下載是移動端獲取數(shù)據(jù)的唯一通道，下載接口采用標(biāo)準(zhǔn)的HTTP方法，通信采用JSON數(shù)據(jù)格式。其接口設(shè)計分為輸入?yún)?shù)和輸出結(jié)果，共6個字段。輸入?yún)?shù)包括設(shè)備編號、業(yè)務(wù)流編碼和輸入數(shù)據(jù)；輸出結(jié)果包含結(jié)果碼、錯誤消息和返回內(nèi)容，詳細(xì)參見表2。

表2 點(diǎn)檢任務(wù)下載接口

在通信數(shù)據(jù)格式的選擇上，重點(diǎn)對比和測試了XML和JSON格式?？紤]到XML文件格式復(fù)雜，傳輸占帶寬較高，最終沒有選用應(yīng)用更為廣泛的XML語言，而采用了JSON這一輕量級的數(shù)據(jù)交換格式。其數(shù)據(jù)格式比較簡單，易于讀寫，格式都是壓縮的，占用帶寬小，且易于解析，客戶端可以簡單地進(jìn)行JSON數(shù)據(jù)的讀取。因?yàn)镴SON格式能直接為服務(wù)器端代碼使用，大大簡化了服務(wù)器端和客戶端的代碼開發(fā)量，并且易于維護(hù)[13]。

2.2 NFC打卡到位管理

一條點(diǎn)檢路線往往包含多個點(diǎn)檢點(diǎn)，在執(zhí)行點(diǎn)檢任務(wù)時，為保證到每個點(diǎn)檢點(diǎn)進(jìn)行檢查，需要對點(diǎn)檢員進(jìn)行到位管理。這一需求可以通過智能手機(jī)支持的NFC功能得到解決。NFC即近場通信，是一種近距離無線通信技術(shù)，在13.56 MHz頻率運(yùn)行于10 cm距離內(nèi)，目前已通過成為ISO/IEC IS 18092國際標(biāo)準(zhǔn)、ECMA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSI TS 102 190標(biāo)準(zhǔn)[14-15]。

在NFC卡片內(nèi)寫入當(dāng)前點(diǎn)檢點(diǎn)的編碼，張貼于點(diǎn)檢點(diǎn)現(xiàn)場某處。點(diǎn)檢員到位后，按照系統(tǒng)提示(見圖3)，用智能手機(jī)接觸現(xiàn)場張貼的NFC卡片。當(dāng)手機(jī)NFC感應(yīng)區(qū)與卡片有效接觸時，可讀取到卡片數(shù)據(jù)，即該點(diǎn)檢點(diǎn)編號。系統(tǒng)在下載到的點(diǎn)檢任務(wù)數(shù)據(jù)中遍歷查詢該編號，一旦數(shù)據(jù)匹配，系統(tǒng)將視為已到位打卡，記錄到位時間，并跳轉(zhuǎn)到該點(diǎn)所包含的點(diǎn)檢項(xiàng)列表頁面。

圖3 NFC打卡界面

2.3 點(diǎn)檢項(xiàng)結(jié)果錄入

點(diǎn)檢員到位打卡后，根據(jù)系統(tǒng)中顯示的點(diǎn)檢項(xiàng)，逐條進(jìn)行檢查。對于觀察類點(diǎn)檢項(xiàng)，在系統(tǒng)中手動選擇“正?！被颉爱惓！?；對于可讀取表計的點(diǎn)檢項(xiàng)，在系統(tǒng)中手動輸入表計顯示結(jié)果(見圖4)。另有一些點(diǎn)檢項(xiàng)，需要通過現(xiàn)場測量，來監(jiān)控設(shè)備溫度或振動情況。據(jù)此，系統(tǒng)采用基于Wi-Fi無線通信技術(shù)的紅外測溫傳感器和測振傳感器(見圖5)，配合點(diǎn)檢管理APP使用。傳感器直接將測溫測振結(jié)果記錄發(fā)送至手機(jī)，隨后上傳服務(wù)端，減少了人工干預(yù)，保證點(diǎn)檢結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。同時，測量過程相比傳統(tǒng)測溫測振更加簡便快捷，顯著提升了工作效率。

圖4 點(diǎn)檢項(xiàng)結(jié)果錄入界面

圖5 無線測溫、無線測振傳感器

傳感器和手機(jī)通過連接到同一個Wi-Fi路由，建立起通信鏈路。手機(jī)向傳感器發(fā)出數(shù)據(jù)請求，傳感器將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送給手機(jī)。在系統(tǒng)中觀察到采集的數(shù)據(jù)值趨于穩(wěn)定時，通知傳感器停止采集，保存當(dāng)前數(shù)據(jù)。

2.4 點(diǎn)檢結(jié)果離線提交

移動端執(zhí)行完點(diǎn)檢任務(wù)后將點(diǎn)檢項(xiàng)觀察值、測量值、附件等數(shù)據(jù)放入任務(wù)提交隊(duì)列，隊(duì)列能夠保證任務(wù)數(shù)據(jù)不會丟失，且在離線環(huán)境下可以緩存數(shù)據(jù)，不影響提交操作。在移動端接入網(wǎng)絡(luò)的情況下，提交隊(duì)列將逐個提交任務(wù)至服務(wù)端移動服務(wù)總線。提交任務(wù)數(shù)據(jù)的同時，通知服務(wù)端該任務(wù)的附件個數(shù)。服務(wù)端首先驗(yàn)證該任務(wù)數(shù)據(jù)是否存在錯誤，通過驗(yàn)證后，移動服務(wù)總線將任務(wù)傳輸至Web端。Web端對任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)、邏輯、權(quán)限等多重校驗(yàn)，判斷該任務(wù)是否可以提交，如不能提交則返回“提交失敗”至服務(wù)端，反之返回“提交成功”。此時，服務(wù)端再將提交結(jié)果發(fā)送到移動端。任務(wù)提交成功后，如果附件個數(shù)大于0，則開始上傳附件。移動端遍歷全部的附件，依次上傳至服務(wù)端后，通知服務(wù)端附件上傳完成。服務(wù)端再遍歷全部的附件，并依次上傳至Web端和任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時更新任務(wù)狀態(tài)，并返回結(jié)果至移動端(見圖6)。

圖6 任務(wù)提交流程

3 結(jié) 語

本文基于電廠點(diǎn)檢管理的業(yè)務(wù)流程，開發(fā)出Android版本的手機(jī)應(yīng)用，用智能手機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)檢儀，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)檢管理的主要功能。在試點(diǎn)電廠已投入使用，成功完成日常點(diǎn)檢管理工作，同時有效降低了硬件成本，提高了工作效率。其普遍適用于火電、水電和風(fēng)電領(lǐng)域，可安裝于大多數(shù)主流配置的Android智能手機(jī)上，普適性高，設(shè)備成本低，易于推廣和維護(hù)。隨著智能手機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，點(diǎn)檢管理系統(tǒng)也相應(yīng)擁有廣闊的升級空間，新技術(shù)在點(diǎn)檢管理系統(tǒng)中的使用能夠不斷豐富點(diǎn)檢管理手段，提高管理水平，符合發(fā)電行業(yè)建設(shè)智能電站的發(fā)展趨勢。