基于Android的綠色車間監(jiān)測APP設(shè)計與實現(xiàn)

王 維

(南京科遠智慧科技集團股份有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

2015年，國務(wù)院總理李克強提出“中國制造2025”的計劃，其中包括智能制造工程和綠色制造工程。如今綠色、智能已經(jīng)是這個時代的主流思想，此外還有物聯(lián)網(wǎng)，各國都投入了巨大的人力、物力、財力來進行研究和開發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)通過各種傳感器采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，然后將采集的數(shù)據(jù)進行處理，并將數(shù)據(jù)返回到設(shè)備的控制中心。5G技術(shù)的普及和不斷成熟，可以滿足移動數(shù)據(jù)的高傳輸率、降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r、節(jié)省能源、降低成本和大規(guī)模的設(shè)備連接。5G技術(shù)滿足峰值傳輸速率達到Gbit/s，在沒有物理線路的情況下接口延時在1ms左右，可以滿足實時監(jiān)測龐大的網(wǎng)絡(luò)容量、虛擬現(xiàn)實的大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸和超多臺設(shè)備的連接。在物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)的結(jié)合之下，本文主要設(shè)計具有綠色、安全、節(jié)能的生產(chǎn)工作環(huán)境的車間監(jiān)測系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的主要功能

綠色車間監(jiān)測在Android終端上運行的系統(tǒng)目前還處于剛剛開始的階段。在手機、平板等和可以移動的設(shè)備越來越多的前提下，綠色車間監(jiān)測在Android終端上運行的系統(tǒng)研發(fā)顯得尤為重要。

本文主要闡述了基于Android系統(tǒng)的綠色工廠監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，以空調(diào)、風扇、車床等設(shè)備作為測試樣例，可以實現(xiàn)各種現(xiàn)代化設(shè)備的管理，轉(zhuǎn)變了管理方式，順應(yīng)當代科技的發(fā)展。把現(xiàn)代化的管理方式和設(shè)備融合在一起，可充分發(fā)揮設(shè)備的作用，提高企業(yè)收入，實現(xiàn)綠色車間管理。

2 本系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 邏輯架構(gòu)設(shè)計

綠色車間監(jiān)測系統(tǒng)邏輯架構(gòu)采用了3層架構(gòu)設(shè)置，自上而下分別是用戶界面層(User Interface Layer)、業(yè)務(wù)邏輯層(Business Logic Layer)與數(shù)據(jù)訪問層(Data Access Layer)[1]。這種分成架構(gòu)可以有效地將業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問邏輯隔開。

用戶界面層主要負責頁面展示，和與用戶交互。主要包括：用戶登錄界面、設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測界面、環(huán)境設(shè)備監(jiān)控界面、圖表分析界面、我的界面。通過這些界面，用戶可以很好地了解和使用系統(tǒng)功能。

業(yè)務(wù)邏輯層主要控制業(yè)務(wù)邏輯，為界面提供服務(wù)，實現(xiàn)與用戶交互的邏輯。主要包括：用戶登錄模塊、設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、環(huán)境設(shè)備監(jiān)測模塊、圖表分析模塊、我的模塊。

數(shù)據(jù)訪問層提供了對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查，主要分為客戶端數(shù)據(jù)訪問、服務(wù)器數(shù)據(jù)訪問。客戶端數(shù)據(jù)訪問包括：對生成設(shè)備監(jiān)測因子采集時間的使用、對環(huán)境設(shè)備因子采集時間的使用等。服務(wù)器數(shù)據(jù)訪問包括：用戶信息的使用、設(shè)備信息的使用、環(huán)境設(shè)備信息的使用、車間設(shè)備信息的使用等。

2.2 功能架構(gòu)設(shè)計

基于Android的綠色車間監(jiān)測APP的功能性需求分析，該項目在系統(tǒng)設(shè)計階段，將系統(tǒng)劃分成5個功能模塊，其中包含用戶登錄模塊、環(huán)境設(shè)備監(jiān)測模塊、設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、圖表分析模塊、我的模塊，如圖1所示。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本項目使用的數(shù)據(jù)庫是MySQL5.1，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段須分析前端APP的任務(wù)需求，是否滿足生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境設(shè)備實時監(jiān)測所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實時上傳和存儲，所以數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)采用了規(guī)范化設(shè)計[2]。本系統(tǒng)主要用到用戶基本信息表、環(huán)境設(shè)備控制表等5張表，接口是選用JDBC數(shù)據(jù)庫接口。

3 系統(tǒng)的模塊簡介

3.1 用戶功能

由用戶輸入工號或者用戶名和密碼，然后采用Retrofit和RxJava將用戶信息上傳至服務(wù)器，然后返回驗證信息。此外，用戶還可以修改密碼、綁定手機、修改數(shù)據(jù)刷新時間等操作。綁定手機號碼的同時也綁定了手機Max地址，系統(tǒng)首先確認手機使用了聚合數(shù)據(jù)提供的界面http://v.juhe.cn/sms/send，向手機發(fā)送驗證碼，確認手機號碼之后遍歷循環(huán)所有的網(wǎng)絡(luò)接口，找到 wlan0接口從而獲得手機Max地址，并且將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。

3.2 設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測功能實現(xiàn)

登錄成功之后會顯示登錄者的信息。采用了ViewPager實現(xiàn)設(shè)備列表之間的切換，每一個設(shè)備列表都是單獨的Fragment，都采用RecyclerView設(shè)置成兩列，然后自定義每一行的樣式。底部導航欄有一個自定義View。點擊設(shè)備主頁面的【空調(diào)】進入環(huán)境設(shè)備頁面，在視圖上可以看到空調(diào)系統(tǒng)用電量、功率等，也可以對風速風向進行調(diào)節(jié)，并且還可以對空調(diào)系統(tǒng)進行開與關(guān)操作(點擊【開關(guān)按鈕】),此項操作只有管理員才可以設(shè)置，拖動圓環(huán)上的圓圈可以調(diào)節(jié)溫度，拖動風速調(diào)節(jié)的圓圈可以改變速度，點擊風向調(diào)節(jié)的角度可以改變不同的風向。每一個

圖1 功能架構(gòu)

屬性都是采用了自定義View實現(xiàn)的，增加每個調(diào)節(jié)按鈕的復(fù)用率。風速調(diào)節(jié)采用了自定義的CustomScaleView，在這個方法里使用動態(tài)設(shè)定控制，通過畫筆(paint)和畫布(Canvas)，對不同屏幕寬度進行適配。

3.3 環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測功能實現(xiàn)

當檢測的數(shù)據(jù)高于某值時，系統(tǒng)會發(fā)出相應(yīng)的通知，在SDK28之后需要使用Notification Channel注冊通道后才可以發(fā)送通知，可以實時查看當前的環(huán)境參數(shù)和以往的環(huán)境參數(shù)。Custom Grid Layout是繼承Grid Layout自定義的一個控件，可以方便地添加或者刪除某個屬性。列表展示使用了TabLayout、ViewPager控件，可以左右滑動切換列表，列表使用了RecyclerView。

3.4 圖表分析功能實現(xiàn)

本系統(tǒng)可以以多種形式查看數(shù)據(jù)，可以對圖表中的數(shù)據(jù)進行折線圖之間的轉(zhuǎn)化，從而使數(shù)據(jù)更加直觀。屬性選擇使用了Spinner控件，日期選擇自定義View。點擊時間可以根據(jù)時間，選擇不同的圖表類型，生成不同的圖表。畫圖工具是第三方開源框架MPAndroid Chart-v3.0.3，這是使用兩種圖LineChart和BarChart。

3.5 后臺管理功能的實現(xiàn)

后臺管理系統(tǒng)主要是管理員對前臺的數(shù)據(jù)進行增刪改查等操作。在后端生產(chǎn)員登錄成功的顯示首頁中會顯示登錄人員的名字，以及【空調(diào)狀態(tài)】【風扇狀態(tài)】【修改密碼】【安全退出】等一些查詢操作，如果輸入的用戶名對應(yīng)只是生產(chǎn)員，那么只能在后臺進行查看操作和修改自己賬號密碼，不支持查看和更改管理員信息。當點擊左側(cè)【空調(diào)狀態(tài)】按鈕則會在右側(cè)顯示空調(diào)的狀態(tài)信息、數(shù)頁，和當前位置。點擊右下角的【下一頁】按鈕就可以查詢下一頁的空調(diào)狀態(tài)信息。點擊左側(cè)【風扇狀態(tài)】按鈕則會在右側(cè)顯示風扇的狀態(tài)信息。點擊右下角的【下一頁】按鈕就可以查詢下一頁的風扇狀態(tài)信息。

4 結(jié)語

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能的快速發(fā)展，在工廠管理中會更加注重綠色、安全利用、節(jié)能的生產(chǎn)環(huán)境。手機已經(jīng)融入了人們的日常生活，利用大數(shù)據(jù)、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，人們可以通過手機辦公隨時了解車間的數(shù)據(jù)，提高車間管理效率。