基于Android平臺的客列尾APP的研發(fā)

2016-08-11 03:32:51愷陳超林

鐵道運(yùn)營技術(shù) 2016年3期

蔣　愷陳超林

（南寧鐵路局　科學(xué)技術(shù)研究所，1.助理工程師，2.工程師，廣西　南寧　530001）

蔣愷1陳超林2

（南寧鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所，1.助理工程師，2.工程師，廣西南寧530001）

摘要：針對目前客列尾數(shù)據(jù)只有在列車入庫以后才能進(jìn)行讀取和分析，出現(xiàn)故障后管理人員不能及時(shí)拿到數(shù)據(jù)分析故障原因這一問題，在Android平臺上開發(fā)了“客列尾APP”應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)了能夠在列車運(yùn)行途中讀取客列尾數(shù)據(jù)并傳送到指定郵箱的功能；本文簡述了該APP的開發(fā)背景，設(shè)計(jì)要求及開發(fā)過程。目前該APP運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，具有使用方便、維護(hù)簡單等特點(diǎn)，減輕了職工勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，有良好的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：客列尾；Android串口通信；SQLite；CRC校驗(yàn)

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.03.016

列車尾部安全防護(hù)裝置（簡稱客列尾）是保證列車運(yùn)行安全而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的安全防護(hù)設(shè)備，也是重要的鐵路行車設(shè)備。它的主要功能有列車尾部風(fēng)壓查詢，列車尾部風(fēng)壓異常告警，列車尾部排風(fēng)制動等等。自2014年10月以來，旅客列車逐步安裝了客列尾裝置，取代了運(yùn)轉(zhuǎn)車長，然而目前客列尾裝置的數(shù)據(jù)分析工作比較被動，只有在列車入庫以后，拆下客列尾裝置，送到專用庫房才能對其進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取及分析。不僅增加了職工勞動強(qiáng)度，也影響了工作效率，因此，急需要一個(gè)便攜式裝置能夠在列車運(yùn)行途中讀取客列尾的記錄數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)到指定郵箱，供相關(guān)人員分析，及時(shí)了解客車運(yùn)行狀態(tài)。便攜式裝置選用Android平板，主要的工作任務(wù)是開發(fā)讀取及分析客列尾數(shù)據(jù)的應(yīng)用軟件，即客列尾APP。

1　設(shè)計(jì)要求

實(shí)現(xiàn)在Android平板上安裝客列尾APP，APP獲取到客列尾裝置返回的原始數(shù)據(jù)并解析成文件，再通過WIFI或GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將文件發(fā)送到指定郵箱，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖1。具體設(shè)計(jì)要求如下：

1）APP向客列尾裝置的RS232串口發(fā)送指令，客列尾裝置收到指令后返回283Kb左右的數(shù)據(jù)，平板可把這些數(shù)據(jù)解析成可識別的中文，以列表的形式展現(xiàn)在平板上。

利用平板的GRPS和WiFi二種無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送郵件（帶附件）到指定郵箱。在郵件發(fā)送之前軟件自動判斷數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送結(jié)束后自動關(guān)閉數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省數(shù)據(jù)流量。

2）可對平板串口的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，也可設(shè)置接收郵箱的地址及SMTP服務(wù)器。

3）具有操作日志記錄功能，只有達(dá)到一定權(quán)限的操作人員才能對日志進(jìn)行查看和刪除。

4）在軟件界面上能夠動態(tài)顯示數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)解析、郵件發(fā)送的狀態(tài)。

5）用Excel軟件能直接打開接收到的郵件（附件）。

圖1　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2　開發(fā)過程

2.1開發(fā)平臺的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在比較主流的手持設(shè)備開發(fā)平臺為WinCE和Linux開發(fā)平臺。Linux具有支持多種硬件平臺，占有較小的硬件資源，高可定制性，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能等優(yōu)勢。WinCE在這幾個(gè)方面表現(xiàn)相對較弱，基于Linux內(nèi)核的Android操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件還能移植到現(xiàn)有的Android智能手機(jī)中使用。基于此，最后選定Android平板作為開發(fā)平臺，Java為軟件開發(fā)語言。

2.2串口數(shù)據(jù)幀解析軟件通過RS232串口向客列尾裝置下發(fā)讀指令，客列尾會返回283Kb左右的通信數(shù)據(jù)，每條數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)見表1。

表1　數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

通過對數(shù)據(jù)幀的分析，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀以“1002”開頭，以“1003”結(jié)束；狀態(tài)數(shù)據(jù)和CRC校驗(yàn)碼為4位；列尾ID為6位；記錄時(shí)間和機(jī)車號為8位；作業(yè)類別為4位或者6位。根據(jù)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，我們提取出“記錄時(shí)間”，“機(jī)車號”，“KLW_ID”，“作業(yè)類別”，“狀態(tài)數(shù)據(jù)”等我們所需要的信息。例如：F90801即表示作業(yè)類別中的“開機(jī)”。為了防止數(shù)據(jù)幀在解析過程中出現(xiàn)漏解析、錯(cuò)解析，保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，我們先用正則表達(dá)式將數(shù)據(jù)幀分隔開，然后在對每一條通信數(shù)據(jù)幀解析的時(shí)候都會進(jìn)行CRC校驗(yàn)，只有校驗(yàn)成功的數(shù)據(jù)幀才會被解析并保存下來，數(shù)據(jù)解析完之后最終的文本文件大小為850Kb左右。軟件解析結(jié)果見圖2。

圖2　數(shù)據(jù)解析結(jié)果

2.3Android串口通信方式的確定Android的串口通信解決方案有很多，如通過USB轉(zhuǎn)串口，藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口，WiFi轉(zhuǎn)串口，主板自帶串口等方式。由于有線通信方式比無線通信方式（藍(lán)牙和WiFi轉(zhuǎn)串口）抗干擾能力更強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定；再者USB轉(zhuǎn)串口需要購買芯片并對其進(jìn)行編程，而主板自帶串口的可通過JNI技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)串口通訊，所以最終選定的方案是平板自帶串口。

2.4后臺發(fā)送郵件的實(shí)現(xiàn)軟件是通過無線網(wǎng)絡(luò)（GRPS和WiFi）將郵件發(fā)送到指定郵箱來傳送數(shù)據(jù)的。點(diǎn)擊發(fā)送郵件后，程序首先判斷Android平板當(dāng)前是否已經(jīng)打開了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，若沒有，則先跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)置界面，提示用戶打開網(wǎng)絡(luò)；有網(wǎng)絡(luò)的情況下則直接發(fā)送郵件；郵件發(fā)送過程中，在軟件界面（見圖3）會有進(jìn)度提示和耗費(fèi)時(shí)間等信息，并把進(jìn)度和結(jié)果信息寫入到數(shù)據(jù)庫供查找分析。經(jīng)反復(fù)測試，850 Kb數(shù)據(jù)文本文件（.txt格式）在WiFi和GPRS情況下，郵件發(fā)送時(shí)間分別為4 s和180 s左右；在4G網(wǎng)絡(luò)下測試，發(fā)送時(shí)間只有10 s左右，發(fā)送時(shí)間在可接受的范圍內(nèi)。

圖3　郵件發(fā)送提示界面

2.5操作日志查詢操作日志的查詢需要用到數(shù)據(jù)庫來存儲數(shù)據(jù)，在Android平臺上，集成了一個(gè)嵌入式數(shù)據(jù)庫—SQLite。SQLite是一款輕量級的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，由于它占用的資源非常少，所以很多嵌入式設(shè)備都用SQLite來存儲數(shù)據(jù)。并且它支持Linux操作系統(tǒng)，因此數(shù)據(jù)庫選擇SQLite。先在數(shù)據(jù)庫中建立表名為Tab_log的表，表中創(chuàng)建3列，分別為序號、時(shí)間、操作類型。操作人員在每次讀取串口數(shù)據(jù)、解析數(shù)據(jù)，發(fā)送郵件等操作都會把對應(yīng)的日志寫進(jìn)SQLite數(shù)據(jù)庫，管理員可按時(shí)間范圍、操作類型等條件對操作記錄進(jìn)行查詢和刪除。操作日志界面見圖4。2.7發(fā)送文件格式的確定為了便于管理人員查看數(shù)據(jù)，在平板前端形成文件時(shí)已經(jīng)對文件格式做了處理。即把譯碼完畢的數(shù)據(jù)寫入到一個(gè)名為clw. txt的文本文件，相鄰二行數(shù)據(jù)用換行符（）隔開，而每一行數(shù)據(jù)中的相鄰列用制表符（）隔開，這樣Excel軟件就能夠自動識別此格式并打開，定位和篩選數(shù)據(jù)等操作也變得非常簡單。