微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀上位機*

陳英紅 陳建勛 梁敏健

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微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀上位機*

陳英紅 陳建勛 梁敏健

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院珠海檢測院）

超速保護是大型觀覽類游樂設(shè)施安全運行的必要功能，對該功能的檢測是游樂設(shè)施出廠和在役過程中必不可少的環(huán)節(jié)。設(shè)計一種微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀上位機。用小程序代替?zhèn)鹘y(tǒng)上位機軟件，通過手機藍牙與下位機連接實現(xiàn)檢測參數(shù)控制、檢測結(jié)果顯示；通過互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器連接可實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)溯源、檢測報告自動生成等功能。

超速保護；微信小程序；數(shù)據(jù)溯源

0 引言

部分觀覽類游樂設(shè)施的傳動系統(tǒng)采用直流電機，存在超速引發(fā)事故造成重大人身傷害和巨額財產(chǎn)損失的風(fēng)險[1]。因此，游樂設(shè)施座艙中各種安全保險裝置、吊掛軸、吊掛件的保險裝置、防超速和碰撞裝置、限位裝置、防逆行、制動及緩沖裝置等是重點檢查部件[2]。GB 28265—2012游樂設(shè)施安全防護裝置通用技術(shù)條件中明確規(guī)定：超速限制裝置在緊急情況下應(yīng)能迅速動作，阻止游樂設(shè)施向不安全方向運動[3]。

超速保護功能試驗通過對游樂設(shè)施的電機輸入外部侵入式控制信號，控制速度上限與加速度，監(jiān)測電機主軸轉(zhuǎn)速變化，從而判斷超速保護功能是否正常運作[4]。該檢測過程多為人工手動操作限速器電器開關(guān)，存在數(shù)據(jù)丟失、測試數(shù)據(jù)溯源難的問題[5]。戚政武（2014）等提出一種采用工況模擬手段檢測自動扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護裝置的方法，解決了自動扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護裝置的檢測難題[6]。

傳統(tǒng)儀器生產(chǎn)制造行業(yè)正面臨向新型化、高精度化、微型化、集成化、智能化和數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型的迫切需求。張向北（2018）等將互聯(lián)網(wǎng)與小程序結(jié)合，增強了混凝土生產(chǎn)管理的時效性和精細程度[7]。王志玉（2018）等提出一種基于微信小程序控制的中央空調(diào)控制器，通過點擊小程序界面按鈕即可實現(xiàn)設(shè)定中央空調(diào)溫度、開關(guān)機等功能[8]。吳薇（2018）等設(shè)計了基于NB-IoT和微信小程序的遠程移動實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)，通過小程序控制終端模糊PID實現(xiàn)對電熱管與風(fēng)機的控制[9]。梁波（2018）等將天文望遠鏡控制系統(tǒng)移植到微信小程序中，使天文技術(shù)研究人員能夠方便快捷地利用移動終端，在微信平臺上遠程控制天文望遠鏡和實時監(jiān)控天文望遠鏡自主控制系統(tǒng)的狀態(tài)[10]。

本文設(shè)計微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀上位機，以智能終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)上位機硬件，微信小程序代替上位機軟件。

1 檢測儀硬件框架與測試機理

依據(jù)文獻[3]超速限制裝置試驗規(guī)定模擬超速工況，通過試驗機或游樂設(shè)施整機進行現(xiàn)場試驗，超速限制裝置應(yīng)能及時實現(xiàn)安全保護功能。重復(fù)試驗1000次，試驗完畢后，限位裝置無失效，則判定為合格[3]。

超速保護功能檢測儀硬件圖如圖1所示，由智能終端、主控制器、游樂設(shè)施電機控制模塊、外接變頻器、反射式光電開關(guān)、游樂設(shè)施數(shù)據(jù)采集模塊和顯示屏7部分構(gòu)成。

智能終端為上位機，測試過程中通過藍牙信號給下位機主控制器發(fā)送測試參數(shù)與命令，同時接收主控制器反饋的測試數(shù)據(jù)。主控制器上裝有LCD顯示屏，用于測試過程中動態(tài)顯示游樂設(shè)施電機控制模塊和游樂設(shè)施數(shù)據(jù)采集模塊反饋的變頻器控制變量、電動機主軸轉(zhuǎn)速和制動響應(yīng)時間等參數(shù)。主控制器通過2.4 G無線通訊方式與2個分布式控制模塊通訊。

圖1 超速保護功能檢測儀硬件圖

反射式光電開關(guān)用于測試與游樂設(shè)施電動機連接的飛輪轉(zhuǎn)速，其輸出的脈沖信號被游樂設(shè)施電機控制模塊采集。外接變頻器用于控制游樂設(shè)施電動機轉(zhuǎn)速和方向，并向游樂設(shè)施電機控制模塊連續(xù)發(fā)送電壓、電流和頻率等變頻器參數(shù)，其控制參數(shù)由游樂設(shè)施電機控制模塊通過RS485通訊發(fā)送。游樂設(shè)施數(shù)據(jù)采集模塊用于采集檢測過程中游樂設(shè)施給檢測系統(tǒng)發(fā)送的信號，包括超速保護開關(guān)的動作信號（開關(guān)量）以及超速后游樂設(shè)施自帶變頻器發(fā)出的信號（切斷電源后發(fā)出的報警信號）。

檢驗測試流程：1）通過小程序控制主控器來控制游樂設(shè)施直流電機的速度上限和加速度使大型游樂設(shè)施加速至超速情況；2）超速保護功能模塊介入，使大型游樂設(shè)施減速至閾值內(nèi)，如圖2所示。

圖2 檢測流程游樂設(shè)施速度示意圖

游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀微信小程序用于整個測試流程中，控制直流電機的速度上限和加速度，測量測試過程中大型游樂設(shè)施速度，并通過速度的變化情況計算出游樂設(shè)施超速保護模塊介入后制動響應(yīng)時間、制動時間和制動減速度，作為最終游樂設(shè)施超速保護功能是否符合標準評定的依據(jù)。

2 關(guān)鍵參數(shù)無線測控技術(shù)

游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀微信小程序面向嵌入式游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀開發(fā)，用手機替代檢測儀的上位機，微信小程序替代上位機軟件，通過藍牙通信進行數(shù)據(jù)傳輸，可實現(xiàn)非接觸式測量，簡化檢測工作、減少設(shè)備成本。

本文選擇藍牙4.0模塊作為下位機通信模塊。小程序藍牙通信測試如圖3所示。智能手機作為上位機，藍牙4.0通過串口PL2303連接至PC模擬下位機，即可對藍牙通信進行測試。

圖3 微信小程序通信測試

基于Javascript語言，微信小程序通過wx.open-BluetoothAdapter功能初始化，搜索后選中對應(yīng)藍牙模塊，并建立藍牙與手機的通信連接；使用wx.write-BLECharacteristicValue功能賦給藍牙對應(yīng)功能的UUID后，將輸入框中獲得的數(shù)據(jù)傳輸給藍牙模塊所在的下位機系統(tǒng)，提供下位機的控制參數(shù)，并不停詢問數(shù)據(jù)；下位機將檢測完的數(shù)據(jù)通過藍牙傳輸回小程序端，使用wx.notifyBLECharacteristic Valuechange讀出數(shù)據(jù)，將檢測出的參數(shù)顯示在微信小程序檢驗參數(shù)顯示框的相應(yīng)參數(shù)位置；canvas組件將獲得的數(shù)據(jù)按軸為時間軸，軸為電機速度在速度時間圖像框的畫布上制圖。

3 基于移動互聯(lián)的檢測報告智能一鍵生成

因微信小程序自身功能限制，選擇把檢測數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器，服務(wù)器將數(shù)據(jù)填入空白檢測報告模板，并以郵件形式發(fā)出的方式實現(xiàn)檢測報告智能一鍵生成功能。小程序自動生成檢測報告流程如圖4所示。

圖4 小程序自動生成檢測報告流程

3.1 小程序端從下位機接收數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)器端

使用小程序wx.request接口，建立與服務(wù)器的連接，post組件將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)出。服務(wù)器端通過Python Flask獲取小程序post提交的數(shù)據(jù)。

3.2 服務(wù)器調(diào)用模板填寫檢驗數(shù)據(jù)

服務(wù)器端Python Document調(diào)用檢測報告空白模板，選中對應(yīng)表格的對應(yīng)單元格，填入Flask獲取的對應(yīng)數(shù)據(jù)，居中處理后生成名為“游樂設(shè)施檢驗報告”的word文件。

3.3 服務(wù)器將檢測報告發(fā)出

使用Python email，Python smtplib構(gòu)建郵件并發(fā)送，流程分為4步：

1）授權(quán)發(fā)件郵箱功能，申請發(fā)送郵箱的POP3/ SMTP功能授權(quán)碼并開通相應(yīng)功能；

2）建立連接，SMTP客戶端（發(fā)送方的郵件服務(wù)器）定時對郵件緩存掃描，若有郵件，則與接收方的SMTP服務(wù)器建立TCP連接；連接建立后，客戶端發(fā)送詢問命令，附上主機名；接收端判斷發(fā)送過程是否進行；

3）自動生成與發(fā)送郵件，表1中代碼順序即為郵件傳輸?shù)耐暾^程；

表1 郵件生成傳輸代碼功能對照表

4）連接釋放，郵件發(fā)送完畢后，SMTP客戶端發(fā)送QUIT命令，SMTP服務(wù)器釋放TCP連接。

4 檢測微信小程序設(shè)計

設(shè)計游樂設(shè)施超速保護功能檢測微信小程序旨在控制電機模擬超速，并檢測電機軸速度、制動時間和制動反應(yīng)時間等來對超速保護裝置進行檢驗。采用開發(fā)者工具wxml，wxss語言搭建交互界面；使用JavaScript對人機交互功能進行編寫。微信小程序使用流程圖如圖5所示。

進入小程序后點擊藍牙按鈕，彈出開始搜索藍牙設(shè)備詢問框；在彈出的藍牙列表中選擇名稱為HC-08的設(shè)備進行連接；藍牙連接成功后，在速度上限和加速度2個輸入框內(nèi)填入檢驗控制參數(shù)；點擊開始測試按鈕，此時參數(shù)顯示框會不停地顯示嵌入式游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀傳回的電機轉(zhuǎn)速、輸出軸速度、功率，待檢測完成后計算出響應(yīng)時間t、制動時間t和制動速度v等參數(shù)；點擊檢測數(shù)據(jù)標簽跳轉(zhuǎn)至檢驗報告自動生成界面，界面中將檢測時間、檢測人員、檢測參數(shù)和檢測結(jié)果顯示出來；點擊生成報告按鈕，提示框顯示報告生成成功，并將測試結(jié)果以郵件形式發(fā)出；點擊歷史數(shù)據(jù)標簽跳轉(zhuǎn)至歷史檢驗數(shù)據(jù)溯源界面。

圖5 微信小程序使用流程圖

檢驗參數(shù)控制與顯示界面如圖6所示，主要負責(zé)控制、監(jiān)測檢測過程，可實現(xiàn)測試加載設(shè)置與測試過程參數(shù)實時顯示。檢測完畢后，下位機傳回數(shù)據(jù)將全部上傳至Ubuntu系統(tǒng)服務(wù)器端，利用Navicat for MySQL對數(shù)據(jù)進行儲存管理。

圖6 檢驗參數(shù)控制與顯示界面

歷史檢驗數(shù)據(jù)溯源界面如圖7所示，主要負責(zé)歷史數(shù)據(jù)展示與檢索，檢索框中輸入固定格式的標簽可對數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)進行檢索，并跳轉(zhuǎn)至檢驗報告自動生成界面展示對應(yīng)數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)標簽格式為：檢測時間-檢測地點-檢測人員，其中檢測時間通過wx.getFullYear，wx.getMonth和wx.getDate自動獲取組合后生成；檢測地點通過wx.getLocation獲得具體經(jīng)緯度信息，采用騰訊地圖API將獲取的經(jīng)緯度上傳至騰訊地圖進行逆向解碼得到該坐標點的名稱信息并返回；檢測人員名稱ID由小程序自帶接口wx.getUserInfo調(diào)用獲得。下拉標簽展示框可對歷史數(shù)據(jù)進行判斷，若有新數(shù)據(jù)則刷新歷史數(shù)據(jù)標簽。

檢驗報告自動生成界面如圖8所示，主要負責(zé)檢測數(shù)據(jù)的完整顯示與檢測報告的自動生成。生成報告按鈕控制將檢測數(shù)據(jù)上傳至Ubuntu系統(tǒng)的服務(wù)器，按照檢測院檢驗報告模板自動填入，并生成word版檢驗報告，如圖9所示。

圖7 歷史檢驗數(shù)據(jù)溯源界面

圖8 檢驗報告自動生成界面

圖9 檢驗報告自動生成結(jié)果

5 結(jié)語

本文研發(fā)微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護功能檢測儀上位機，使用智能手機代替?zhèn)鹘y(tǒng)上位機硬件系統(tǒng)，小程序代替上位機軟件，實現(xiàn)超速保護功能檢測儀器集成化、便攜化。應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)+將檢測數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端，實現(xiàn)游樂設(shè)施超速保護功能測試數(shù)據(jù)溯源、檢測報告自動生成。

[1] 林曉明.一種觀覽車超速保護功能檢測方法的研究[J].工程技術(shù)(引文版),2017(2):310,312.

[2] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T 20050—2006游樂設(shè)施檢驗驗收[S]. 北京:中國標準出版社, 2006.

[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T 28265—2012 游樂設(shè)施安全防護裝置通用技術(shù)條件[S].北京:中國標準出版社, 2012.

[4] Nikola Hure, Mario Va?ak, Mate Jelavi?, et al. Wind turbine overspeed protection based on polytopic robustly invariant sets[J]. Wind Energy, 2016,19(9).

[5] 許照凰.淺談電梯上行超速保護裝置檢驗及存在的問題[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2017(4):47-48.

[6] 戚政武,梁敏健,林曉明.自動扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護裝置檢測技術(shù)及儀器研制[J].中國特種設(shè)備安全,2014,30(12): 1-5,13.

[7] 張向北,張濤,陳超峰,等.基于物聯(lián)網(wǎng)和微信小程序的混凝土生產(chǎn)管控系統(tǒng)[J].公路,2018,63(10):18-21.

[8] 王志玉,楊鵬,張仔龍,等.基于微信小程序控制的中央空調(diào)控制器[J].電子世界,2018(17):148-149.

[9] 吳薇,王宜懷,黃鑫,等.基于NB-IoT和微信小程序的遠程移動實時溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2018,39(4):68-74.

[10] 梁波,田智雁,王鋒,等.一種基于微信小程序在RTS2的控制框架擴展[J].天文研究與技術(shù),2018,15(2):202-207.

The Host Computer of Overspeed Protection Function Detector for Amusement Facilities Based on WeChat Applet

Chen YinghongChen Jianxun Liang Minjian

(Guangdong Special Equipment Testing and Research Institute Zhuhai Testing Institute)

The overspeed protection function is a necessary function for the safe operation of large-scale viewing facilities. The detection of overspeed protection function is an indispensable part of the amusement facility leaving the factory and in service. This paper proposes a design method based on WeChat applet for the overspeed protection function detector of the amusement facility. The method replaces the traditional host computer software with a applet, and realizes the detection parameter control and the detection result display through the connection of the mobile phone Bluetooth and the Lower machine, and realizes the functions of detecting the data traceability and automatically generating the detection report through the connection with the server via the Internet.

Overspeed Protection; WeChat Applet; Data Traceability

陳英紅，女，1974年生，高級工程師，主要研究方向：特種設(shè)備檢驗檢測研發(fā)。E-mail: 924192172@qq.com

基金項目：廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項目（2017CT26）