基于智能手機的點檢管理系統

薛晗光 孫 璽 高 旭

(西安熱工研究院有限公司 陜西 西安 710054)

0 引 言

設備管理是電廠生產經營活動中的重要組成部分。設備點檢制自20世紀80年代從工業先進國家引入中國，得到廣泛的應用，為探索適應中國工業企業設備管理發展提供了一種有效的方法[1-4]。點檢制，是按照一定的標準、一定周期、對設備規定的部位進行檢查，以便早期發現設備故障隱患，及時加以修理調整，使設備保持其規定功能的設備管理方法。為了提高、維持生產設備的原有性能，通過人的感官或者借助工具、儀器，按照預先設定的周期和方法，對設備上的規定部位(點)進行有無異常的預防性周密檢查的過程，以使設備的隱患和缺陷能夠得到早期發現、早期預防、早期處理[5-7]。

目前，電廠在點檢管理中主要使用專用點檢儀產品。其功能相對單一、硬件價格昂貴、后期維護費用高；配套管理軟件與其他業務系統的數據無法共享，容易產生信息孤島。隨著智能手機的發展，其豐富的圖像顯示功能、強大的運算性能、友好便捷的操作模式，配合專業的點檢管理APP，通過Wi-Fi實時在線交互數據，完全可以代替傳統的專業點檢儀[8]，并且能夠提高點檢管理的工作效率，豐富管理手段。本文設計并實現了基于智能手機的點檢管理系統。

1 系統設計

1.1 點檢業務分析

電廠的點檢工作往往根據設備的專業類型劃分多條點檢路線，如電氣路線、化學點檢路線等。每條路線包含多個點檢點，每個點檢點管理周圍一片區域內的設備，要求依次到位打卡后，開始具體的檢查工作。每個點檢點下包含多個點檢項目，稱為點檢項，分為觀察類和記錄類。觀察類點檢項通過人的五感(視、聽、嗅、味、觸)對設備有無異常情況進行判斷；記錄類點檢項通過讀取現場表計或借助工具、儀器對設備上的規定部位(點)進行測量，并記錄結果值。

1.2 系統模式選取

根據業務需求，點檢系統采取Web端和移動端結合的方式。在Web端實現制定路線，配置點檢點和點檢項，設置間隔周期和執行輪次、時間。Web端采用B/S模式。這種模式統一了客戶端，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統的開發、維護和使用[9-10]。在服務器上安裝SQL Server數據庫，瀏覽器通過網絡服務同數據庫進行數據交互。

在移動端執行具體的點檢動作，包括到位打卡、記錄點檢項檢查結果等。移動端選取Android平臺進行開發。相比蘋果的iOS平臺，Android的開放性允許其應用被更廣泛地安裝使用，并且可通過ROM定制實現系統功能權限的控制。

1.3 架構設計

整個系統架構由移動端、Web端、服務端和移動服務總線4部分組成(見圖1)。服務端為移動服務總線提供數據接口。移動服務總線用于實現用戶登錄情況管理及任務在Web端和移動端之間的傳輸。移動服務總線作為Web端、移動端的中間件，接收各方的數據請求并將其分發至相應的接收方，最后從接收方獲取數據并返回請求方，整個過程中不對數據進行任何操作，只做轉發。

圖1 點檢管理系統架構

1.4 數據庫設計

Web端采用SQL Server數據庫。其具有使用方便、可伸縮性好、與相關軟件集成程度高等優點，在大多數分布式Web應用程序中廣泛應用[11]。

移動端采用Android操作系統中集成的SQLite數據庫。SQLite是Android平臺的重要數據庫引擎，具有零配置、支持事務、移植性好等特點, 負責多種格式數據的存儲[12]。

兩端的數據庫結構相似，主要通過點檢任務表、點檢點表、點檢項表、附件表這4張表來存儲數據。點檢任務表為核心主表，其結構參見表1。點檢點表以任務編號為外鍵與主表關聯。點檢項表以點檢點編號為外鍵與點檢點表關聯，附件表以點檢項編號為外鍵與點檢項表關聯。

表1 點檢任務表

2 系統實現

系統主要包含用戶登錄、點檢任務下載、點檢點到位管理、點檢項結果錄入(包括無線測溫、無線測振)、添加附件等功能，如圖2所示。

圖2 點檢系統功能

2.1 任務下載

點檢任務下載是移動端獲取數據的唯一通道，下載接口采用標準的HTTP方法，通信采用JSON數據格式。其接口設計分為輸入參數和輸出結果，共6個字段。輸入參數包括設備編號、業務流編碼和輸入數據；輸出結果包含結果碼、錯誤消息和返回內容，詳細參見表2。

表2 點檢任務下載接口

在通信數據格式的選擇上，重點對比和測試了XML和JSON格式。考慮到XML文件格式復雜，傳輸占帶寬較高，最終沒有選用應用更為廣泛的XML語言，而采用了JSON這一輕量級的數據交換格式。其數據格式比較簡單，易于讀寫，格式都是壓縮的，占用帶寬小，且易于解析，客戶端可以簡單地進行JSON數據的讀取。因為JSON格式能直接為服務器端代碼使用，大大簡化了服務器端和客戶端的代碼開發量，并且易于維護[13]。

2.2 NFC打卡到位管理

一條點檢路線往往包含多個點檢點，在執行點檢任務時，為保證到每個點檢點進行檢查，需要對點檢員進行到位管理。這一需求可以通過智能手機支持的NFC功能得到解決。NFC即近場通信，是一種近距離無線通信技術，在13.56 MHz頻率運行于10 cm距離內，目前已通過成為ISO/IEC IS 18092國際標準、ECMA-340標準與ETSI TS 102 190標準[14-15]。

在NFC卡片內寫入當前點檢點的編碼，張貼于點檢點現場某處。點檢員到位后，按照系統提示(見圖3)，用智能手機接觸現場張貼的NFC卡片。當手機NFC感應區與卡片有效接觸時，可讀取到卡片數據，即該點檢點編號。系統在下載到的點檢任務數據中遍歷查詢該編號，一旦數據匹配，系統將視為已到位打卡，記錄到位時間，并跳轉到該點所包含的點檢項列表頁面。

圖3 NFC打卡界面

2.3 點檢項結果錄入

點檢員到位打卡后，根據系統中顯示的點檢項，逐條進行檢查。對于觀察類點檢項，在系統中手動選擇“正?！被颉爱惓！保粚τ诳勺x取表計的點檢項，在系統中手動輸入表計顯示結果(見圖4)。另有一些點檢項，需要通過現場測量，來監控設備溫度或振動情況。據此，系統采用基于Wi-Fi無線通信技術的紅外測溫傳感器和測振傳感器(見圖5)，配合點檢管理APP使用。傳感器直接將測溫測振結果記錄發送至手機，隨后上傳服務端，減少了人工干預，保證點檢結果的真實性和準確性。同時，測量過程相比傳統測溫測振更加簡便快捷，顯著提升了工作效率。

圖4 點檢項結果錄入界面

圖5 無線測溫、無線測振傳感器

傳感器和手機通過連接到同一個Wi-Fi路由，建立起通信鏈路。手機向傳感器發出數據請求，傳感器將監測到的數據實時發送給手機。在系統中觀察到采集的數據值趨于穩定時，通知傳感器停止采集，保存當前數據。

2.4 點檢結果離線提交

移動端執行完點檢任務后將點檢項觀察值、測量值、附件等數據放入任務提交隊列，隊列能夠保證任務數據不會丟失，且在離線環境下可以緩存數據，不影響提交操作。在移動端接入網絡的情況下，提交隊列將逐個提交任務至服務端移動服務總線。提交任務數據的同時，通知服務端該任務的附件個數。服務端首先驗證該任務數據是否存在錯誤，通過驗證后，移動服務總線將任務傳輸至Web端。Web端對任務進行數據、邏輯、權限等多重校驗，判斷該任務是否可以提交，如不能提交則返回“提交失敗”至服務端，反之返回“提交成功”。此時，服務端再將提交結果發送到移動端。任務提交成功后，如果附件個數大于0，則開始上傳附件。移動端遍歷全部的附件，依次上傳至服務端后，通知服務端附件上傳完成。服務端再遍歷全部的附件，并依次上傳至Web端和任務數據進行關聯，同時更新任務狀態，并返回結果至移動端(見圖6)。

圖6 任務提交流程

3 結 語

本文基于電廠點檢管理的業務流程，開發出Android版本的手機應用，用智能手機代替傳統的點檢儀，實現了點檢管理的主要功能。在試點電廠已投入使用，成功完成日常點檢管理工作，同時有效降低了硬件成本，提高了工作效率。其普遍適用于火電、水電和風電領域，可安裝于大多數主流配置的Android智能手機上，普適性高，設備成本低，易于推廣和維護。隨著智能手機技術的快速發展，點檢管理系統也相應擁有廣闊的升級空間，新技術在點檢管理系統中的使用能夠不斷豐富點檢管理手段，提高管理水平，符合發電行業建設智能電站的發展趨勢。