基于Django框架的特種設備使用過程監管軟件的設計和實現

蘇明 王海英 李忠科 陳凱

摘 要：特種設備是企業開展生產經營活動的重要生產資料，因其具有高危險性和事故易發性，所以對其使用過程加強監管非常重要。文章分析了企業特種設備管理工作中存在的問題，提出了應對措施，并基于Django開發框架設計出特種設備使用過程監管軟件，使各管理環節時刻處于可控狀態，以利于特種設備全過程監管目標的實現。

關鍵詞： 特種設備；使用過程監管；Django；軟件；設計和實現

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-4437（2018）02-0035-05

特種設備具有高危險性和事故易發性，如果使用監管不善，一旦發生事故，極易造成群死群傷和重大財產損失。本文設計了基于開源Django框架的特種設備使用過程監管軟件，將以前較為零散的片段管理形成體系化、流程化，使各管理環節時刻處于可控狀態，有利于實現特種設備的全過程監管目標。

1 特種設備管理現狀

根據《中華人民共和國特種設備安全法》有關規定，特種設備是指對人身和財產安全有較大危險性的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車輛。一般工業企業使用的特種設備主要有鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯和物流特種作業車輛等五類。

目前大部分企業都很重視特種設備使用的過程監管，但往往要求提的多，實際工作措施少。很多管理工作或流于形式，或工作方式粗獷，主要有以下幾個方面的問題。

1.1 特種設備安全技術資料不完整

企業特種設備采購、日常管理和使用歸屬于內部不同部門，沒有形成有效的安全技術資料管理機制。采購部門采購、安裝、調試設備后沒有將技術資料進行歸檔，常出現資料保管不善丟失的情況，導致一些特種設備安全技術資料僅存有設備臺賬和定期檢驗檢測記錄，其它如設備的設計文件、產品質量合格證明、使用維護說明等缺失。

1.2 設備大修、改造過程記錄不完整

一般企業都會有設備管理ERP系統，可以利用其進行設備的日常維修、保養、點巡檢等業務處理。但針對特種設備，其大修、局部改造的過程資料非常重要，但此部分一般以獨立的招標采購項目的形式開展，過程資料保存在實施項目的管理部門，沒有做到“一機一檔”、統一歸檔。

1.3 檢驗檢測周期管理方式原始

不同種類的特種設備檢驗檢測周期不同，某些設備還有具體要求，如鍋爐每年進行一次外部檢測，每兩年進行一次內部檢測，當年做過內部檢測的不用進行外部檢測。這些信息僅由企業負責特種設備檢驗檢測的具體人員通過EXCEL表格進行管理，易造成遺忘而延遲檢驗的狀況。

1.4 應急演練過程記錄零散

安全應急演練工作一般由企業安全保衛部門指導，各使用部門定期自行開展。相關演練過程的方案、實施記錄和圖片資料等由各部門保存，資料零散，未進行統一歸檔。

1.5 特種設備維修過程缺少管控

特種設備出現故障后，一般企業都會有一套相應的報修、維修流程。但在維修工作中，維修的內容、維修費用使用、維修進展情況、維修效果等方面卻缺少過程管控，缺少閉環管理，針對某臺設備的維修記錄更是無法完整統計。

1.6 報廢處置過程監管薄弱

特種設備的報廢與普通設備不同，報廢時須向特種設備監督管理部門提出停用申請，處置過程也有相應的流程，這些工作的過程監管較為薄弱。

2 軟件總體設計

2.1 功能模塊設計

軟件功能模塊設計為系統管理、法律法規管理、臺賬管理、安全技術資料管理、特種設備檢驗管理、特種設備大修、改造管理、特種設備日常維修管理、應急演練管理等。軟件功能模塊如圖1所示。

2.1.1系統管理

系統管理模塊包括用戶管理、角色管理和授權管理以及系統注銷和退出等。

用戶管理：通過此模塊新增、修改和刪除用戶。

角色管理：通過此模塊建立使用軟件的用戶角色。根據不同的業務內容、不同的管理層次分為多個角色，每個角色具有不同的使用權限。

授權管理：通過此模塊給每個用戶授予不同的角色權限。

2.1.2 法律法規、標準、制度管理

此模塊分成三個層級的內容，可以上傳并保存國家、行業、企業針對特種設備管理所發布的法律法規、行業標準、管理制度、技術規范等文檔資料，便于對用戶日常使用、保養、管理等業務進行指導。

2.1.3 臺賬管理

對特種設備臺賬進行分類管理，分為鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、特種車輛以及附屬的安全閥等，具備設備臺賬的新增、修改、刪除和查詢等功能。

2.1.4 安全技術資料管理

此模塊上傳并保存各種特種設備的安全技術資料文件，包括設備的設計文件、產品質量合格證明、安裝及使用維護保養說明、監督檢驗證明等相關技術資料和文件；設備的定期檢驗和定期自行檢查記錄；特種設備的日常使用狀況記錄；特種設備及其附屬儀器儀表的維護保養記錄；特種設備的運行故障和事故記錄等。設備安全技術資料與臺賬信息進行關聯，形成“一機一檔”資料。

2.1.5 特種設備檢驗管理

根據不同的設備類型，設置檢驗周期。每次檢驗檢測結束后，將檢驗記錄掃描作為檢驗附件進行保存，記錄檢驗時間，軟件可根據檢驗周期自動安排下次檢驗時間，并能夠在到期前進行提醒。

2.1.6 特種設備大修、改造管理

在特種設備進行大修、改造時收集項目實施內容，并在項目驗收后將相關資料進行歸檔，與臺賬信息進行關聯，完善“一機一檔”資料。

2.1.7 特種設備日常維修管理

特種設備發生故障需要維修時，使用者通過軟件提報維修申請，經領導審批后，單據流轉到設備管理部門，由設備管理部門特種設備管理員聯系維保單位進行維修。在維修過程中，特種設備管理員實時跟蹤維修進度，維修完成后填報維修費用，進行流程閉環。

2.1.8 應急演練管理

實現對演練方案、演練記錄、演練成效的全過程管理。

2.2 數據庫設計

以特種設備檢驗模塊為例，每臺設備都有唯一的設備編碼，并屬于某一種設備類型。每一種設備類型都有一個檢驗周期的設定，每次設備檢驗后都進行檢驗記錄的登記歸檔，ER圖如圖2所示。

2.3 系統的結構設計

針對目前特種設備使用過程中普遍存在的管理問題，本文設計特種設備使用過程監管軟件，實現對特種設備使用過程的監督和管理工作。軟件開發采用Python語言，開發框架使用成熟的Django開源開發框架。

Django是基于Python語言實現的Web應用開發框架，采用MTV（模型M、模板T和視圖V）設計模式，利用URL匹配模塊、內建模板語言和緩存系統，實現業務模塊拆分和快速部署。同時，它采用ORM（模型對象關系映射）技術，將關系型數據庫表抽象成面向對象的Python類，將表操作轉換成類操作，避免了復雜的SQL語句編寫。

軟件將各功能模塊分別定義為獨立的服務，為表示層提供可調用的views接口，業務邏輯層通過其中的單個服務或多個服務構成的服務組形成業務流程。用戶通過瀏覽器提出數據請求時，由業務邏輯層進行處理，通過模板形式向用戶展示獲取到的數據。軟件系統結構圖如圖3所示。

Django處理應用請求的具體程序流程如圖4所示。當用戶對其需要的服務進行檢索訪問時，從客戶端瀏覽器發出的HTTP 請求被轉化成HttpRequest對象，該對象被傳遞給 Request 中間件處理，如果該中間件返回了Response，則直接傳遞給 Response 中間件做處理。否則Request 中間件將訪問 URL 配置，確定由哪個 view 來處理，在執行該 view 前，系統把 request 傳遞給 view 中間件處理器進行處理，如果該中間件返回了Response，那么該 Response 直接被傳遞給 Response 中間件進行后續處理，否則將執行確定的 view 函數處理并返回Response。

3 軟件實現

3.1 軟件環境部署

3.1.1框架環境：Python3.6和Django2.0

3.1.2開發工具：Pycharm2017.3

3.1.3前端框架：Bootstrap3.3

3.1.4后端數據庫：Mysql5.7

安裝Python后，在Django文件夾中執行命令行python setup.py install，即完成主要開發環境的搭建。隨后安裝Mysql數據庫，用于存儲數據。

3.2 后臺管理開發

3.2.1 創建項目

本軟件所建項目名為mycode，所使用命令行為：

django-admin startproject mycode

3.2.2 創建應用

每個項目中可包含多個應用，本軟件的應用名為tzsb，所使用命令行為：

python manage.py startapp tzsb

3.2.3 修改配置文件

在settings.py配置文件中將應用名加入INSTALLED_APPS中，并修改數據庫連接配置。具體內容根據數據庫類型的不同而有所差異。

3.2.4 定義數據模578B

以特種設備臺賬為例，編輯models.py文件內容，其中Ylgd_sbinfo為數據表名：

from django.db import models

class Ylgd_sbinfo（models.Model）：

sb_name = models.CharField（verbose_name='管道名稱'， max_length=100）

sb_num = models.CharField（verbose_name='管道編號'， max_length=50）

sb_syz = models.CharField（verbose_name='管道使用證'， max_length=50）

sb_jb = models.CharField（verbose_name='管道級別'， max_length=50）

sb_length= models.IntegerField（verbose_name

='管道長度（M）'）

sb_ylwd = models.CharField（verbose_name

='工作壓力/溫度'， max_length=50）

sb_fsfs = models.CharField（verbose_name

='敷設方式'， max_length=10）

sb_memo = models.CharField（verbose_name

='備注'， max_length=50）

sb_signer = models.CharField（verbose_name

='登記人'， max_length=50， default='system'）

def __str__（self）：

return self.sb_name

3.2.5 同步數據庫，生成數據表

通過以下兩條語句實現數據庫表的創建：

python manage.py makemigrations tzsb

python manage.py migrate

3.2.6 生成admin的超級管理用戶

python manage.py createsuperuser

3.2.7 啟動服務，進入后臺管理

在admin.py中注冊數據表后，運行python manage.py runserver命令即可啟動服務。在瀏覽器中通過地址127.0.0.1：8000/admin登錄后臺管理。Django框架最大的優點是自帶強大的后臺管理功能，可以省去很多后臺開發任務，實現對所有數據表的增刪改查操作，操作界面如圖5所示。

3.3 前端界面開發

3.3.1 配置URL

在urls.py文件中進行配置，相應的url對應相應的view函數。前段頁面開發采用BootStrap前端框架，使用Django的模板語言進行前端頁面的開發。

3.3.2 定義view

在views.py文件中定義視圖。當請求一個頁面時，Django 創建一個包含有關請求數據的 HttpRequest 對象，并將它傳給視圖函數，視圖函數處理完相應邏輯后返回一個HttpResponse 對象，隨后Django轉換HttpResponse為一個適合的HTTP Response，以Web Page顯示出來。

3.3.3 運行效果

軟件運行效果如圖6所示，實現了特種設備整個使用過程的監管業務，達到了良好的應用效果。

4 結論

加強特種設備使用過程的監督管理，對于保證安全生產，保障國家財產和職工生命的安全具有特別重要的意義。本文以特種設備管理的整個過程為研究對象，分析生產運營過程中遇到的實際問題，設計特種設備使用過程監管軟件，能夠提高企業特種設備管理工作水平。通過研究，也可以提高基層管理人員利用信息化手段分析和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]何敏煌.Django架站的16堂課[M].北京.清華大學出版社.2017：42.

[2]王友釗，黃靜.Django開發寶典[M].北京：清華大學出版社，2017：118.

[3]瘋狂的螞蟻.對Django框架架構和Request/Response處理流程的分析[DB/OL].（2012-08-24）[2018-03-20]. http：//www.crazyant.net/1001.html

[4]夏雯.基于web的特種設備檢驗管理系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2012.

[5]王興雲.關于特種設備安全管理模式探討[J].化工管理，2016（10）：158.

[6]孫慶蓮.特種設備使用的安全問題與對策[J].中國質量技術監督，2004（09）.

[7]周旦樂.淺談特種設備安全信息系統[J].科技信息，2009（06）.