基于微信小程序的電機工況信息監測及后臺管理系統

黃宇新，王浩楠，張宇智，武泱光，胡安正（通訊作者）

（湖北文理學院物理與電子工程學院，湖北襄陽，441053）

1 系統總體設計

本文基于Node.js、MongoDB數據庫和GPRS無線數據傳輸技術等先進手段，實現了電機工況信息的實時監測，并能夠被基于網絡平臺開發的微信小程序實現對電機的遠程無線監控和精準化管理，包括將這些電機實時工況和異常信息及時傳達到“生產廠家、銷售商和用戶”的手機上。

2 工況信息采集與監測系統設計

2.1 工況信息采集部分

基于所處不同工作環境電機所需，篩選和設計適合于防腐、抗震、耐高溫和抵抗電磁干擾等各種影響因素的元器件、傳感器和模塊來保證采集的穩定性以及電機工況數據的準確性。

2.2 異常預警部分

在電機的外部設置報警系統、控制模塊和顯示屏，“報警系統”用于當電機出現異常情況下對工作人員進行提醒警報，“控制模塊”用于當電機出現異常情況下對電機進行有效的控制，“顯示屏”用于顯示監控系統檢測的實時工況信息。在電機出廠時需要對每項參數預設異常報警閾值以及停機閾值，當電機處于運行狀態時，將監控系統檢測到的工況信息與預設異常閾值進行實時比對，從而確定電機是否處于異常情況中[1]。

2.3 監測系統部分

監控系統包括軸承監控部分電路、線圈監控部分電路、振動監測電路、單片機最小系統電路、無線通訊電路，“軸承監控模塊-包括溫度傳感器”用于對軸承的使用情況進行監控，“線圈監控模塊-包括溫濕度傳感器”用于對線圈工作環境進行監控，“振動傳感器”用于對電機的振動情況進行監測，“單片機”用于接收檢測的電機工況信息，并對其進行處理，將其以數字的形式顯示在屏幕上，“無線通訊模塊”用于向服務器發送電機實時工況和異常預警等數據信息。工況信息采集與監測系統框圖如圖1 所示。

圖1 工況信息采集與監測系統框圖

3 前端微信小程序設計

3.1 平臺介紹

微信小程序是一種全新的連接用戶與用戶的方式，它不同于app需要下載安裝即可使用的應用，它可以在微信內被快速的搜索和使用，同時具有很好的使用體驗。小程序的主要開發語言是JavaScript。JavaScript是一種基于對象和事件驅動并且具有相對安全性的客戶端腳本語言。其主要目的是為了解決服務器端語言，它可以在程序運行過程中被逐行的運行，使用戶方便操作和使用.并且它只能通過瀏覽器實現信息瀏覽或動態交互，從而有效的防止數據的丟失或對系統的非法訪問。

3.2 功能設計

3.2.1 設計流程

電機管理小程序的操作流程如圖2所示,用戶通過微信小程序進入登錄界面,選擇角色后并驗證信息成功后進入角色管理界面,若驗證信息失敗,則提示重新輸入。

圖2 電機管理小程序流程圖

3.2.2 功能介紹

(1)廠家功能介紹

圖3 展示的是廠家管理界面。廠家能夠在該界面上通過后臺的數據進行查看電機標稱信息及實時運行狀態信息，也可以往監控設備寫入電機編號，以及提供電機的經營商家或用戶信息。

圖3 廠家管理界面

(2)商家功能介紹

商家可以通過該界面進行查修電機關聯的商家及用戶信息。

(3)用戶功能介紹

用戶可以在此界面上查看電機報警信息以及設置的閾值信息，并對其進行修改。還可以添加，刪除電機管理人員的聯系方式。

3.3 API通信

一些簡單的組件框架的核心是發送請求API的過程，而微信小程序提供了豐富的原生API，可以方便的使用微信提供的諸多權限,如獲取用戶信息、本地存儲、支付功能等。本系統只需使用相應服務器端的API，就可以實現微信小程序與服務器端的通信。

4 后臺管理系統設計

電機后臺管理系統設計采用了語法較為簡單、開發難度低且性能優越的MongoDB數據庫和Node.js進行開發，不僅降低了開發成本，還具有查詢速度快、容量大等優點，解決了大多數生產者兩者不能兼顧的問題，讓該系統設計成為今后數據處理方面堅實的后盾，為后續發展更為完善的監測系統奠定了基礎。后臺管理系統主要分為服務器設計和數據庫設計兩大部分，系統設計框圖如圖4所示。

圖4 后臺管理系統框圖

4.1 服務器設計

服務器采用Node.js進行搭建，Node.js具有超強的并發能力和較為簡單的語法結構等特點，這使得開發者學習的時間變短、學習成本變低，大大降低了開發成本，使得它能夠普及到廣大群眾。系統框架采用Express，它是一種基于Node.js平臺的web應用開發框架，提供了一系列強大的功能，幫助創建各種Web和移動設備應用[2]。將購買的服務器公網IP結合域名作為公網，并以此作為通信的中轉站與微信小程序端和電機監測端進行數據交互。當用戶對小程序端進行操作時，小程序端發送信息給后臺管理系統，并通過服務器發送信息給電機監測端進行信息修改；當電機監測端工作時，電機監測端傳送數據給后臺管理系統，并通過服務器發送數據給小程序端進行數據查看，從而保證電機監測、管理的實時性、穩定性和可靠性。

4.2 數據庫設計

系統采用MongoDB數據庫進行開發，它是一種基于分布式文件存儲的開源數據庫系統，MongoDB的數據模式可以隨著應用程序的發展而靈活更新，十分適用于敏捷開發[3]，這使得開發者在不失高效的前提下，也能保證用戶有較好的體驗感，因此在數據庫方面,最終選用了MongoDB作為開發工具。

數據庫主要存儲電機數據以及廠家、商家和用戶數據，其中電機數據包括電機編號、工況信息、閾值參數等內容，這些數據內容主要用來監測電機是否故障和故障來源，使得電機用戶能夠知道電機工況信息是否正常，從而降低電機損壞時所帶來的經濟損失。并且，服務器可以從數據庫中獲取廠家、商家和用戶的賬號、密碼以及聯系方式等信息。

5 結束語

為保證處于惡劣工作環境的電機的正常運轉，減小電機過度運行而帶來的損失，由此設計一款能夠實時監測電機運行狀態的設備就具有十分重要的意義。本系統對傳統電機進行實時批量監視管理，提高了工廠對電機管理的效率，降低了工況復雜場地的安全事故概率。并且，微信小程序對登陸身份的區分，使得管理的兼容性提高，電機從出廠到流向都有每個環節的記錄，順應了萬物互聯的時代趨勢。