胡新宇 馮蓉珍

摘要：本論述設計了一種基于Andriod的“綠色車間”檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)智能監(jiān)測車間環(huán)境，當環(huán)境參數(shù)實時值大于設定閾值，開啟通風、空氣凈化設備。管理者遠程監(jiān)控多個車間的生產(chǎn)設備狀態(tài)以及車間環(huán)境，并進行有效管理，為車間環(huán)境安全環(huán)保提供保障。該系統(tǒng)界面美觀、邏輯簡單、交互友好。

關鍵詞：Andriod;綠色車間;監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：TP368.2文獻標識碼：B

0引言

隨著生活水平不斷提高，人們對工作環(huán)境要求越來越高。工廠生產(chǎn)車間粉塵、溫度、濕度超標等問題急需解決?！熬G色車間”監(jiān)測系統(tǒng)具備方便、安全、智能等特點，通過遠程監(jiān)測車間環(huán)境并控制設備運行，從而給工人及管理人員提供安全環(huán)保的工作環(huán)境。隨著科技創(chuàng)新與發(fā)展，將Andriod操作系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術相結合應用于車間環(huán)境智能監(jiān)測與控制成為可能。

Android操作系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核、開放源代碼、具備觸摸屏高級圖形界面顯示，具有成本低、開放性和交互性好、穩(wěn)定性強的特點，被廣大用戶廣泛應用于手機、平板電腦等移動終端設備中。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術遠程采集環(huán)境數(shù)據(jù)并遠程控制車間設備運行以凈化車間環(huán)境。

本文在綜合分析原有車間環(huán)境存在的不足和國內(nèi)外在車間環(huán)境研究的基礎上，提出了基于Android的“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測的智能化、系統(tǒng)化，為工作人員提供舒適安全的工作環(huán)境。

1“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)組成

所謂“綠色車間”，是指車間環(huán)境綠色環(huán)保，給人以舒適的工作環(huán)境，工人們避免遭受到廢氣、廢液、粉塵、超高、低溫或過度潮濕等不良因素的影響。

本系統(tǒng)由包括了PM2.5、溫、濕度等環(huán)境參數(shù)、車間內(nèi)生產(chǎn)設備工作參數(shù)數(shù)據(jù)采集部分、進行數(shù)據(jù)存儲、分析、顯示并發(fā)送遠程控制指令的移動終端和包括了風扇、空調(diào)、空氣凈化器等執(zhí)行器三大部分組成。如圖1所示。

因篇幅限制，生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)采集及執(zhí)行器部分的軟、硬件設計，將在另外的文章中進行闡述。本論述重點闡述移動終端APP的設計與實現(xiàn)。移動終端監(jiān)測并顯示多個車間內(nèi)的每個生產(chǎn)設備信息以及環(huán)境信息、控制改善環(huán)境的執(zhí)行器工作狀態(tài)。用戶通過界面直接查看車間環(huán)境指標以及車間設備狀態(tài)。

2“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)需求分析及方案設計

2.1“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)需求分析

準確的需求分析可以減少系統(tǒng)開發(fā)周期，降低系統(tǒng)開發(fā)成本和維護成本。系統(tǒng)設計時要求綜合考慮基本需求、信息系統(tǒng)特點、風險防范等多方面因素。按照軟件需求設計，做到設計合理、結構優(yōu)化。

2.1.1功能性需求分析

對生產(chǎn)車間工作環(huán)境中的PM2.5、溫度、濕度進行實時監(jiān)測，并在手機、PAD等移動終端顯示主要監(jiān)測參數(shù)值，對周期監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行存儲、分析，基于分析結果對車間的環(huán)境設備進行控制操作。監(jiān)測車間內(nèi)生產(chǎn)設備的狀態(tài)、能耗、使用頻次，當監(jiān)測到生產(chǎn)設備故障或關閉時，系統(tǒng)自動通知用戶。生產(chǎn)設備工作狀態(tài)監(jiān)測時間每5min采集一次，車間環(huán)境參數(shù)沒3s采集一次。

2.1.2非功能性需求分析

移動終端非功能性需求要求：界面美觀、邏輯簡單、交互友好;APP運行順暢無卡頓，連續(xù)運行穩(wěn)定、不死機、無閃退等嚴重BUG;存儲最近一分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)無延遲;數(shù)據(jù)顯示到頁面上無延遲;從接口中采集數(shù)據(jù)的延遲<1s。

2.2“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)方案設計

移動終端APP需要實現(xiàn)頁面布局、訪問服務器接口、采集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、頁面顯示各類數(shù)據(jù)、發(fā)送控制指令等功能。

頁面上由“用戶注冊”、“登錄”、“開關控制”、環(huán)境變量“PM2.5”、“溫度”、“濕度”等參數(shù)組成“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)移動終端的幾個重要模塊?！熬G色車間”監(jiān)測系統(tǒng)整體方案如圖2所示。

“用戶注冊”及“登錄”模塊：用戶首次登錄前需要注冊，注冊成功后登錄，當用戶輸入的用戶名、密碼以及身份驗證與注冊信息一致，則登錄成功，否則登錄失敗。本系統(tǒng)中身份選項有“管理者”和“生產(chǎn)者”兩種，區(qū)別在于對車間設備的不同管理權限上。

“開關控制”：控制機床工作狀態(tài)，在移動終端頁面上點擊“開”則遠程啟動機床工作，“關”則遠程停止機床工作。只有“管理者”身份的用戶才能遠程操控機床啟、停。

環(huán)境變量監(jiān)控：通過訪問接口獲取車間環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并使用JSONObject對訪問到的接口數(shù)據(jù)進行解析，同時將數(shù)據(jù)適配到頁面上。程序啟動后，利用線程對環(huán)境指標每3s實時刷新一次，如果當前環(huán)境數(shù)據(jù)超過設定閾值，則對此環(huán)境參數(shù)背景顯示為紅色，起報警警示作用，同時打開通風設備。否則，背景顯示為綠色，通風設備不工作。環(huán)境參數(shù)值存儲到數(shù)據(jù)庫。頁面上利用不同的折線圖分別顯示最近一分鐘內(nèi)各類環(huán)境參數(shù)的變化。

3基于Android的“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

3.1Android開發(fā)環(huán)境

基于Android的“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)移動終端的設計，在利用Android Studio3.4.1作為開發(fā)環(huán)境的同時安裝JDK1.8x64。Android操作系統(tǒng)以精簡的Linux系統(tǒng)作為其內(nèi)核，由應用程序層、應用程序框架、程序庫、Android運行庫、Linux內(nèi)核5個部分組成的。Android應用程序開發(fā)之前需要配置開發(fā)環(huán)境參數(shù)。開發(fā)完成后的應用程序能夠在手機、PAD等移動終端設備和安卓模擬器上運行。

3.2數(shù)據(jù)庫設計

基于Android的“綠色車間”監(jiān)測系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)庫為Android本身自帶的數(shù)據(jù)庫SQLite。SQLite是一款占用內(nèi)存空間小、兼容性高、使用方便、輕量級數(shù)據(jù)庫?？墒褂肧QLiteDatabase數(shù)據(jù)庫訪問類實現(xiàn)增、刪、改、查操作。SQLite支持多種數(shù)據(jù)類型，不用擔心字段聲明的數(shù)據(jù)類型。

3.3用戶“注冊”及“登錄”模塊設計

若非新用戶，可以直接填寫自己的賬號、密碼及選擇登錄身份后點擊“登錄”按鈕即可。用戶名或密碼輸入錯誤，則給出相應提示。若為新用戶，則需先點擊“注冊”按鈕進入注冊頁面。注冊頁面只需按照規(guī)定的格式要求填寫信息，點擊“注冊”按鈕后用戶信息寫入數(shù)據(jù)庫，并顯示注冊成功，返回后重新登錄即可。

3.4“管理者”車間顯示模塊設計

以車間管理員即“管理者”身份登錄的用戶可控制多個車間設備?！败囬g選擇”按鈕供管理者選擇進入不同車間，管理者根據(jù)頁面“開關”按鈕控制各機床的工作狀態(tài)，用動畫表示機床的工作狀態(tài)，“開關”按鈕開啟則開啟動畫，反之停止，并用計算公式計算機床的能耗及估算費用，保存并更新使用頻次;管理者也可監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，并且可設置環(huán)境參數(shù)閾值，從服務器接口獲取各變量數(shù)據(jù)，采用線程每3s請求訪問一次網(wǎng)絡，獲取網(wǎng)絡接口數(shù)據(jù)后更新頁面數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫并用MPAndroidChar-v2.1.5.jar包繪制折線圖，折線圖用ViewPager容器做滑屏分別顯示三個環(huán)境參數(shù)的數(shù)值。如圖3所示。

3.5“生產(chǎn)者”車間顯示模塊設計

若以身份為普通生產(chǎn)者登錄的用戶，登錄后自動跳轉到自己工作的車間頁面，生產(chǎn)者與管理者唯一不同在于不能開關控制機床工作狀態(tài)，只能查看所在車間的機床狀態(tài)、能耗、頻次及費用，如圖4所示，其他功能及頁面顯示的實現(xiàn)方法和“管理者”車間顯示模塊相同，不做詳解。

4結論

本系統(tǒng)從服務器獲取數(shù)據(jù)后在移動終端顯示，對車間設備和車間環(huán)境進行監(jiān)測，從而實現(xiàn)對車間設備和環(huán)境的良好控制。用戶根據(jù)不同的身份登錄不同的車間模塊，“管理員”除了和“生產(chǎn)者”一樣能夠監(jiān)控車間環(huán)境以外，還能夠監(jiān)控車間生產(chǎn)設備工作狀態(tài)。

利用Android平臺設計的監(jiān)測系統(tǒng)，成本低，使用方便，自帶SQLite，操作數(shù)據(jù)庫十分便捷。

本系統(tǒng)已設計完成，目前已在合作單位試用，我們將對用戶提出的意見和建議進行進一步完善和改進。