基于Android的“綠色車間”監測系統的設計與實現木

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。該系統智能監測車間環境，當環境參數實時值大于設定閾值，開啟通風、空氣凈化設備。管理者遠程監控多個車間的生產設備狀態以及車間環境，并進行有效管理，為車間環境安全環保提供保障。該系統界面美觀、邏輯簡單、交互友好。

關鍵詞：Andriod;綠色車間;監測系統

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，人們對工作環境要求越來越高。工廠生產車間粉塵、溫度、濕度超標等問題急需解決。“綠色車間”監測系統具備方便、安全、智能等特點，通過遠程監測車間環境并控制設備運行，從而給工人及管理人員提供安全環保的工作環境。隨著科技創新與發展，將Andriod操作系統和物聯網技術相結合應用于車間環境智能監測與控制成為可能。

Android操作系統基于Linux內核、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。

利用物聯網技術遠程采集環境數據并遠程控制車間設備運行以凈化車間環境。

本文在綜合分析原有車間環境存在的不足和國內外在車間環境研究的基礎上，提出了基于Android的“綠色車間”監測系統，該系統能夠實現環境監測的智能化、系統化，為工作人員提供舒適安全的工作環境。

1“綠色車間”監測系統組成

所謂“綠色車間”，是指車間環境綠色環保，給人以舒適的工作環境，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。

本系統由包括了PM2.5、溫、濕度等環境參數、車間內生產設備工作參數數據采集部分、進行數據存儲、分析、顯示并發送遠程控制指令的移動終端和包括了風扇、空調、空氣凈化器等執行器三大部分組成。如圖1所示。

因篇幅限制，生產車間的數據采集及執行器部分的軟、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。移動終端監測并顯示多個車間內的每個生產設備信息以及環境信息、控制改善環境的執行器工作狀態。用戶通過界面直接查看車間環境指標以及車間設備狀態。

2“綠色車間”監測系統需求分析及方案設計

2.1“綠色車間”監測系統需求分析

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

2.1.1功能性需求分析

對生產車間工作環境中的PM2.5、溫度、濕度進行實時監測，并在手機、PAD等移動終端顯示主要監測參數值，對周期監測的數據進行存儲、分析，基于分析結果對車間的環境設備進行控制操作。監測車間內生產設備的狀態、能耗、使用頻次，當監測到生產設備故障或關閉時，系統自動通知用戶。生產設備工作狀態監測時間每5min采集一次，車間環境參數沒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，連續運行穩定、不死機、無閃退等嚴重BUG;存儲最近一分鐘內的數據無延遲;數據顯示到頁面上無延遲;從接口中采集數據的延遲<1s。

2.2“綠色車間”監測系統方案設計

移動終端APP需要實現頁面布局、訪問服務器接口、采集數據、存儲數據、分析數據、頁面顯示各類數據、發送控制指令等功能。

頁面上由“用戶注冊”、“登錄”、“開關控制”、環境變量“PM2.5”、“溫度”、“濕度”等參數組成“綠色車間”監測系統移動終端的幾個重要模塊?！熬G色車間”監測系統整體方案如圖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。本系統中身份選項有“管理者”和“生產者”兩種，區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，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。

環境變量監控：通過訪問接口獲取車間環境參數數據，并使用JSONObject對訪問到的接口數據進行解析，同時將數據適配到頁面上。程序啟動后，利用線程對環境指標每3s實時刷新一次，如果當前環境數據超過設定閾值，則對此環境參數背景顯示為紅色，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。環境參數值存儲到數據庫。頁面上利用不同的折線圖分別顯示最近一分鐘內各類環境參數的變化。

3基于Android的“綠色車間”監測系統的設計與實現

3.1Android開發環境

基于Android的“綠色車間”監測系統移動終端的設計，在利用Android Studio3.4.1作為開發環境的同時安裝JDK1.8x64。Android操作系統以精簡的Linux系統作為其內核，由應用程序層、應用程序框架、程序庫、Android運行庫、Linux內核5個部分組成的。Android應用程序開發之前需要配置開發環境參數。開發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數據庫設計

基于Android的“綠色車間”監測系統所用的數據庫為Android本身自帶的數據庫SQLite。SQLite是一款占用內存空間小、兼容性高、使用方便、輕量級數據庫。可使用SQLiteDatabase數據庫訪問類實現增、刪、改、查操作。SQLite支持多種數據類型，不用擔心字段聲明的數據類型。

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定的格式要求填寫信息，點擊“注冊”按鈕后用戶信息寫入數據庫，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，管理者根據頁面“開關”按鈕控制各機床的工作狀態，用動畫表示機床的工作狀態，“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;管理者也可監測環境參數，并且可設置環境參數閾值，從服務器接口獲取各變量數據，采用線程每3s請求訪問一次網絡，獲取網絡接口數據后更新頁面數據，同時將數據存入數據庫并用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境參數的數值。如圖3所示。

3.5“生產者”車間顯示模塊設計

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

4結論

本系統從服務器獲取數據后在移動終端顯示，對車間設備和車間環境進行監測，從而實現對車間設備和環境的良好控制。用戶根據不同的身份登錄不同的車間模塊，“管理員”除了和“生產者”一樣能夠監控車間環境以外，還能夠監控車間生產設備工作狀態。

利用Android平臺設計的監測系統，成本低，使用方便，自帶SQLite，操作數據庫十分便捷。

本系統已設計完成，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。