孫映璇，王海濤，李佳欣，呂佳慧，陳 苗

（廣州新華學(xué)院信息與智能工程學(xué)院，東莞 523133）

0 引言

隨著制造技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的質(zhì)量和性能也在不斷提高，有些電池類產(chǎn)品對自身的氣密性提出了很高的要求［1］。人們對電池氣密性的要求越來越高，為了方便用戶查詢電池氣密性的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過設(shè)備之間的連接實現(xiàn)用戶和儀器的交互。設(shè)備和儀器檢測電池包的氣密性后通過無線網(wǎng)絡(luò)連接在移動端查詢。在檢漏儀運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息的存儲可以通過軟件實現(xiàn)。電池包氣密檢漏儀是測試電池包氣密性的設(shè)備，是基于差壓原理的空氣泄露測試儀，是利用壓縮空氣來檢測產(chǎn)品的精密檢測設(shè)備。除了能進行電池包的氣密性檢測之外，還能進行水冷系統(tǒng)氣密性檢測，工作過程中能進行一些簡單的參數(shù)設(shè)置。檢漏儀按下儀器開關(guān)之后會有四個按鈕，包括：電池包氣密檢測、水冷系統(tǒng)氣密檢測、通道設(shè)置和系統(tǒng)設(shè)置，點擊測試開始后會有測試界面，測試完成之后會顯示測試壓力和是否合格，以及測試的壓力在合格壓力的哪一部分。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 Android

Android 是一款基于Linux 開發(fā)的開源操作系統(tǒng)，一般被用于移動設(shè)備，由Google 公司和開放手機聯(lián)盟進行開發(fā)。

1.2 Jetpack

JetPack是一套由谷歌公司開發(fā)的用于Android開發(fā)的組件庫，用于處理由設(shè)備不同或Android版本不一致所導(dǎo)致的兼容性和差異性問題［2］。JetPack 的組件按類別主要可以分為四個大類：基礎(chǔ)組件、架構(gòu)組件、行為組件和UI 組件，每個類別主要包含的組件如圖1所示。在這里主要介紹架構(gòu)組件中的Room 組件和View Model 組件。Room 是基于SQLite 的抽象層，它可以方便地訪問數(shù)據(jù)庫，同時也可以充分發(fā)揮SQLite 的強大功能。ViewModel 是一個以生命周期方式存儲和管理頁面數(shù)據(jù)的視圖模型，它能讓數(shù)據(jù)在發(fā)生配置改變后繼續(xù)留存。

圖1 JetPack包含的組件

2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖2 所示。架構(gòu)中view 模塊對應(yīng)著系統(tǒng)開發(fā)的視圖。Controller 模塊為業(yè)務(wù)邏輯模塊，它會直接與JetPack 工具庫中的架構(gòu)組件中的View Model 模塊進行通信，由View Model模塊更新數(shù)據(jù)，進而去更新視圖使用通信的方式共享內(nèi)存，這樣避免了在控制器中保存按鈕與文本框等大多數(shù)視圖對象數(shù)據(jù)不一致問題，極大地優(yōu)化了程序的邏輯，降低了編碼出錯概率［3］。持久模塊對應(yīng)著系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)庫，由Controller 模塊進行對數(shù)據(jù)庫的管理。LT_Link為進行通信時所使用的協(xié)議，當在系統(tǒng)中輸入電池包氣密檢漏儀的IP 地址和端口號時，系統(tǒng)將作為客戶端與電池包氣密性檢漏儀上位機進行連接；當在電池包氣密性檢漏儀上位機中輸入系統(tǒng)所在的IP 地址和端口號時，此時的系統(tǒng)將作為服務(wù)端為電池包氣密性檢漏儀提供服務(wù)。

圖2 系統(tǒng)整體架構(gòu)

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

大部分上位機的總體功能可以分為接收數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)兩個模塊，包含的功能有發(fā)送指令、進行通信、數(shù)據(jù)接收、展示數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行處理［4］。電池包氣密性檢漏儀上位機查詢系統(tǒng)的實現(xiàn)主要有四個部分：界面部分、通信模塊部分、保存數(shù)據(jù)模塊部分和數(shù)據(jù)庫部分。系統(tǒng)整體的功能模塊如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)整體功能模塊

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

SQLite 是一個不需要配置、不需要安裝也不需要管理員的輕量級事務(wù)性的SQL 數(shù)據(jù)庫引擎。占用資源低，支持大部分主流操作系統(tǒng)，同時能適應(yīng)各種編程語言，且SQLite 文件格式穩(wěn)定，可跨平臺向后兼容，速度極快。因此本設(shè)計采用SQLite數(shù)據(jù)庫。

測試開始時，儀器每隔一段時間傳回一段數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)不同的設(shè)備，儲存在不同的Test 表中。Test 表包括id（編號）、time（時間）、date（日期）、Test_Type（測試模式）、Test_Result（測試結(jié)果）、Test_pressure（測試壓力）、Voltage_Drop（壓降）、Leak（泄露）等字段。id 字段是自動生成的，儀器每傳回一段數(shù)據(jù)，編號便會累加，我們將id 設(shè)置為主鍵。Time 字段用于儲存測試的時間。Date 字段用于儲存測試當天的日期。Test_Type 字段記錄當前測試的模式是否正確。Test_Result 字段記錄當前測試結(jié)果是合格，不合格或異常。Test_Pressure 字段儲存測試電池此時的壓力值。Voltage_Drop 字段記錄測試過程中的壓降值。而Leak 字段則記錄了當前電池泄露水平。

3.2 界面設(shè)計

整體界面主要為實時顯示檢漏儀的測試數(shù)據(jù)，為測試人員提供方便。該部分的主要研究內(nèi)容為，如何更好地將數(shù)據(jù)展示出來，以及在多臺檢漏儀連接的情況下，如何能分別顯示儀器的實時數(shù)據(jù)或結(jié)果數(shù)據(jù)，能同時啟動所有在連設(shè)備或者單獨啟動某臺設(shè)備。此外，每個頁面都采用了統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范使得產(chǎn)品視覺風(fēng)格保持一致，同時可以保障良好的用戶體驗。整個界面主要分為四部分。這四部分的頁面跳轉(zhuǎn)的實現(xiàn)我們采用了Android Jetpack 程序庫的Navigation 組件。先設(shè)計Fragment 布局以及存放NavHostFragment 的布局，然后設(shè)置Navigation 的XML 配置文件以及Activity 的ID，最后在邏輯代碼中實現(xiàn)頁面跳轉(zhuǎn)的邏輯。由于部分頁面包含內(nèi)容過多，無法一屏展示完全。所以我們使用了ScrollView 來實現(xiàn)上下滾動的效果。第一部分如圖4（a）是設(shè)置查詢，由于客戶端主界面功能比較繁雜，不利于查看。所以配置了view-Pager2 實現(xiàn)分頁展示。主界面包含了8分頁，分別是首頁、時間/單位、壓力參數(shù)、測試參數(shù)、通訊設(shè)置、綜合設(shè)置、儀器信息、S20C 配置?？筛鶕?jù)不同的分頁使用不同的功能。第二部分如圖4（b）是單機測試，對單臺儀器進行測試得出實時數(shù)據(jù)。第三部分如圖4（c）是聯(lián)機測試，目前支持最多8 臺儀器組成，每個區(qū)域構(gòu)成與“單機測試”界面的主體部分類似。第四部分如圖4（d）是數(shù)據(jù)查詢，主要是數(shù)據(jù)的展示，保存數(shù)據(jù)時支持.CSV格式和excel文檔。

圖4 系統(tǒng)頁面展示

3.3 通信模塊設(shè)計與實現(xiàn)

3.3.1 連接方式

連接方式在需求分析中確定本軟件需要作為TCP 的Server 端與Client 端兩種方式連接儀器。

當軟件中點擊開始監(jiān)聽時，軟件作為TCP協(xié)議的Server端，將監(jiān)聽輸入的端口。在儀器端輸入軟件所在IP及設(shè)定的端口建立連接。

當在儀器中開啟監(jiān)聽，并且軟件中輸入儀器IP 及端口，點擊連接時，軟件將作為TCP 的Client端連接到儀器。

3.3.2 設(shè)計

（1）TCPLinkFactory 連接工廠模塊：使用設(shè)計模式中的工廠模式，在軟件中由TCPLink-Factory 負責(zé)與設(shè)備TCP 連接的創(chuàng)建、保管、維護、銷毀。

（2）TCPLink 接口：對TCP 連接的抽象，仿照epoll 模型。向上層的LTLink 協(xié)議服務(wù)，隱藏了作為Server 端與Client 端連接的細節(jié)。降低了上層模塊的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)開發(fā)效率。

3.3.3 實現(xiàn)

（1）TCPLinkS：TCPLink 接口的實現(xiàn)類之一。在CPLinkFactory 監(jiān)聽指定端口，儀器連接成功后會創(chuàng)建本對象。對象創(chuàng)建成功后，將被加入TCPLinkFactory內(nèi)的數(shù)組保存。在對象監(jiān)聽到連接斷開后自動銷毀，從數(shù)組中移除。

（2）TCPLinkC：TCPLink 接口的實現(xiàn)類之一。在軟件中輸入儀器IP 及端口連接成功時創(chuàng)建，自動加入TCPLinkFactory內(nèi)的數(shù)組保存。在對象監(jiān)聽到連接斷開后自動銷毀，從數(shù)組中移除。

3.4 保存數(shù)據(jù)模塊設(shè)計與實現(xiàn)

3.4.1 設(shè)計

（1）數(shù)據(jù)接收模塊：在接收數(shù)據(jù)之前，軟件會發(fā)送一個開始測試的信號給儀器，這樣在儀器測試之后，會每隔一段時間通過相應(yīng)接口傳給主機，主機會對應(yīng)接口增加到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫的表中。

（2）數(shù)據(jù)保存模塊：在收到數(shù)據(jù)之時，通過調(diào)用相應(yīng)代碼，將該數(shù)據(jù)存到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫的表中，同時管理人員還有相應(yīng)權(quán)限，比如增刪查改，但用戶只有查看功能。為了避免占用過多空間，當數(shù)據(jù)到達一定存儲量時，軟件會刪除陳舊數(shù)據(jù)，以達到節(jié)省空間的目的。

（3）數(shù)據(jù)顯示模塊：軟件接收到數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)處理好之后，以圖表形式完成數(shù)據(jù)的可視化，將其顯示在屏幕中。

3.4.2 實現(xiàn)

（1）后端：通過軟件與數(shù)據(jù)庫的連接，軟件可以控制數(shù)據(jù)的存取。在軟件接收到數(shù)據(jù)信號時，執(zhí)行存儲功能，將數(shù)據(jù)通過接口編號辨別，準確存儲到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。并且在查看接收信號時，通過數(shù)據(jù)的查看功能，將數(shù)據(jù)傳到前端，供用戶查看。

（2）前端：前端用戶可通過點擊軟件的查看功能，通過軟件將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中傳至前端，以供查看數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

本文設(shè)計和實現(xiàn)了電池包氣密檢漏儀上位機查詢系統(tǒng)，首先介紹了電池包氣密檢漏儀；其次介紹了在系統(tǒng)開發(fā)階段使用到的一些技術(shù)；然后對于系統(tǒng)的整體架構(gòu)進行了設(shè)計；最后對于系統(tǒng)的各個功能進行了分析，實現(xiàn)了界面部分、通信模塊部分、保存數(shù)據(jù)模塊部分和數(shù)據(jù)庫部分等功能。本系統(tǒng)具有良好的人機交互能力，頁面布局簡潔，操作方便；利用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，不僅能儲存大量的數(shù)據(jù)，而且還能方便地進行數(shù)據(jù)的查詢與分析。符合了使用該系統(tǒng)的工作人員的基本需要，它能使工作人員在測試時更輕松，且能有效地提高工作效率。