摘 要：隨著工業(yè)自動化行業(yè)科技水平的提升，大量先進的儀器及設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，使金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠的工作效率大大提升，但大量金屬管轉(zhuǎn)子流量計儀器和設(shè)備的使用也給日常設(shè)備管理帶來了麻煩，據(jù)此設(shè)計了一種基于Android平臺的金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(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)，隨時隨地進行系統(tǒng)的訪問和業(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)子流量計廠設(shè)備管理工作人員的工作壓力。

 

    引言

    隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)進程的加快，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴大，一個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)子流量計作為一個城市現(xiàn)代化和先進性的主要標識之一，城市周邊建設(shè)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠得到了快速發(fā)展。

 

    我國金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠對于各種金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備的使用已經(jīng)非常熟悉，設(shè)備引進力度也非常大，特別是一些大型的先進的國外進口金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備。然而在金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠日常設(shè)備監(jiān)管方面仍然存在很多問題，主要包括以下3個方面：

 

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

 

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

 

    （3）針對設(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)及管理意識培養(yǎng)工作不到位。

 

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

 

    （1）提高金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠設(shè)備運行、監(jiān)管工作質(zhì)量和效率，通過信息化技術(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)備運行數(shù)據(jù)的存儲，保證設(shè)備數(shù)據(jù)的準確性；

 

    （2）通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的收集、規(guī)整和存儲，對其進行進一步分析處理，從而挖掘設(shè)備運行趨勢，設(shè)備運行環(huán)境的影響，生產(chǎn)對應(yīng)的運行報表，為金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠的日常管理決策提供支持；

 

    （3）提高日常設(shè)備監(jiān)管的時效性、準確性及智能化程度，通過即時通信技術(shù)及時提供設(shè)備運行狀況，提高金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備的運行穩(wěn)定性和可靠性。

 

    本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于Android平臺的金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(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)，隨時隨地進行系統(tǒng)的訪問和業(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)是非常新一代移動通信平臺，擁有更加先進的硬件和軟件架構(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，支持多種無線通信方式，支持強大的硬件配置。

 

    與其他操作系統(tǒng)一樣，Android系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計，其架構(gòu)主要分為4個層次，從低到高分別是Linux核心層、系統(tǒng)運行庫層、應(yīng)用程序框架層、應(yīng)用程序?qū)�。Linux核心層為系統(tǒng)提供內(nèi)存管理、設(shè)備驅(qū)動、進程管理等基本功能；應(yīng)用程序架構(gòu)層由組件庫和虛擬機提供支持，其包含重要的C文件庫和Java運行環(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進行開發(fā)。

 

    針對大多數(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C/C++kaifa zhe提供了NDK（Native Developing Kits）。NDK開發(fā)程序仍需通過JNI（Java Native Interface）方式與Java層代碼進行交互才能構(gòu)成一個完整的應(yīng)用程序。NDK開發(fā)能在一定程度上加快程序運行速度，但會增加程序開發(fā)的復(fù)雜度。 

 

    2 系統(tǒng)總體設(shè)計

    2.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)設(shè)計示意圖如圖1所 示。本系統(tǒng)在設(shè)計過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、數(shù)據(jù)訪問層和業(yè)務(wù)邏輯層等5個部分。下面簡單介紹這5個組成部分的主要工作內(nèi)容：

 

    （1）接口層，該層主要負責(zé)與外圍系統(tǒng)進行通信。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，其集成了系統(tǒng)開發(fā)過程中所需要的各種通用類庫及組件，例如進行數(shù)據(jù)加密時需要用到的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)與前端用戶交互頁面，用戶通過該層向系統(tǒng)發(fā)出業(yè)務(wù)操作請求，同時該層也將后臺處理結(jié)果反饋給前端用戶，該層通過采用ASP.NET、JavaScript以 及jQuery庫完成系統(tǒng)界面的設(shè)計和開發(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、數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)報表管理、數(shù)據(jù)綜合檢索、數(shù)據(jù)上報管理、數(shù)據(jù)安全管理以及系統(tǒng)運維管理等模塊。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)訪問層，該層包含了文件訪問組件和數(shù)據(jù)庫訪問組件，其中文件訪問組件負責(zé)與系統(tǒng)涉及文件（文本文件、報表文件、語音文件、視頻文件等）的存取和管理工作；數(shù)據(jù)庫訪問組件則負責(zé)與后臺的SQL Server數(shù)據(jù)庫通信完成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲工作。

 

 

 

    2.2 系統(tǒng)流程設(shè)計

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(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)子流量計設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是對設(shè)備的日常運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析過程中需要收集大量真實、準確的設(shè)備數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠運行的各種設(shè)備和儀器，例如鼓風(fēng)機的風(fēng)量數(shù)據(jù)，進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)，進水井的液位數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)通過西門子的PLC模塊從設(shè)備中讀取。本系統(tǒng)通過OPC接口讀取PLC中數(shù)據(jù)并進行存儲；然后對設(shè)備數(shù)據(jù)進行格式化處理，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)；然后進行數(shù)據(jù)的分類和存儲處理，主要是將設(shè)備數(shù)據(jù)按照不同屬性進行分類和存儲，以便于進行后續(xù)分析；非常后進行設(shè)備數(shù)據(jù)的分析并生成相應(yīng)的分析報告。

 

 

 

    2.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的Android客戶端框架設(shè)計如圖3所示。客戶端的框架設(shè)計基于Android平臺和Eclipse平臺，客戶端數(shù)據(jù)庫使用嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫，與服務(wù)端的通信采用WebService技術(shù)。Android客戶端框架設(shè)計使用MVC分層思想，使用jQuery Mobile前端框架以及HTML5完成客戶端頁面的布局和設(shè)計；使用Java編程語言完成業(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)庫訪問設(shè)計

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫操作示意圖如圖4所示。前臺應(yīng)用程序在進行運行設(shè)備管理業(yè)務(wù)處理時，通過調(diào)用.NET平臺的ADO.NET數(shù)據(jù)接口技術(shù)進行器材設(shè)備管理的庫、表操作，數(shù)據(jù)庫會將數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生的結(jié)果集反饋給應(yīng)用程序進行處理。

 

 

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的前臺應(yīng)用程序通過ADO.NET接口對后臺數(shù)據(jù)庫進行操作，其通過Connection對象與SQLServer數(shù)據(jù)庫建立連接；通過Command對象在SQL Server數(shù)據(jù)庫中執(zhí)行SQL語句 ；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 真機運行效果

    本系統(tǒng)通過APP客戶端完成進水泵房監(jiān)控、出水泵房監(jiān)控、化驗數(shù)據(jù)設(shè)備掃描、統(tǒng)計分析及行業(yè)新聞發(fā)布等功能操作。APP客戶端模塊的實現(xiàn)基于系統(tǒng)需求、框架設(shè)計、模塊設(shè)計展開，其包括模塊的界面實現(xiàn)、業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)和數(shù)據(jù)訪問實現(xiàn)。其中界面實現(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)訪問的實現(xiàn)采用了Hibernate框架技術(shù)和JDBC接口技術(shù)。APP客戶端的首頁實現(xiàn)界面如圖

5所示。

 

 

 

    4 結(jié)語

    本課題的研究目的是提高金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠設(shè)備運行、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)備運行數(shù)據(jù)的存儲，保證設(shè)備數(shù)據(jù)的準確性；通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的收集、規(guī)整和存儲，對其進行進一步分析處理，從而挖掘設(shè)備運行趨勢，設(shè)備運行環(huán)境的影響，生產(chǎn)對應(yīng)的運行報表，為金屬管轉(zhuǎn)子流量計廠的日常管理決策提供支持；提高日常設(shè)備監(jiān)管的時效性、準確性以及智能化程度，通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)及時提供設(shè)備運行狀況，提高了設(shè)備的運行穩(wěn)定性和可靠性。