電池包氣密檢漏儀上位機查詢系統的設計與實現

孫映璇，王海濤，李佳欣，呂佳慧，陳 苗

（廣州新華學院信息與智能工程學院，東莞 523133）

0 引言

隨著制造技術的發展，產品的質量和性能也在不斷提高，有些電池類產品對自身的氣密性提出了很高的要求［1］。人們對電池氣密性的要求越來越高，為了方便用戶查詢電池氣密性的相關數據，通過設備之間的連接實現用戶和儀器的交互。設備和儀器檢測電池包的氣密性后通過無線網絡連接在移動端查詢。在檢漏儀運行過程中產生的數據和信息的存儲可以通過軟件實現。電池包氣密檢漏儀是測試電池包氣密性的設備，是基于差壓原理的空氣泄露測試儀，是利用壓縮空氣來檢測產品的精密檢測設備。除了能進行電池包的氣密性檢測之外，還能進行水冷系統氣密性檢測，工作過程中能進行一些簡單的參數設置。檢漏儀按下儀器開關之后會有四個按鈕，包括：電池包氣密檢測、水冷系統氣密檢測、通道設置和系統設置，點擊測試開始后會有測試界面，測試完成之后會顯示測試壓力和是否合格，以及測試的壓力在合格壓力的哪一部分。

1 相關技術

1.1 Android

Android 是一款基于Linux 開發的開源操作系統，一般被用于移動設備，由Google 公司和開放手機聯盟進行開發。

1.2 Jetpack

JetPack是一套由谷歌公司開發的用于Android開發的組件庫，用于處理由設備不同或Android版本不一致所導致的兼容性和差異性問題［2］。JetPack 的組件按類別主要可以分為四個大類：基礎組件、架構組件、行為組件和UI 組件，每個類別主要包含的組件如圖1所示。在這里主要介紹架構組件中的Room 組件和View Model 組件。Room 是基于SQLite 的抽象層，它可以方便地訪問數據庫，同時也可以充分發揮SQLite 的強大功能。ViewModel 是一個以生命周期方式存儲和管理頁面數據的視圖模型，它能讓數據在發生配置改變后繼續留存。

圖1 JetPack包含的組件

2 整體結構設計

系統整體架構如圖2 所示。架構中view 模塊對應著系統開發的視圖。Controller 模塊為業務邏輯模塊，它會直接與JetPack 工具庫中的架構組件中的View Model 模塊進行通信，由View Model模塊更新數據，進而去更新視圖使用通信的方式共享內存，這樣避免了在控制器中保存按鈕與文本框等大多數視圖對象數據不一致問題，極大地優化了程序的邏輯，降低了編碼出錯概率［3］。持久模塊對應著系統開發的數據庫，由Controller 模塊進行對數據庫的管理。LT_Link為進行通信時所使用的協議，當在系統中輸入電池包氣密檢漏儀的IP 地址和端口號時，系統將作為客戶端與電池包氣密性檢漏儀上位機進行連接；當在電池包氣密性檢漏儀上位機中輸入系統所在的IP 地址和端口號時，此時的系統將作為服務端為電池包氣密性檢漏儀提供服務。

圖2 系統整體架構

3 系統設計與實現

大部分上位機的總體功能可以分為接收數據和處理數據兩個模塊，包含的功能有發送指令、進行通信、數據接收、展示數據、存儲數據和對數據進行處理［4］。電池包氣密性檢漏儀上位機查詢系統的實現主要有四個部分：界面部分、通信模塊部分、保存數據模塊部分和數據庫部分。系統整體的功能模塊如圖3所示。

圖3 系統整體功能模塊

3.1 數據庫設計

SQLite 是一個不需要配置、不需要安裝也不需要管理員的輕量級事務性的SQL 數據庫引擎。占用資源低，支持大部分主流操作系統，同時能適應各種編程語言，且SQLite 文件格式穩定，可跨平臺向后兼容，速度極快。因此本設計采用SQLite數據庫。

測試開始時，儀器每隔一段時間傳回一段數據到數據庫中，根據不同的設備，儲存在不同的Test 表中。Test 表包括id（編號）、time（時間）、date（日期）、Test_Type（測試模式）、Test_Result（測試結果）、Test_pressure（測試壓力）、Voltage_Drop（壓降）、Leak（泄露）等字段。id 字段是自動生成的，儀器每傳回一段數據，編號便會累加，我們將id 設置為主鍵。Time 字段用于儲存測試的時間。Date 字段用于儲存測試當天的日期。Test_Type 字段記錄當前測試的模式是否正確。Test_Result 字段記錄當前測試結果是合格，不合格或異常。Test_Pressure 字段儲存測試電池此時的壓力值。Voltage_Drop 字段記錄測試過程中的壓降值。而Leak 字段則記錄了當前電池泄露水平。

3.2 界面設計

整體界面主要為實時顯示檢漏儀的測試數據，為測試人員提供方便。該部分的主要研究內容為，如何更好地將數據展示出來，以及在多臺檢漏儀連接的情況下，如何能分別顯示儀器的實時數據或結果數據，能同時啟動所有在連設備或者單獨啟動某臺設備。此外，每個頁面都采用了統一的設計規范使得產品視覺風格保持一致，同時可以保障良好的用戶體驗。整個界面主要分為四部分。這四部分的頁面跳轉的實現我們采用了Android Jetpack 程序庫的Navigation 組件。先設計Fragment 布局以及存放NavHostFragment 的布局，然后設置Navigation 的XML 配置文件以及Activity 的ID，最后在邏輯代碼中實現頁面跳轉的邏輯。由于部分頁面包含內容過多，無法一屏展示完全。所以我們使用了ScrollView 來實現上下滾動的效果。第一部分如圖4（a）是設置查詢，由于客戶端主界面功能比較繁雜，不利于查看。所以配置了view-Pager2 實現分頁展示。主界面包含了8分頁，分別是首頁、時間/單位、壓力參數、測試參數、通訊設置、綜合設置、儀器信息、S20C 配置。可根據不同的分頁使用不同的功能。第二部分如圖4（b）是單機測試，對單臺儀器進行測試得出實時數據。第三部分如圖4（c）是聯機測試，目前支持最多8 臺儀器組成，每個區域構成與“單機測試”界面的主體部分類似。第四部分如圖4（d）是數據查詢，主要是數據的展示，保存數據時支持.CSV格式和excel文檔。

圖4 系統頁面展示

3.3 通信模塊設計與實現

3.3.1 連接方式

連接方式在需求分析中確定本軟件需要作為TCP 的Server 端與Client 端兩種方式連接儀器。

當軟件中點擊開始監聽時，軟件作為TCP協議的Server端，將監聽輸入的端口。在儀器端輸入軟件所在IP及設定的端口建立連接。

當在儀器中開啟監聽，并且軟件中輸入儀器IP 及端口，點擊連接時，軟件將作為TCP 的Client端連接到儀器。

3.3.2 設計

（1）TCPLinkFactory 連接工廠模塊：使用設計模式中的工廠模式，在軟件中由TCPLink-Factory 負責與設備TCP 連接的創建、保管、維護、銷毀。

（2）TCPLink 接口：對TCP 連接的抽象，仿照epoll 模型。向上層的LTLink 協議服務，隱藏了作為Server 端與Client 端連接的細節。降低了上層模塊的復雜度，提高了系統開發效率。

3.3.3 實現

（1）TCPLinkS：TCPLink 接口的實現類之一。在CPLinkFactory 監聽指定端口，儀器連接成功后會創建本對象。對象創建成功后，將被加入TCPLinkFactory內的數組保存。在對象監聽到連接斷開后自動銷毀，從數組中移除。

（2）TCPLinkC：TCPLink 接口的實現類之一。在軟件中輸入儀器IP 及端口連接成功時創建，自動加入TCPLinkFactory內的數組保存。在對象監聽到連接斷開后自動銷毀，從數組中移除。

3.4 保存數據模塊設計與實現

3.4.1 設計

（1）數據接收模塊：在接收數據之前，軟件會發送一個開始測試的信號給儀器，這樣在儀器測試之后，會每隔一段時間通過相應接口傳給主機，主機會對應接口增加到相應數據庫的表中。

（2）數據保存模塊：在收到數據之時，通過調用相應代碼，將該數據存到相應數據庫的表中，同時管理人員還有相應權限，比如增刪查改，但用戶只有查看功能。為了避免占用過多空間，當數據到達一定存儲量時，軟件會刪除陳舊數據，以達到節省空間的目的。

（3）數據顯示模塊：軟件接收到數據，并將該數據處理好之后，以圖表形式完成數據的可視化，將其顯示在屏幕中。

3.4.2 實現

（1）后端：通過軟件與數據庫的連接，軟件可以控制數據的存取。在軟件接收到數據信號時，執行存儲功能，將數據通過接口編號辨別，準確存儲到相應數據庫。并且在查看接收信號時，通過數據的查看功能，將數據傳到前端，供用戶查看。

（2）前端：前端用戶可通過點擊軟件的查看功能，通過軟件將數據從數據庫中傳至前端，以供查看數據。

4 結語

本文設計和實現了電池包氣密檢漏儀上位機查詢系統，首先介紹了電池包氣密檢漏儀；其次介紹了在系統開發階段使用到的一些技術；然后對于系統的整體架構進行了設計；最后對于系統的各個功能進行了分析，實現了界面部分、通信模塊部分、保存數據模塊部分和數據庫部分等功能。本系統具有良好的人機交互能力，頁面布局簡潔，操作方便；利用數據庫進行數據存儲，不僅能儲存大量的數據，而且還能方便地進行數據的查詢與分析。符合了使用該系統的工作人員的基本需要，它能使工作人員在測試時更輕松，且能有效地提高工作效率。