基于Android的綠色車間監測APP設計與實現

王 維

(南京科遠智慧科技集團股份有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

2015年，國務院總理李克強提出“中國制造2025”的計劃，其中包括智能制造工程和綠色制造工程。如今綠色、智能已經是這個時代的主流思想，此外還有物聯網，各國都投入了巨大的人力、物力、財力來進行研究和開發。物聯網通過各種傳感器采集設備的數據，然后將采集的數據進行處理，并將數據返回到設備的控制中心。5G技術的普及和不斷成熟，可以滿足移動數據的高傳輸率、降低數據傳輸的延時、節省能源、降低成本和大規模的設備連接。5G技術滿足峰值傳輸速率達到Gbit/s，在沒有物理線路的情況下接口延時在1ms左右，可以滿足實時監測龐大的網絡容量、虛擬現實的大數據數據傳輸和超多臺設備的連接。在物聯網與5G技術的結合之下，本文主要設計具有綠色、安全、節能的生產工作環境的車間監測系統。

1 系統的主要功能

綠色車間監測在Android終端上運行的系統目前還處于剛剛開始的階段。在手機、平板等和可以移動的設備越來越多的前提下，綠色車間監測在Android終端上運行的系統研發顯得尤為重要。

本文主要闡述了基于Android系統的綠色工廠監測系統的設計和實現，以空調、風扇、車床等設備作為測試樣例，可以實現各種現代化設備的管理，轉變了管理方式，順應當代科技的發展。把現代化的管理方式和設備融合在一起，可充分發揮設備的作用，提高企業收入，實現綠色車間管理。

2 本系統的設計與實現

2.1 邏輯架構設計

綠色車間監測系統邏輯架構采用了3層架構設置，自上而下分別是用戶界面層(User Interface Layer)、業務邏輯層(Business Logic Layer)與數據訪問層(Data Access Layer)[1]。這種分成架構可以有效地將業務邏輯和數據訪問邏輯隔開。

用戶界面層主要負責頁面展示，和與用戶交互。主要包括：用戶登錄界面、設備數據監測界面、環境設備監控界面、圖表分析界面、我的界面。通過這些界面，用戶可以很好地了解和使用系統功能。

業務邏輯層主要控制業務邏輯，為界面提供服務，實現與用戶交互的邏輯。主要包括：用戶登錄模塊、設備數據監測模塊、環境設備監測模塊、圖表分析模塊、我的模塊。

數據訪問層提供了對數據的增、刪、改、查，主要分為客戶端數據訪問、服務器數據訪問。客戶端數據訪問包括：對生成設備監測因子采集時間的使用、對環境設備因子采集時間的使用等。服務器數據訪問包括：用戶信息的使用、設備信息的使用、環境設備信息的使用、車間設備信息的使用等。

2.2 功能架構設計

基于Android的綠色車間監測APP的功能性需求分析，該項目在系統設計階段，將系統劃分成5個功能模塊，其中包含用戶登錄模塊、環境設備監測模塊、設備數據監測模塊、圖表分析模塊、我的模塊，如圖1所示。

2.3 數據庫設計

本項目使用的數據庫是MySQL5.1，在數據庫設計階段須分析前端APP的任務需求，是否滿足生產設備和環境設備實時監測所產生的數據實時上傳和存儲，所以數據庫結構采用了規范化設計[2]。本系統主要用到用戶基本信息表、環境設備控制表等5張表，接口是選用JDBC數據庫接口。

3 系統的模塊簡介

3.1 用戶功能

由用戶輸入工號或者用戶名和密碼，然后采用Retrofit和RxJava將用戶信息上傳至服務器，然后返回驗證信息。此外，用戶還可以修改密碼、綁定手機、修改數據刷新時間等操作。綁定手機號碼的同時也綁定了手機Max地址，系統首先確認手機使用了聚合數據提供的界面http://v.juhe.cn/sms/send，向手機發送驗證碼，確認手機號碼之后遍歷循環所有的網絡接口，找到 wlan0接口從而獲得手機Max地址，并且將數據上傳至服務器數據庫。

3.2 設備數據監測功能實現

登錄成功之后會顯示登錄者的信息。采用了ViewPager實現設備列表之間的切換，每一個設備列表都是單獨的Fragment，都采用RecyclerView設置成兩列，然后自定義每一行的樣式。底部導航欄有一個自定義View。點擊設備主頁面的【空調】進入環境設備頁面，在視圖上可以看到空調系統用電量、功率等，也可以對風速風向進行調節，并且還可以對空調系統進行開與關操作(點擊【開關按鈕】),此項操作只有管理員才可以設置，拖動圓環上的圓圈可以調節溫度，拖動風速調節的圓圈可以改變速度，點擊風向調節的角度可以改變不同的風向。每一個

圖1 功能架構

屬性都是采用了自定義View實現的，增加每個調節按鈕的復用率。風速調節采用了自定義的CustomScaleView，在這個方法里使用動態設定控制，通過畫筆(paint)和畫布(Canvas)，對不同屏幕寬度進行適配。

3.3 環境數據監測功能實現

當檢測的數據高于某值時，系統會發出相應的通知，在SDK28之后需要使用Notification Channel注冊通道后才可以發送通知，可以實時查看當前的環境參數和以往的環境參數。Custom Grid Layout是繼承Grid Layout自定義的一個控件，可以方便地添加或者刪除某個屬性。列表展示使用了TabLayout、ViewPager控件，可以左右滑動切換列表，列表使用了RecyclerView。

3.4 圖表分析功能實現

本系統可以以多種形式查看數據，可以對圖表中的數據進行折線圖之間的轉化，從而使數據更加直觀。屬性選擇使用了Spinner控件，日期選擇自定義View。點擊時間可以根據時間，選擇不同的圖表類型，生成不同的圖表。畫圖工具是第三方開源框架MPAndroid Chart-v3.0.3，這是使用兩種圖LineChart和BarChart。

3.5 后臺管理功能的實現

后臺管理系統主要是管理員對前臺的數據進行增刪改查等操作。在后端生產員登錄成功的顯示首頁中會顯示登錄人員的名字，以及【空調狀態】【風扇狀態】【修改密碼】【安全退出】等一些查詢操作，如果輸入的用戶名對應只是生產員，那么只能在后臺進行查看操作和修改自己賬號密碼，不支持查看和更改管理員信息。當點擊左側【空調狀態】按鈕則會在右側顯示空調的狀態信息、數頁，和當前位置。點擊右下角的【下一頁】按鈕就可以查詢下一頁的空調狀態信息。點擊左側【風扇狀態】按鈕則會在右側顯示風扇的狀態信息。點擊右下角的【下一頁】按鈕就可以查詢下一頁的風扇狀態信息。

4 結語

隨著物聯網、云計算和人工智能的快速發展，在工廠管理中會更加注重綠色、安全利用、節能的生產環境。手機已經融入了人們的日常生活，利用大數據、5G、物聯網等技術，人們可以通過手機辦公隨時了解車間的數據，提高車間管理效率。