基于Android的飛機無紙化維修工作單系統軟件設計

張 迪, 弓 正

(中國民航大學 a. 工程技術訓練中心； b. 航空自動化學院， 天津 300300)

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基于Android的飛機無紙化維修工作單系統軟件設計

張 迪a, 弓 正b

(中國民航大學 a. 工程技術訓練中心； b. 航空自動化學院， 天津 300300)

為了解決飛機紙質版維修工作單易損壞、難儲存、浪費紙張、查詢繁瑣、圖表不清晰等缺點。在Android開發環境下，設計具備存儲、索引、內容瀏覽、批注簽字與地面維修中心網絡傳輸功能的飛機無紙化維修工作單系統軟件。其軟件程序設計采用可擴展標記語言和Java語言編程相結合方式?？蓴U展標記語言實現與維修人員交互的各類界面、布局、控件等可視化資源；Java語言實現飛機無紙化維修工作單系統各項設計功能，通過擴展標記語言生成的可視化資源實現調用和運行。采用以基于Linux 內核的手持式電子移動設備為載體，實現飛機無紙化維修工作單系統軟件的運行和維修人員的操作，為飛機維修工作單無紙化提供一種設計方法。模擬運行和操作結果表明，該系統滿足了飛機維修工作單使用效率等實際需求。

Android； 飛機維修工作單； 無紙化； Java

0 引 言

飛機維修工作單是航空器運營人或維修單位編寫、編譯、核對和審批出版的維修工作文件，是航空器維修工作的基本依據[1]。維修人員應按相應類型航空器的維修工作單完成各種維修工作并在工作單上逐項簽署[2]。目前，飛機維修工作單形式是通過電子版維修工作單轉化成紙質版維修工作單，維修人員使用紙質版維修工作單完成相應的維修工作。

1 設計目的與方案

飛機紙質版維修工作單存在易損壞、難儲存、浪費紙張、查詢繁瑣、圖表不清晰等缺點，會影響航空維修效率和安全性[3]。隨著信息技術的高速發展以及航空維修工作量的與日俱增，設計一種飛機維修工作單無紙化形式就顯得尤為重要。

Android是基于Linux開發的開源操作系統[4-6]，專為移動終端設計的軟件平臺。Linux是個人計算機和工作站上的類Unix操作系統[7]，基于 Linux 內核的操作系統可以用于電子移動設備[8-10]，且具有高度的開放性、豐富的硬件支持、設計寬泛、自由環境、學習資料豐富多樣等優點[11-12]。因此，選擇在Android開發環境下，設計飛機無紙化維修工作單系統軟件。以手持式Linux 內核電子移動設備(如手機、平板電腦等)為載體實現該系統軟件的運行和維修人員的操作。為了增加和滿足飛機維修工作單使用效率和實際需求，飛機無紙化維修工作單系統設計為不僅具備紙質版維修工作單的常規功能，還具備集成性、索引性和網絡性等功能，即維修工作單存儲、索引、內容瀏覽、批注與手寫簽字、與地面維修中心之間的網絡傳輸功能。

為實現上述功能的設計要求，基于Android開發環境的系統設計方案由6個模塊組成，分別為界面功能模塊、閱讀功能模塊、簽名批注功能模塊、保存模塊、上傳模塊和下載模塊。各設計模塊之間的關系如圖1所示，其軟件程序由兩種代碼文件組成，一種是.xml文件，采用可擴展標記語言編程，生成與維修人員交互的各類界面、布局、控件等可視化資源元素。另一種是.java類文件，采用Java語言編程，實現飛機無紙化維修工作單系統的各項設計功能，是軟件設計的核心內容。.java類文件各項功能程序通過.xml文件的控件資源實現調用和運行。

2 Android開發環境的搭建

Android操作系統由5層結構組成，從下到上分別為Linux 內核、Android 本地庫、Android 運行環境、應用程序框架以及應用程序[13-15]。通過以下5項配置設計，搭建了實現飛機無紙化維修工作單系統軟件設計的Android開發環境：

(1) 配置JDK(Java Development Kit)開發環境。JDK是Java語言的軟件開發工具包，用于編譯Java語言程序。由于基于Android應用軟件的核心代碼是Java語言程序，所以配置JDK環境就顯得十分重要；

(2) 配置Eclipse開發平臺。Eclipse是一個開放源代碼且基于Java語言的可擴展開發平臺，用于應用軟件的編程。其是一個框架和一組服務，需要通過插件組件構建此開發平臺。

圖1 系統設計方案框圖

(3) 配置Android SDK并設置路徑。在Eclipse中進入“Windows-Preferences”，打開Android樹狀列表并添加Android SDK路徑。

(4) 配置插件組件ADT(Android Development Tools)。ADT是Eclipse中開發Android應用軟件的插件組件。

(5) 創建Android模擬器AVD(Android Virtual Device)。AVD是Android虛擬設備，實現基于Android應用軟件的程序開發、運行和調試。

3 設計方法與關鍵技術

3.1 界面功能的軟件設計

系統界面包括主界面、閱讀界面、功能選擇界面、上傳界面和下載界面等，還有各個界面的功能標志。下面主要說明主界面功能設計。

主界面包括 “維修工作單本地瀏覽”、“維修工作單網絡上傳/下載”、“幫助”和“關于”4個功能標志。單擊功能標志跳轉至不同界面，其中：“維修工作單本地瀏覽”標志功能是跳轉至電子移動設備本地目錄下的文件及文件夾界面，索引和選擇維修工作單。當進入閱讀界面后，將顯示維修工作單的每一頁內容，在閱讀界面上方的工具欄中有搜索、復制、手寫、高亮、標記等輔助工具標志；“維修工作單網絡上傳/下載” 標志功能是跳轉至功能選擇界面顯示“上傳文件至服務器”和“從服務器下載文件”兩個子功能標志，實現電子移動設備的維修工作單通過局域網與地面維修中心服務器之間傳輸功能。

主界面布局文件main.xml的設計采用了Linear Layout方法，即線性布局。它將上述4個功能標志布局從上至下顯示在主界面中央。在主界面功能文件main.java中設計了實現每個標志功能的程序，利用setOnClickListener方法為其綁定可監聽用戶單擊事件的監聽器，從而單擊此標志來啟動對應活動事件。例如：單擊“維修工作單本地瀏覽” 標志的綁定單擊事件監聽器的部分編程代碼如下：

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

View localButton=findViewById(R.id.local_button);

localButton.setOnClickListener(this);

…

public void onClick(View v){

switch (v.getId()){

case R.id.local_button:

Intent ilocalchose=new Intent (this, ChoosePDFActivity.class);

startActivity (ilocalchose);

break;

……}

程序代碼中，View localButton=findViewById(R.id.local_button)是通過id號(local_button)獲取“維修工作單本地瀏覽”標志控件，localButton.setOnClickListener(this)語句是其綁定單擊事件監聽器。當監聽到維修人員單擊該標志動作時，調用onClick(View v)方法。該方法中設置一個case條件語句，根據被單擊標志控件的id號來確定單擊的是哪一個標志，再通過Intent和startActivity語句啟動對應的活動事件。

3.2 閱讀功能的軟件設計

目前，飛機電子版維修工作單都采用.pdf擴展名類型的文件。Android操作系統自身沒有解析.pdf文件的類，需要借助第三方libmupdf.so動態庫來讀取.pdf文件，實現維修工作單的閱讀。該動態庫搭建的MuPDF是一個微型.pdf文件閱讀器。將limupdf.so動態庫導入Android工程項目中，建立一個包含.pdf文件閱讀器各個類的程序包。通過調用該程序包中的相關各個類實現.pdf維修工作單閱讀功能的軟件設計，其流程圖如圖2(a)所示。

單擊主界面的“維修工作單本地瀏覽”標志，將調用ChoosePDFActivity.java類。在此類文件中，設計了一個ListAdapter控件，以列表形式顯示維修工作單文件及文件夾；設計了一個if條件語句，用于判斷文件擴展名是否為.pdf，過濾不符合要求的文件，僅顯示.pdf維修工作單而隱藏其它擴展名文件；使用onListItemClick()方法檢測維修人員的單擊行為，當單擊選定的維修工作單時，將獲取文件地址并啟動MuPDFActivity.java類，同時暫停所有活動事件。然后，使用MuPDFActivity.java類中的openFile(String path)方法接收文件地址并調用MuPDFCore.java類來解析.pdf維修工作單。MuPDFCore.java類包含了大量解析.pdf文件的相關語句，例如：countPages()、gotoPage()、getPageSize()等。在解析處理和實例化以后，傳送至ReaderView.java類獲取.pdf維修工作單的頁面信息，再傳送至PageView.java類將每一頁.pdf維修工作單轉化成一個bitmap對象，顯示在閱讀界面上。

(a)閱讀功能(b)簽名批注功能

圖2 閱讀、簽名、批注軟件設計流程圖

MuPDFActivity.java類是解析.pdf維修工作單的主程序，所有操作都需要通過其中的語句調用其它類文件。MuPDFCore.java類用于實現.pdf維修工作單解析，獲取其高度、寬度格式和頁數等文件格式。ReaderView.java類用于獲取文件頁面信息以及實現輔助操作，輔助操作包括頁面的放大、縮小和翻頁等。通過調用OnGestureListener接口創建一個GestureDetector監聽器來實現輔助操作，該監聽器檢測維護人員在電子移動設備閱讀界面上的動作，并執行相應的輔助操作。最后，當單擊“退出”標志時，將返回到維修工作單文件列表，以選擇和查看其它維修工作單。

3.3 簽名批注和保存功能的軟件設計

libmupdf.so動態庫搭建的MuPDF中集成了簽名與批注功能的類文件，通過調用導入Android工程項目中.pdf文件閱讀器各個類的程序包，實現簽名批注功能的軟件設計，其流程圖如圖2(b)所示。

在.pdf維修工作單閱讀界面上方，設計了一個工具欄。單擊工具欄中“簽名批注”標志可調出子工具欄，子工具欄包括高亮、下劃線、刪除線、復制和手寫功能標志。工具欄的設計采用了TopBarMode方法，每個功能標志對應單獨的子方法。單擊功能標志后，通過一個if條件語句判斷操作類型，調用相應的子方法。

其中，復制、高亮、下劃線和刪除線功能設計都先調用MuPDFReaderView.Mode.Selecting方法選擇.pdf維修工作單的文字，再執行PageView.java類中的copySelection()方法復制文字內容，或者調用PageView.java類中markupSelection(Annotation.Type.*)方法添加高亮顏色或下滑線刪除線。而手寫功能設計先借助GestureDetector監聽器來檢測維修人員在電子移動設備閱讀界面上的動作，再調用MuPDFReaderView.Mode.Drawing方法記錄筆跡，最后調用PageView.java類中的saveDraw()方法暫時保存筆跡。其中，簽名批注功能的部分編程代碼如下：

public void OnAcceptButtonClick(View v)

{

MuPDFView pageView=(MuPDFView) mDocView.getDisplayedView();

boolean success=false;

switch (mAcceptMode) {

……

case Highlight:

if (pageView!=null)

success=pageView.markupSelection(Annotation.Type.Highlight);

mTopBarMode=TopBarMode.More;

if (!success)

showInfo(getString(R.string.no_text_selected));

break;

……}

程序代碼中，設計了一個case條件語句根據子條件來判斷調用的方法或顯示的信息，執行相應的功能。當單擊某一功能標志時，mAcceptMode會被賦予對應子條件。示例代碼中給出的是“高亮(Highlight)”功能，則mAcceptMode = AcceptMode.Highlight。當單擊“確認”標志時，case條件語句執行高亮功能語句。

在維修工作單閱讀和添加簽名批注完畢后，單擊“返回”標志退出維修工作單時，設計調出一個提示窗口詢問是否保存修改。若單擊“否”標志，則不保存修改返回維修工作單目錄頁面。若單擊“是”標志，則由主程序MuPDFActivity.java調用MuPDFCore.java類中的save()方法將批注簽名內容保存至該維修工作單中。

3.4 上傳功能的軟件設計

基于Android的電子移動設備網絡上傳存在多種方式：Socket上傳、模擬Web通過Http協議上傳和FTP上傳。其中，FTP的一項突出的優點，是可在不同類型的計算機之間傳送文件[16]。因此，采用FTP上傳方式實現與地面維修中心的飛機維修工作單網絡上傳功能。

Android操作系統自身沒有實現FTP上傳功能的類，需要借助第三方commons-net開發包。通過調用import語句導入該開發包的子程序包，實現FTP上傳功能。

上傳功能程序的設計流程為輸入服務器地址、登錄名稱和密碼，選擇上傳維修工作單，嘗試連接服務器、執行維修工作單上傳，其流程圖如圖3(a)所示。單擊功能選擇界面的“上傳文件至服務器”標志，會調出FTP登陸信息窗口，要求維修人員完整輸入服務器地址、用戶名和密碼，該信息窗口采用彈出式Dialog方式實現。在文本框中輸入各項信息后，單擊“鏈接FTP”標志，系統將自動檢查輸入信息是否完整。若輸入不完整，則調出 “請將數據輸入完整” 提示信息并返回功能選擇頁面；若輸入完整，則將信息保存于后臺并調出上傳界面。

單擊上傳界面的“瀏覽目錄”標志，進入到維修工作單目錄頁面，瀏覽并選擇維修工作單，此程序設計與上述閱讀功能的軟件設計方法相同。返回到主界面后，單擊“上傳”標志，將保存的登陸信息通過調用ftp.connect()、ftp.disconnect()、ftp.login()等方法嘗試連接服務器。若連接成功，則調用ftp.login()、ftp.setFileType()、FileInputStream()、ftp.storeFile()等語句實現將維修工作單上傳至地面維修中心服務器，并調出 “文件上傳成功！” 提示信息。若連接失敗或連接超時，則調出 “FTP服務器連接失敗！” 提示信息，并返回到上傳界面。其中，上傳功能的部分編程代碼如下：

(a)上傳功能(b)下載功能

圖3 網絡傳輸功能程序流程圖

private void uploadFile()

{

FTPClient ftp=new FTPClient(); String server=mFTPHost;

String username=mFTPUser; String password=mFTPPassword;

……

try{

ftp.setDefaultTimeout(30000); ftp.connect(server);

int reply=ftp.getReplyCode();

if (!FTPReply.isPositiveCompletion(reply))

{

ftp.disconnect();

Toast.makeText(getApplicationContext(), "FTP服務器連接失??！", Toast.LENGTH_SHORT).show();

Upload.this.finish();

}

else

{

if (ftp.login(username, password))

{

ftp.enterLocalPassiveMode();

ftp.setFileType(FTP.BINARY_FILE_TYPE);

FileInputStream fis=new FileInputStream (new File(file));

ftp.storeFile(filename, fis);

}

ftp.logout();

Toast.makeText(getApplicationContext(), "文件上傳成功！"Toast.LENGTH_SHORT).show();}}

程序代碼中，String賦值語句即將保存的登錄信息賦給上傳方法語句。隨后，先嘗試連接服務器，用一個if條件語句判斷服務器的返回值。若返回值不為真，則表示連接不成功。使用Toast方法調出提示信息“FTP服務器連接失?。　?，同時停止上傳功能。若返回值為真，則維護人員用戶名和密碼登陸服務器。在文件類型設置后，啟動FileInputStream()語句寫入.pdf維修工作單，并調用ftp.storeFile(filename, fis)語句將.pdf維修工作單上傳至地面維修中心服務器。

3.5 下載功能的軟件設計

與上傳功能設計一致，采用FTP下載方式實現與同一個地面維修中心服務器的飛機維修工作單網絡下載功能。需要借助第三方ftp4j開發包，通過調用import語句導入該開發包的子程序包，實現FTP下載功能。.pdf維修工作單上傳時可以先暫時不登陸服務器，而下載時必須先登錄服務器才能獲取.pdf維修工作單。

下載功能程序的設計流程為輸入服務器地址、登錄名及密碼，登錄服務器，登陸成功后加載服務器上維修工作單列表，選擇維修工作單并下載，其流程圖如圖3(b)所示。單擊功能選擇界面“從服務器下載文件”標志，同樣會調出FTP登錄信息窗口。維修人員輸入各項信息后，單擊“鏈接FTP”標志，系統將嘗試連接服務器。若網絡問題或是登錄信息輸入不正確，系統將不斷嘗試連接服務器，此時也可以手動選擇退出并重新輸入登錄信息。若與服務器連接成功，將以列表形式列出服務器上儲存的維修工作單文件夾及文件名。長按維修工作單文件名可調出輔助操作工具欄，包括下載、刪除、重命名等。

維修工作單的下載路徑需要在程序語句中預先設置，維修工作單下載時將會自動保存至該路徑下，而維修工作單的刪除和重命名通過網絡實現與地面維修中心服務器的同步修改。

下載功能設計通過調用FTPClient.download()方法及其中的mFileList.get(mSelectedPosistion).getName()和DownloadFTPDataTransferListener(mFileList.get(mSelectedPosistion).getSize())子方法實現。根據下載方法FTPClient.download()返回值的真假來決定是調出“下載成功”還是“下載失敗”提示信息。刪除功能設計通過mThreadPool.execute(mCmdFactory.createCmdDEL(path, isDirectory))方法并調用FTPClient.deleteDirectory()或FTPClient.deleteFile()實現；重命名功能設計通過mThreadPool.execute(mCmdFactory.createCmdRENAME(newPath))方法并調用FTPClient.rename()實現，以上兩項功能均由ExecutorService類定義。

4 運行結果與實驗

將飛機無紙化維修工作單系統軟件生成可執行文件并安裝在基于 Linux 內核的手持式電子移動設備上。在一個計算機使用Serv-U軟件建立FTP服務器，作為模擬地面維修中心服務器，使用本機IP地址作為服務器地址并創建訪問賬戶。測試并驗證了界面功能模塊、閱讀功能模塊、簽名批注功能模塊、保存模塊、上傳模塊和下載模塊設計功能。其中，主界面和上傳界面運行結果如圖4所示。

(a)主界面(b)上傳界面

圖4 系統運行結果

5 結 語

為了解決飛機紙質版維修工作單存在易損壞、難儲存、浪費紙張、查詢繁瑣、圖表不清晰等缺點。在Android開發環境，采用可擴展標記語言編程，生成與維修人員交互的各類界面、布局、控件等可視化資源元素。采用Java語言編程，實現飛機無紙化維修工作單系統的存儲、索引、內容瀏覽、批注簽字、與地面維修中心網絡傳輸功能。.java類文件各項功能程序通過.xml文件的控件資源實現調用和運行，為飛機維修工作單無紙化提供一種設計方法。

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[2] 中國民航局.MH/T 3010.14-2006 民用航空器維修管理規范第14部分：民用航空器航線維修規則[S].北京:中國標準出版社，2007：72-74.

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Software Design of Aircraft Paperless Repair Order System Based on Android

ZHANGDia，GONGZhengb

(a. Engineering Training Center; b. College of Aviation Automation Engineering,Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China)

In order to overcome some shortcomings of the aircraft paper repair order which is easy to damage, difficult to single storage, waste paper, trivial queries, unclear chart and so on, under the development environment of Android, the paper designs a set of aircraft paperless repair order system, which has the function of storage, indexing, browsing, signature, content annotation and network transmission with ground repair center. The software program design combines extensible markup programming language with Java programming language. The extensible markup language is used to realize all kinds of interface layout, control and repair personnel interaction and visualization resources with the repair personnel interaction. The Java language is used to realize the system design function, implementation and operation through visualization resources generated by extensible markup language. The handheld electronic mobile device based on Linux kernel is used as the carrier, it realizes system operation and operation of repairing persons, provides a design method for paperless model of aircraft repair order. The results of simulation running and operation show that the system increases and satisfies aircraft repair work efficiency and actual demand.

Android; aircraft repair order; paperless; Java

2014-08-01

張 迪(1979-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，講師，主研方向為虛擬儀器技術、檢測技術及自動化裝置、民用航空器維修技術。Tel.：13512042387；E-mail：jerrard@sohu.com

TP 319

A

1006-7167(2015)03-0090-06