論集控單車試風系統與無線網絡手持設備（P D A）控制的有機結合

秦春林，李林俊

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司包頭車輛維修分公司，內蒙古 包頭 0 1 4 0 6 0）

論集控單車試風系統與無線網絡手持設備（P D A）控制的有機結合

秦春林，李林俊

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司包頭車輛維修分公司，內蒙古 包頭 0 1 4 0 6 0）

本文主要介紹了在A n d r o i d、V B.N E T和O r a c l e數據庫的開發環境下，P C與P D A借助于工業A P搭建無線網絡進行數據通信的試驗方法，并把此方法應用于復雜的集控單車試風系統的控制當中。將無線網絡引入集控單車的控制中既可提高其控制靈活性又能提供其覆蓋范圍的有效性，這兩種控制方式有機的結合起來發揮出各自的優勢，相互彌補，可大大提高集控單車的工作效率。

集控試風系統；單車試驗；P D A控制；無線網絡；A n d r o i d系統；數據通信

單車試驗器作為鐵路貨車制動檢修專用設備是鐵路檢修工人每天都要使用的檢測設備，目前單車試驗器的控制方式分為集控和微控兩種方式，由于集控方式多見于各個站段檢修作業場地，本文在對集控單車的控制和試驗進行具體研究后提出了提高其作業效率的有效方法。

通過長時間的分析研究，將無線網絡結構引入到集控單車的控制中，這樣操作人員既可以使用P D A手持終端通過無線網絡來控制試驗，也可利用原有服務器的有線網絡進行控制，不僅彌補了集控方式的不足，也減輕了設備控制服務器操作員的工作壓力。

1 現有集控設備現狀分析

1.1 當前集控試風設備控制方式的使用情況

目前的集控試風系統具有以下結構特點：

集控試風系統主控設備配置一般為雙機雙控雙熱備式結構，即設備主控服務器為兩臺計算機并且這兩臺計算機硬件配置相同，每臺控制計算機各自安裝有相同的試驗控制軟件與數據庫。

當一臺計算機控制試驗進行并采集試驗數據時，其控制軟件將會同步的將數據分別寫入兩臺計算機數據庫，實現數據實時、統一保存，確保其中一臺設備出現問題時另一臺可以立即接續試驗使設備正常使用。

由于兩臺主控系統計算機硬件配置相同，所以通過軟件可以對試驗控制方式進行設置，將試驗終端臺位控制權分配給任意一臺主控計算機進行試驗。

試風系統主控服務器端需配備一名信息錄入及試驗控制操作人員，該操作人員通過對講機與現場檢修作業人員進行溝通，錄入試驗信息及控制完成試驗動作，現場多名檢修作業人員也通過對講機將檢修過程中出現的狀況及問題反饋給室內控制操作人員。

1.2 當前集控試風設備控制方式存在不足

采用雙機雙控雙熱備結構存在以下不足：

（1）試風系統控制服務器操作人員需要實時與現場溝通，錄入試驗數據以及控制完成試驗動作，容易出現試驗參數記錄不準確，控制動作的誤操作等問題。

（2）服務器操作人員通過對講設備同時面對所有現場檢修作業人員，容易出現數據錄入過程中溝通沖突排隊，現場操作者等待現象。

（3）試驗開始后現場操作人員，需要實時等待服務器控制人員指令，配合試驗進行相應輔助操作，影響現場操作人員工作效率。

（4）服務器操作人員需要實時關注各臺位試驗進展情況，并通知現場人員進行輔助操作，勞動強度大，容易出現臺位與現場檢修作業人員不對應的問題，誤操作試驗動作影響試驗結果。

（5）目前的集中控制方式無法實現現場試驗與檢修作業情況的實時動態管理。

1.3 集控試風系統應解決的問題

（1）試驗控制權限的下放，現場操作人員不在需要與服務器操作人員溝通，而是通過手持無線P D A直接錄入試驗數據并控制試驗動作開始，不會出現數據錯誤與誤操作現象。

（2）現場檢修人員可以實時監控試驗進展，并實時檢查試驗結果，針對試驗結果進行動態檢修，提高檢修效率與檢修質量。

（3）由于采用無線網絡控制系統P D A方式操作，現場檢修人員不必聽從服務器操作人員指令，只需通過P D A了解試驗進程即可進行其他工作，既省去一名服務器操作員，又提高檢修人員工作效率。

（4）手持無線P D A控制系統不但適應現場工人檢修使用，同時可以實現現場試驗及檢修的動態管理，車間管理人員同樣可以動態了解現場試驗檢修進展情況。

2 P D A手持設備在制造業中的應用

2.1 P D A的定義與分類

P D A(P e r s o n a l D i g i t a l A s s i s t a n t為個人數字助理)是可移動的、便攜式電子產品。這種手持設備集中了計算、電話、傳真和網絡等多種功能。尤為重要的是，這些功能都可以通過無線方式實現。可以預見，P D A發展的趨勢和潮流就是計算、通信、網絡、存儲、娛樂、電子商務等多功能的融合。

2.2 P D A的在現場作業的優勢

P D A手持設備的操作方便快捷、攜帶便利正是工業自動化移動作業時需要的最好特點，結合我們單車試驗試風現場的環境，P D A手持設備可以由具體負責檢修車輛的作業人員隨身攜帶，在檢修作業的同時實時監控試驗車的狀態，隨時對試驗車輛進行具體試驗操作，在生產化作業時還可以同時對試驗參數進行錄入。

工業級手持終端可以同時支持RF I D讀寫和條碼掃描功能，同時具備了I P 6 4工業等級，這些是消費類手持終端所不具備的。

2.3 P D A手持設備操作系統的選擇

P D A現在最為流行的A n d r o i d系統，專為互聯網應用而設計。A n d r o i d的開放模式，讓應用不斷的優化，更利于A n d r o i d系統手持終端二次開發。結合我們現場的作業需要根據操作人員的需求我們該選取一款工業級的P D A進行試驗操作，我們這里選取一款基于A n d r o i d系統的P D A進行系統開發，這樣選取系統發展成熟的P D A來開發便于日后維護和產品升級。

3 工業無線網絡的優勢

無線網絡是利用無線電波而非線纜來實現與計算機設備位置無關的網絡數據傳輸系統。對于工業自動化系統來說,其關鍵技術是工業網絡,核心技術是信息集成。工業環境下的無線通信技術和各類無線網絡的開發和應用,已經成為繼P L C、D C S、F C S等系統陸續在過程控制和工業自動化領域占據市場主流之后,一個正在嶄露頭角的重要領域。

3.1 無線網絡在工業控制中的實現

要實現P D A控制的前提就是要構建一個覆蓋面積大并且傳輸穩定的無線網絡，例如家庭上網時我門要采用WI F I網絡覆蓋時一般會配置一臺無線路由器，然后我們的手機、電腦通過無線網絡接入后進行上網。而在工業生產環境的前提下要根據現場的環境及所要覆蓋的面積來合理選取工業級無線網絡發射器和管理器。工業環境下我們主要考慮設備的抗干擾、耐高低溫、防塵、防水的性能，一般我們都選用華為、H3 C等知名品牌的通信設備。

3.2 無線網絡的覆蓋范圍

為了提高無線網絡的覆蓋面積及覆蓋強度我們一般采用工業級無線接入點（A P），每個A P可以以自身為中心向外擴展覆蓋直徑為6 0～7 0米的無線網絡，多個A P通過管理器（A C）管理后連接到交換機及服務器進行通信就可以形成一個大面積的無線網絡，根據現場作業區域的大小合理的增加或者減少A P的數量，根據及現場干擾源的分布情況通過A C管理器調整A P信道及相關設置盡量將整個區域完全覆蓋，保證無線網絡信號在任意地點的強度都符合要求。

4 無線控制系統具體實現方式

4.1 無線P D A集控試風系統網絡結構

無線P D A集控試風系統的結構如圖1所示，現場試驗終端的控制是通過手持機進行控制，也就是說每部P D A都通過無線網絡連接到集控室內的服務器上，實現了P D A獨立控制試驗終端操作，試驗數據通過無線網絡傳送服務器后實時共享數據的網絡結構。

圖1

現場操作人員通過手持設備P D A將試驗車輛信息錄入到設備上進行相關試驗，操作人員可以在現場根據P D A的顯示信息完成檢修作業，并且根據P D A顯示的結果進行具體問題的排查和處理。管理人員也可以用P D A實時監管作業進度和試驗結果信息，實現數據第一時間的傳遞，保證現場作業的效果及檢修的質量。

4.2 A n d r o i d與V B.N E T實現數據通信

在架構好無線網絡后，要解決的就是P C與P D A之間的通信問題，P D A端我們已經確定了使用A n d r o i d系統進行開發，A n d r o i d程序開始使用的j a v a語言，眾所周知j a v a語言是一種完全面向對象的語言，具有很好的抽象和封裝的能力，這就為以上問題提供了一種契機。對于獲取數據，存儲于服務器上的數據，需要獲取并解析到本地客戶端的A n d r o i d程序上，如果我們在保證網絡暢通的前期下我們就可以使用套接字（s o c k e t）進行通信。

P C端程序開發我們也使用面向對象的語言V B.NE T進行開發。同樣的V B.NE T也使用套接字通信，這樣服務器與客戶端就能實現網絡通信了。

4.3 基于Or a c l e數據庫的數據儲存

整個系統建立好網絡通信后就要考慮數據的共享問題了，Or a c l e是在數據庫系統領域一直處于領先地位的產品。原有集控試風系統主控程序采用的是Or a c l e數據庫作為存儲，我們將A n d r o i d系統引入整個系統后我們需要在兩個程序之間進行相應的數據傳遞和數據共享，所以我們要采用一個適合數據庫作為我們兩個程序的數據紐帶，正因為Or a c l e的強大功能和超強的適應性，我們仍然可以采用Or a c l e數據庫進行服務器與客戶端之間的數據傳遞和數據共享。

4.4 通信軟件的實現

4.4.1 服務器程序的實現

服務器主控程序由V B.NE T開發實現程序運行后進入主界面如圖2。

系統啟動后進入主程序界面，上有五個菜單：調試界面、用戶設置、試驗標準、數據管理和幫助。

程序主界面分為試驗臺位選擇區、試驗狀態顯示區、單車實時狀態顯示區、單車參數錄入區、功能按鈕和客戶端登陸狀態顯示。

我們通過選取客戶端登陸區的控制方式來自由切換P C與P D A的控制，實現P C與P D A之間控制權的轉換，這樣現場操作人員即可自己根據作業情況來控制實驗作業的進度，并可以實時對檢修車輛的信息及試驗數據進行查看。

試驗臺位選擇區、試驗狀態顯示區：顯示臺位分布及當前臺位工作狀態。

單車實時狀態顯示區：顯示單車實時試驗信息，包括當前控制臺位號碼顯示、當前控制臺位制動管壓力、當前控制臺位制動管壓力、當前臺位制動缸行程錄入（可手動錄入也可讀取傳感器示數）、當前臺位運行程序執行時間、提示信息等。

圖2

參數錄入區：用戶錄入車輛編號，選擇車輛型號、制動機型號、閘調器型號、空重閥型號、制動缸型號、制動缸規格和脫軌制動裝置等參數。

功能按鈕：參數記錄按鈕記錄并保存當前試驗選擇及參數信息。開始按鈕是開始運行當前試驗；確認按鈕是用來當試驗出現提示信息時進行人為確認功能；停止按鈕是終止當前運行的試驗；打印按鈕是打印當前試驗數據。

當未點擊開始按鈕時，系統將不會自動記錄參數，如需保存參數點擊記錄參數按鈕，否則切換界面時，數據將清空。點擊開始按鈕后，系統將自動保存試驗參數。更正型號按鈕用于更改試驗參數，但是不能更改車號，如車號填寫錯誤應停止試驗，重新填寫試驗參數，再次進行試驗。

4.4.2 手持設備（P D A）程序的實現

通過對A n d r o i d程序的編寫我們開發出適合P D A手持設備的操作程序，進入手持機點擊程序圖標進入，它具備了服務器端程序上的基礎功能，例如：信息錄入、信息修改、試驗狀態、調試界面、工位選擇、退出。通過這些基本功能的實現也就是說它具備了服務器端試驗用的所用功能，這樣現場作業人員手持P D A就擁有了對試驗終端的所用控制權和對實時信息及試驗結果進行觀察的能力，使得現場作業更加靈活快捷，擺脫了集中控制中體現的種種不足。

如圖3所示，手持P D A具有的信息錄入功能可使現場作業人員直接將試驗車輛的信息現場錄入后進行核對然后再進行相關試驗，避免了過去系統實現時要派一名專職人員將現場所有車輛按照試驗的軌道臺位進行統一抄寫信息，然后再到服務器程序上統一錄入，試驗時還要通過對講設備與現場操作人員核實一遍的復雜過程。

5 結語

由于操作者可以直接通過P D A查看試驗狀態因此現場操作人員不再需要與服務器操作人員溝通減少誤操作現象，試驗過程控制完成快捷有效，大大降低了作業人員的工作強度，提高整車試驗在實際運行中的安全性。

管理人員通過無線終端設備可以實時監控整個生產流程，實現了對生產管理的質量管控，提高了管理效率。

通過該項目的研究、實施及現場投入運用，將極大地改善車輛制動檢修在段修、廠修貨車檢修作業效果，通過無線終端設備控制，減少集控室內部人員的工作量，真正實現減員增效的目的，減低現場作業人員的勞動強度，提高作業效率，確保了試驗的安全進行，降低車輛檢修維護成本，實現綜合經濟效益性最大化，具有良好的社會、經濟效益。

圖3

[1]燕來榮. 無線網絡通信技術將成為工業自動化中的一個新興熱點[J]. 電力電子， 2 0 1 3,0 1.

[2]李林濤、石慶民.A n d r o i d智能手機操作系統的研究[J].科技信息， 2 0 1 1,2 5 .

[3]徐亞明、周建國、張鵬.一種Wi F i無線接入點位置估計新算法[J].武漢大學學報(信息科學版)， 2 0 1 4,0 3.

[4]周倩.工業無線網絡技術研究與應用[M].大連理工大學，2 0 0 8.

[5]雍賓賓.A n d r o i d應用快速開發系統設計及實現[M].蘭州大學，2 0 1 2.

T N 9 2 9.5

A

1 6 7 1-0 7 1 1（2 0 1 7）0 2（下）-0 1 6 5-0 4