石化企業壓力管道監管系統APP設計

鄭榮部+駱滿輝+葉輝+廖一鵬

摘 要： 文章設計了一款基于Android系統的石化企業壓力管道監管系統 APP，通過藍牙/WIFI從RFID讀寫設備獲取管道標簽的數據信息，將現場專用設備檢測的管道相關參數進行錄入，對故障管道進行拍照錄像，最后利用OkHttp網絡處理技術將數據上傳至網絡服務平臺。APP主要包括登錄、地圖定位、獲取管道數據、檢修記錄、故障申報、添加管道等功能模塊。該系統實現了監管部門對壓力管道的追溯和動態監察，能夠簡化現場巡檢人員的操作流程，有效避免手工記錄引起的數據誤差，提高工作效率。

關鍵詞： 壓力管道APP； RFID技術； WIFI通信； GPS定位； OkHttp

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）01-54-04

Design of APP for petrochemical enterprise pressure piping supervisory system

Zheng Rongbu1， Luo Manhui1， Ye Hui1， Liao Yipeng2

（1. Boiler pressure vessel inspection institute of fujian province， Fuzhou， Fujian 350008， China；

2. College of Physics and Information Engineering， Fuzhou University）

Abstract： This paper designed an APP for petrochemical enterprise pressure piping supervisory system based on Android system. Pipeline label information is collected from RFID read-write equipment by Bluetooth/WIFI， pipeline working parameters are entered form dedicated testing equipment， the fault pipeline videos are photographed， and the network framework OkHttp is used to upload the data to the backend server. The APP includes the function modules of login， map location， pipeline data and maintenance records obtaining， fault declare， add the pipe， and so on. The system has realized the traceability and dynamic monitoring of the pipeline pressure for the supervision department， can simplify the operation process of on-site inspection personnel effectively to avoid data error caused by the manual records， and improve work efficiency.

Key words： pressure piping APP； RFID technology； WIFI communication； GPS positioning； OkHttp

0 引言

壓力管道是運輸流體和氣態物質最為經濟合理的方式，在石油、天然氣、化工原料等輸送環節都有著廣泛的運用，但是受環境、管材等諸多因素影響，在使用過程中會出現管道破損或是失效等問題，從引發嚴重事故。為保證管道的信息完整性，管道系統數字化是大勢所趨[1]，實時獲取管道信息，再根據風險預警模式進行風險分析，依據評價結果和現場分析進行管道更換、維修等工作，從而保證管道在安全可靠狀態下運行[2]。目前的壓力管道維護通常由管道一線的巡檢人員在現場手工記錄管道各種參數信息，之后再根據手工記錄整理、錄入資料[3]。需要錄入的信息極為繁雜，海量現場資料的整理工作給錄入人員帶來龐大的工作量，而且難免出現差錯和遺忘，導致數據錄入滯后，影響整個管道安全管理系統的維護。

近幾年物聯網技術的快速發展，對科技、生活、社會等都產生了巨大的影響，將其引入到壓力管道管理領域，必將提高管理的規范化、標準化、智能化[4-5]。本文設計一款基于物聯網技術的壓力管道監管終端APP，可實現關鍵巡檢位置無遺漏，電子標簽作為管道身份惟一身份標識，巡檢人員使用標簽讀取器對管道上的電子標簽掃描，利用設計的APP可以很方便地在現場完成各種檢查技術數據的錄入，可以采集管道前后作業區域的地理環境、地質地貌特征等圖片資料，方便管理員了解管道現場情況，也可以為以后故障申報留下數據支持。

整個監管系統主要包括具有低功耗藍牙（BLE）和WIFI通信的RFID讀取器，具有拍照和GPS定位功能的智能手機、設計的Android APP、服務器（包括Web服務器和數據庫服務器）等部分組成，各部分間主要通過無線網絡（3G/4G移動網絡，WI-FI網絡）進行通信，如圖1所示。

1 功能需求分析

設計的APP主要實現六大功能：驗證登陸，（由服務器）獲取管道信息，（由讀卡器）獲取管道信息，故障申報，檢修記錄，添加管道。

⑴ 驗證登陸需要提交給服務器的數據有：用戶名、密碼。返回參數為TOKEN，實現單一用戶的驗證機制。endprint

⑵ 由服務器獲取管道信息需要提交給服務器的數據有：銘牌ID。返回參數有銘牌ID、單元代碼、管道名稱、管道編號、起始位置、終止位置、檢驗員姓名、檢驗報告編號、上次全面檢驗日期、下次全面檢驗日期、安全狀況等級、驗收日期、投用日期、直徑、公稱壁厚、累計長度、設計壓力、設計溫度、工作壓力、工作溫度、介質、管道材質、焊口數量、管道級別、經度、緯度等管道詳細信息。

⑶ 由讀卡器獲取管道信息設計了兩種方式：低功耗藍牙（BLE）和WIFI連接，藍牙只適用于API 19以上的Android手機，而WIFI可兼容更多低版本系統。

⑷ 故障申報需要提交給服務器的數據有：故障管道銘牌ID、申報詳情、現場照片和現場視頻。

⑸ 檢修記錄需要提交給服務器的數據有：管道銘牌ID、檢驗報告編號、上次全面檢驗日期、下次全面檢驗日期、安全狀況等級、直徑、公稱壁厚、工作壓力、工作溫度、詳情。

⑹ 添加管道需要提交給服務器的數據有：管道銘牌ID、單元代碼、管道名稱、管道編號、起始位置、終止位置、驗收日期、投用日期、管道直徑、公稱壁厚、最大壓力、最大溫度、管道材質、焊口總量、管道級別，以及管道的經緯度等管道相關信息。

2 APP設計與實現

2.1 總體架構

APP主要功能模塊有：登錄驗證模塊，（由服務器）獲取管道信息模塊，（由讀卡器）獲取管道信息模塊，添加管道模塊，檢修記錄模塊，故障申報模塊等六大模塊。總體框如圖2所示。

2.2 數據采集及傳輸

⑴ 地理位置信息采集：本設計主要通過網絡傳輸和GPS定位技術[6]獲取管道當前經緯度，采用百度地圖定位SDK作為定位工具，申請密鑰AK并在應用程序配置文件中正確配置后，可免費使用百度地圖SDK提供的所有服務。

⑵ 前端數據傳輸：通過壓力管道惟一的電子標簽來獲取銘牌ID，作為管道惟一的身份標識，本設計通過低功耗藍牙BLE或WIFI從標簽讀寫器獲得管道銘牌ID。數據以十六進制字節形式傳輸，雙方約定發送數據形式如表1所示，其中數據信息中“XX XX …XX XX”表示讀取到的一組標簽信息，“YY YY … YY YY”表示更改后需要寫入的標簽信息，校驗位CS為數據頭與數據信息累加和。

⑶ 后端數據傳輸：本設計中，APP和服務器間通信采用OkHttp通信方法，OkHttp是安卓端最火熱的輕量級框架，使用OkHttp作為網絡傳輸框，架能夠使加載更快，并節省帶寬[7]。當網絡出現故障時，OkHttp將嘗試從常見的網絡問題中恢復，這對于IPv4+IPv6以及在數據中心中托管的服務是必需的，它既支持同步阻塞調用又支持異步回調。

2.3 數據庫建立

建立數據庫表方便客戶端和后臺管理人員訪問，修改，刪除，如表2為管道信息的數據表，用于存儲管道的詳細信息。

2.4 界面設計

Android系統屬于開源性實時操作系統，所以所有的使用者都能夠對Android實行個性化定制，根據他們的具體需求，修改成他們需求的系統[8]。這樣就導致不一樣的手機出現不一樣的屏幕和分辨率，所以UI設計時，必須考慮屏幕適配問題。開發時，我們需要把大小合適的圖片放在相應的文件夾中。比如設計圖標，對于五種主流的像素密度（MDPI、HDPI、XHDPI、XXHDPI和XXXHDPI）應按照2：3：4：6：8的比例進行縮放。

3 功能實現及測試

APP 設計完成后，手機上對系統各部分功能進行了測試，主要測試內容包括登錄、獲取管道信息（由RFID讀寫設備）、獲取管道信息（由服務器數據庫）、故障申報、檢修記錄、添加管道等功能。

RFID讀寫設備在WIFI通信方式下，對讀卡器掃描信息的處理測試，RFID設備讀取器的掃描結果會用ListView以列表形式展現在界面上，用戶點擊需要檢修的管道銘牌ID，在彈出的對話框中選擇“查看詳情”，即可向服務器發出POST請求獲取管道信息，如圖3所示。

由于故障申報需要提交圖片和視頻信息，所以需要調用手機自帶的照相機進行拍照和錄像。可添加任意張圖片，點擊上傳按鈕可一次上傳多張照片，上傳速度與網絡狀態有關。經過測試，能夠正確的調用攝像頭拍照或錄像，得到的視頻圖像保存在手機系統默認的Picture路徑下，點擊上傳按鈕也成功發送給服務器。測試故障申報界面如圖4所示，后臺記錄的信息界面如圖5所示。

APP會自動生成需要填寫的項目顯示在添加管道界面，檢修人員填寫完整后，提交給服務器，POST請求成功提交后，APP可獲得服務器響應，得到JSON形式的返回參數errmsg和errcode，對返回參數進行解析，并彈出Toast向用戶通知操作結果。添加管道成功提交后，管理員可通過訪問指定的網址，查看新增管道信息，如圖6、圖7所示。

4 結論

本文設計的石化企業壓力管道監管系統APP，實現了現場管道數據的添加、查看、修改、保存及管道周圍環境信息的采集等功能，后臺管理員可以使用遠程管平臺和互聯網訪問指定的網站，直觀的查看管道的運行安全情況、管道周圍地理信息。在應用軟件編制完成后，在現場進行應用測試，經過測試均符合設計需求，極大地減少了檢修人員的勞動強度，且提高了檢修人員的工作效率，有效避免了紙質資料填寫過程中數據的丟失和錯誤，同時為以后數字化管道建設基礎資料的收集奠定了基礎。

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