摘 要：隨著工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)科技水平的提升，大量先進(jìn)的儀器及設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，使金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠的工作效率大大提升，但大量金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)儀器和設(shè)備的使用也給日常設(shè)備管理帶來(lái)了麻煩，據(jù)此設(shè)計(jì)了一種基于Android平臺(tái)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和Web技術(shù)，隨時(shí)隨地進(jìn)行系統(tǒng)的訪問(wèn)和業(yè)務(wù)處理，提高了設(shè)備管理部門的工作效率，減輕了金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠設(shè)備管理工作人員的工作壓力。

 

    引言

    隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，一個(gè)城市的宜居性在一定程度上取決于該城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)保體系建設(shè)。城市金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)作為一個(gè)城市現(xiàn)代化和先進(jìn)性的主要標(biāo)識(shí)之一，城市周邊建設(shè)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠得到了快速發(fā)展。

 

    我國(guó)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠對(duì)于各種金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備的使用已經(jīng)非常熟悉，設(shè)備引進(jìn)力度也非常大，特別是一些大型的先進(jìn)的國(guó)外進(jìn)口金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備。然而在金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠日常設(shè)備監(jiān)管方面仍然存在很多問(wèn)題，主要包括以下3個(gè)方面：

 

    （1）大部分金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠仍然存在“重投入、輕管理”現(xiàn)象，造成很多設(shè)備資源的浪費(fèi)，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)成本居高不下；

 

    （2）仍然采用傳統(tǒng)的人工操作或定期巡檢方式進(jìn)行金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)管，工作效率低下，時(shí)效性差。 

 

    （3）針對(duì)設(shè)備管理人員的素質(zhì)培養(yǎng)落后，污水設(shè)備管理人員有一些是外聘的第三方人員，另一些是經(jīng)驗(yàn)不足的年輕技工，日常設(shè)備管理技術(shù)培訓(xùn)及管理意識(shí)培養(yǎng)工作不到位。

 

    基于以上問(wèn)題，本文根據(jù)某金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠設(shè)備監(jiān)管需求，研發(fā)了一套金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠設(shè)備監(jiān)管與分析系統(tǒng)。該課題的研究主要有以下3個(gè)方面的意義：

 

    （1）提高金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠設(shè)備運(yùn)行、監(jiān)管工作質(zhì)量和效率，通過(guò)信息化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高設(shè)備管理部門之間的溝通效率，便于日常設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，保證設(shè)備數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

 

    （2）通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集、規(guī)整和存儲(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步分析處理，從而挖掘設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的影響，生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行報(bào)表，為金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠的日常管理決策提供支持；

 

    （3）提高日常設(shè)備監(jiān)管的時(shí)效性、準(zhǔn)確性及智能化程度，通過(guò)即時(shí)通信技術(shù)及時(shí)提供設(shè)備運(yùn)行狀況，提高金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

 

    本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Android平臺(tái)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和Web技術(shù)，隨時(shí)隨地進(jìn)行系統(tǒng)的訪問(wèn)和業(yè)務(wù)處理，提高了設(shè)備管理部門的工作效率，減輕了金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠設(shè)備管理工作人員的工作壓力。

 

    1 Android系統(tǒng)概述

    Android系統(tǒng)是非常新一代移動(dòng)通信平臺(tái)，擁有更加先進(jìn)的硬件和軟件架構(gòu)，是Google公司于2007年底發(fā)布的開源手機(jī)操作系統(tǒng)，如今已經(jīng)發(fā)布至5.0版本，提供了極其豐富的應(yīng)用層API，支持多種無(wú)線通信方式，支持強(qiáng)大的硬件配置。

 

    與其他操作系統(tǒng)一樣，Android系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，其架構(gòu)主要分為4個(gè)層次，從低到高分別是Linux核心層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層、應(yīng)用程序框架層、應(yīng)用程序?qū)印�Linux核心層為系統(tǒng)提供內(nèi)存管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、進(jìn)程管理等基本功能；應(yīng)用程序架構(gòu)層由組件庫(kù)和虛擬機(jī)提供支持，其包含重要的C文件庫(kù)和Java運(yùn)行環(huán)境；應(yīng)用框架層則是開發(fā)應(yīng)用程序所關(guān)心的部分。Android應(yīng)用程序都是基于應(yīng)用框架層所提供的基本框架和API進(jìn)行開發(fā)。

 

    針對(duì)大多數(shù)Android應(yīng)用開發(fā)，Google發(fā)布了Android SDK（Software Developing Kits）。其中，包括若干開發(fā)工具集和一整套基于Java開發(fā)的API。Google公司又針對(duì)C/C++kaifa zhe提供了NDK（Native Developing Kits）。NDK開發(fā)程序仍需通過(guò)JNI（Java Native Interface）方式與Java層代碼進(jìn)行交互才能構(gòu)成一個(gè)完整的應(yīng)用程序。NDK開發(fā)能在一定程度上加快程序運(yùn)行速度，但會(huì)增加程序開發(fā)的復(fù)雜度。 

 

    2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

    2.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖如圖1所 示。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用分層和分模塊方法，主要包含接口層、表示層、通用類庫(kù)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和業(yè)務(wù)邏輯層等5個(gè)部分。下面簡(jiǎn)單介紹這5個(gè)組成部分的主要工作內(nèi)容：

 

    （1）接口層，該層主要負(fù)責(zé)與外圍系統(tǒng)進(jìn)行通信。該層主要與本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊交互完成系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的提取工作。

 

    （2）通用類庫(kù)，其集成了系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中所需要的各種通用類庫(kù)及組件，例如進(jìn)行數(shù)據(jù)加密時(shí)需要用到的MD5加密方法；Excel文件導(dǎo)入和導(dǎo)出需要的處理方法；數(shù)據(jù)打印所用到的打印組件等。 

 

    （3）表示層，該層中集成了系統(tǒng)與前端用戶交互頁(yè)面，用戶通過(guò)該層向系統(tǒng)發(fā)出業(yè)務(wù)操作請(qǐng)求，同時(shí)該層也將后臺(tái)處理結(jié)果反饋給前端用戶，該層通過(guò)采用ASP.NET、JavaScript以 及jQuery庫(kù)完成系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。 

 

   （4）業(yè)務(wù)邏輯層，該層是本系統(tǒng)的核心構(gòu)件之一，其主要負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)操作處理工作，在業(yè)務(wù)邏輯層中包含了設(shè)備資料管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分揀、數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)報(bào)表管理、數(shù)據(jù)綜合檢索、數(shù)據(jù)上報(bào)管理、數(shù)據(jù)安全管理以及系統(tǒng)運(yùn)維管理等模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊與接口層通信完成其他模塊所需數(shù)據(jù)的提取工作；查詢分析模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的檢索和分析處理。 

 

   （5）數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，該層包含了文件訪問(wèn)組件和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件，其中文件訪問(wèn)組件負(fù)責(zé)與系統(tǒng)涉及文件（文本文件、報(bào)表文件、語(yǔ)音文件、視頻文件等）的存取和管理工作；數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件則負(fù)責(zé)與后臺(tái)的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)通信完成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。

 

 

 

    2.2 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求總體流程如圖2所示。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是對(duì)設(shè)備的日常運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中需要收集大量真實(shí)、準(zhǔn)確的設(shè)備數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠運(yùn)行的各種設(shè)備和儀器，例如鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量數(shù)據(jù)，進(jìn)水和出水泵的水流量數(shù)據(jù)，分解池中的氨氮量數(shù)據(jù)，進(jìn)水井的液位數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)通過(guò)西門子的PLC模塊從設(shè)備中讀取。本系統(tǒng)通過(guò)OPC接口讀取PLC中數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)；然后對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理，格式化處理的主要工作是將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和格式轉(zhuǎn)化，從而獲得數(shù)據(jù)分析所需要的數(shù)據(jù)；然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類和存儲(chǔ)處理，主要是將設(shè)備數(shù)據(jù)按照不同屬性進(jìn)行分類和存儲(chǔ)，以便于進(jìn)行后續(xù)分析；非常后進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)的分析并生成相應(yīng)的分析報(bào)告。

 

 

 

    2.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的Android客戶端框架設(shè)計(jì)如圖3所示。客戶端的框架設(shè)計(jì)基于Android平臺(tái)和Eclipse平臺(tái)，客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)使用嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，與服務(wù)端的通信采用WebService技術(shù)。Android客戶端框架設(shè)計(jì)使用MVC分層思想，使用jQuery Mobile前端框架以及HTML5完成客戶端頁(yè)面的布局和設(shè)計(jì)；使用Java編程語(yǔ)言完成業(yè)務(wù)邏輯的判斷和處理；使用WebService完成數(shù)據(jù)的處理。

 

 

    2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)設(shè)計(jì)

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作示意圖如圖4所示。前臺(tái)應(yīng)用程序在進(jìn)行運(yùn)行設(shè)備管理業(yè)務(wù)處理時(shí)，通過(guò)調(diào)用.NET平臺(tái)的ADO.NET數(shù)據(jù)接口技術(shù)進(jìn)行器材設(shè)備管理的庫(kù)、表操作，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)將數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生的結(jié)果集反饋給應(yīng)用程序進(jìn)行處理。

 

 

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的前臺(tái)應(yīng)用程序通過(guò)ADO.NET接口對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，其通過(guò)Connection對(duì)象與SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接；通過(guò)Command對(duì)象在SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行SQL語(yǔ)句 ；使用 DataReader 類的相關(guān)方法獲得Database中的相應(yīng)數(shù)據(jù) ；使用DataSet類的相關(guān)方法獲得Database返回的結(jié)果集。 

 

    3 真機(jī)運(yùn)行效果

    本系統(tǒng)通過(guò)APP客戶端完成進(jìn)水泵房監(jiān)控、出水泵房監(jiān)控、化驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)備掃描、統(tǒng)計(jì)分析及行業(yè)新聞發(fā)布等功能操作。APP客戶端模塊的實(shí)現(xiàn)基于系統(tǒng)需求、框架設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)展開，其包括模塊的界面實(shí)現(xiàn)、業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)。其中界面實(shí)現(xiàn)采用了Struts MVC框架技術(shù)和HTML5技術(shù)；業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)使用了Java完成程序代碼編寫，使用Spring框架完成程序的調(diào)度和控制；數(shù)據(jù)訪問(wèn)的實(shí)現(xiàn)采用了Hibernate框架技術(shù)和JDBC接口技術(shù)。APP客戶端的首頁(yè)實(shí)現(xiàn)界面如圖

5所示。

 

 

 

    4 結(jié)語(yǔ)

    本課題的研究目的是提高金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠設(shè)備運(yùn)行、監(jiān)管的工作質(zhì)量和效率，利用信息化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高設(shè)備管理部門之間的溝通效率，便于日常設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，保證設(shè)備數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集、規(guī)整和存儲(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步分析處理，從而挖掘設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的影響，生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行報(bào)表，為金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)廠的日常管理決策提供支持；提高日常設(shè)備監(jiān)管的時(shí)效性、準(zhǔn)確性以及智能化程度，通過(guò)數(shù)據(jù)分析技術(shù)及時(shí)提供設(shè)備運(yùn)行狀況，提高了設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。