基于Android的“綠色車間”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)木

胡新宇 馮蓉珍

摘要：本論述設(shè)計(jì)了一種基于Andriod的“綠色車間”檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)車間環(huán)境，當(dāng)環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)值大于設(shè)定閾值，開(kāi)啟通風(fēng)、空氣凈化設(shè)備。管理者遠(yuǎn)程監(jiān)控多個(gè)車間的生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)以及車間環(huán)境，并進(jìn)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(jiǎn)單、交互友好。

關(guān)鍵詞：Andriod;綠色車間;監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP368.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

0引言

隨著生活水平不斷提高，人們對(duì)工作環(huán)境要求越來(lái)越高。工廠生產(chǎn)車間粉塵、溫度、濕度超標(biāo)等問(wèn)題急需解決?！熬G色車間”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備方便、安全、智能等特點(diǎn)，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)車間環(huán)境并控制設(shè)備運(yùn)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(shù)相結(jié)合應(yīng)用于車間環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與控制成為可能。

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

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程采集環(huán)境數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)程控制車間設(shè)備運(yùn)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(guó)內(nèi)外在車間環(huán)境研究的基礎(chǔ)上，提出了基于Android的“綠色車間”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)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(guò)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(shè)備工作參數(shù)數(shù)據(jù)采集部分、進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、顯示并發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令的移動(dòng)終端和包括了風(fēng)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(shè)計(jì)，將在另外的文章中進(jìn)行闡述。本論述重點(diǎn)闡述移動(dòng)終端APP的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)終端監(jiān)測(cè)并顯示多個(gè)車間內(nèi)的每個(gè)生產(chǎn)設(shè)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(guò)界面直接查看車間環(huán)境指標(biāo)以及車間設(shè)備狀態(tài)。

2“綠色車間”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需求分析及方案設(shè)計(jì)

2.1“綠色車間”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需求分析

準(zhǔn)確的需求分析可以減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本和維護(hù)成本。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要求綜合考慮基本需求、信息系統(tǒng)特點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)防范等多方面因素。按照軟件需求設(shè)計(jì)，做到設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2.1.1功能性需求分析

對(duì)生產(chǎn)車間工作環(huán)境中的PM2.5、溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在手機(jī)、PAD等移動(dòng)終端顯示主要監(jiān)測(cè)參數(shù)值，對(duì)周期監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，基于分析結(jié)果對(duì)車間的環(huán)境設(shè)備進(jìn)行控制操作。監(jiān)測(cè)車間內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)、能耗、使用頻次，當(dāng)監(jiān)測(cè)到生產(chǎn)設(shè)備故障或關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)通知用戶。生產(chǎn)設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)間每5min采集一次，車間環(huán)境參數(shù)沒(méi)3s采集一次。

2.1.2非功能性需求分析

移動(dòng)終端非功能性需求要求：界面美觀、邏輯簡(jiǎn)單、交互友好;APP運(yùn)行順暢無(wú)卡頓，連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定、不死機(jī)、無(wú)閃退等嚴(yán)重BUG;存儲(chǔ)最近一分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)無(wú)延遲;數(shù)據(jù)顯示到頁(yè)面上無(wú)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(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

移動(dòng)終端APP需要實(shí)現(xiàn)頁(yè)面布局、訪問(wèn)服務(wù)器接口、采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、頁(yè)面顯示各類數(shù)據(jù)、發(fā)送控制指令等功能。

頁(yè)面上由“用戶注冊(cè)”、“登錄”、“開(kāi)關(guān)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(cè)系統(tǒng)移動(dòng)終端的幾個(gè)重要模塊?！熬G色車間”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體方案如圖2所示。

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

“開(kāi)關(guān)控制”：控制機(jī)床工作狀態(tài)，在移動(dòng)終端頁(yè)面上點(diǎn)擊“開(kāi)”則遠(yuǎn)程啟動(dòng)機(jī)床工作，“關(guān)”則遠(yuǎn)程停止機(jī)床工作。只有“管理者”身份的用戶才能遠(yuǎn)程操控機(jī)床啟、停。

環(huán)境變量監(jiān)控：通過(guò)訪問(wèn)接口獲取車間環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并使用JSONObject對(duì)訪問(wèn)到的接口數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，同時(shí)將數(shù)據(jù)適配到頁(yè)面上。程序啟動(dòng)后，利用線程對(duì)環(huán)境指標(biāo)每3s實(shí)時(shí)刷新一次，如果當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定閾值，則對(duì)此環(huán)境參數(shù)背景顯示為紅色，起報(bào)警警示作用，同時(shí)打開(kāi)通風(fēng)設(shè)備。否則，背景顯示為綠色，通風(fēng)設(shè)備不工作。環(huán)境參數(shù)值存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。頁(yè)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(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1Android開(kāi)發(fā)環(huán)境

基于Android的“綠色車間”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)移動(dòng)終端的設(shè)計(jì)，在利用Android Studio3.4.1作為開(kāi)發(fā)環(huán)境的同時(shí)安裝JDK1.8x64。Android操作系統(tǒng)以精簡(jiǎn)的Linux系統(tǒng)作為其內(nèi)核，由應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序框架、程序庫(kù)、Android運(yùn)行庫(kù)、Linux內(nèi)核5個(gè)部分組成的。Android應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)之前需要配置開(kāi)發(fā)環(huán)境參數(shù)。開(kāi)發(fā)完成后的應(yīng)用程序能夠在手機(jī)、PAD等移動(dòng)終端設(shè)備和安卓模擬器上運(yùn)行。

3.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

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

3.3用戶“注冊(cè)”及“登錄”模塊設(shè)計(jì)

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

3.4“管理者”車間顯示模塊設(shè)計(jì)

以車間管理員即“管理者”身份登錄的用戶可控制多個(gè)車間設(shè)備?！败囬g選擇”按鈕供管理者選擇進(jìn)入不同車間，管理者根據(jù)頁(yè)面“開(kāi)關(guān)”按鈕控制各機(jī)床的工作狀態(tài)，用動(dòng)畫表示機(jī)床的工作狀態(tài)，“開(kāi)關(guān)”按鈕開(kāi)啟則開(kāi)啟動(dòng)畫，反之停止，并用計(jì)算公式計(jì)算機(jī)床的能耗及估算費(fèi)用，保存并更新使用頻次;管理者也可監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，并且可設(shè)置環(huán)境參數(shù)閾值，從服務(wù)器接口獲取各變量數(shù)據(jù)，采用線程每3s請(qǐng)求訪問(wèn)一次網(wǎng)絡(luò)，獲取網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)后更新頁(yè)面數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)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(shè)計(jì)

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

4結(jié)論

本系統(tǒng)從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)后在移動(dòng)終端顯示，對(duì)車間設(shè)備和車間環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車間設(shè)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(shè)備工作狀態(tài)。

利用Android平臺(tái)設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，成本低，使用方便，自帶SQLite，操作數(shù)據(jù)庫(kù)十分便捷。

本系統(tǒng)已設(shè)計(jì)完成，目前已在合作單位試用，我們將對(duì)用戶提出的意見(jiàn)和建議進(jìn)行進(jìn)一步完善和改進(jìn)。