宋勐翔　童壯根　王慧鋒

摘 要：本文針對承壓特種設備檢驗過程中手工記錄繁瑣、信息數(shù)據(jù)分散、文檔資料易遺失等現(xiàn)狀，設計并實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的承壓特種設備管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Web技術構建基于B/S架構的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，采用RFID（Radio Frequency Identification）與Android技術開發(fā)手持器終端，實現(xiàn)了信息的實時共享、文件的按需生成與導出以及現(xiàn)場檢驗的無紙化。該系統(tǒng)為承壓特種設備的信息化管理提供了一種解決方案。

關鍵詞：承壓特種設備；Web技術；RFID；Android技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.096

0 引言

特種設備是國家經(jīng)濟建設的重要設施，隨著我國整體經(jīng)濟的飛速發(fā)展，特種設備的使用量也隨之迅猛增加[1]。國家質(zhì)檢總局在《“十二五”特種設備安全與節(jié)能發(fā)展規(guī)劃》提出，要推動物聯(lián)網(wǎng)技術在特種設備安全領域的應用，加強數(shù)據(jù)信息挖掘利用，為風險監(jiān)控提供有效信息，應用物聯(lián)網(wǎng)技術提升動態(tài)監(jiān)管水平和效能[2]。國家對特種設備的監(jiān)管要求日益提高，因此，建設特種設備信息化管理系統(tǒng)變得尤為重要。如何把物聯(lián)網(wǎng)技術應用到特種設備檢驗管理系統(tǒng)中，并加以信息化系統(tǒng)設計，是一個值得研究的課題。

特種設備監(jiān)督管理具有涉及的環(huán)節(jié)多、單位部門廣、生命周期長等特點，目前存在各環(huán)節(jié)信息脫節(jié)、信息數(shù)據(jù)分散、文檔資料遺失等問題，從而降低了各環(huán)節(jié)的工作效率，增加了人力、財力、時間等管理成本，不利于全面掌控特種設備的運行、檢驗、監(jiān)管，不利于特種設備安全管理工作的開展[3][4]。

為此，本文采用Web技術設計數(shù)據(jù)管理平臺，將承壓特種設備的基礎信息與相關環(huán)節(jié)信息實行集中式、透明式管理。同時引入RFID技術，采用Android技術設計手持器系統(tǒng)，提高工作效率。

1 承壓特種設備管理平臺整體方案設計

1.1 承壓特種設備的環(huán)節(jié)及其信息分析

在承壓特種設備生命周期內(nèi)涉及的環(huán)節(jié)主要有生產(chǎn)（含設計、制造、安裝、維修、改造）、使用、檢驗等[5]，其中使用環(huán)節(jié)是特種設備安全管理的重點所在，因為據(jù)統(tǒng)計，特種設備的事故80%發(fā)生在使用環(huán)節(jié)。在特種設備的使用環(huán)節(jié)，涉及到使用單位的使用管理和檢驗機構的定期檢驗，使用環(huán)節(jié)涉及到的信息包括與設備生產(chǎn)階段相關的固有信息和與使用相關的動態(tài)信息[5]，前者在設備生命周期內(nèi)基本不變，后者將隨使用情況而發(fā)生變化。以壓力容器為例對其各環(huán)節(jié)信息進行分析，提取在使用管理及檢驗中關注度高的信息，實際工作流程圖1所示。

從特種設備的流程分析中看出，設備的信息產(chǎn)生于生命周期的不同階段，每份報告的數(shù)據(jù)也來源于設備的不同生命階段，傳統(tǒng)的信息管理方式很容易出現(xiàn)紕漏，為了能夠自動生成最終的報告，設備的信息錄入必須覆蓋整個生命流程。

1.2 系統(tǒng)整體架構的設計

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的、使用方便的特種設備管理系統(tǒng)。設計系統(tǒng)整體結(jié)構如圖2所示。通過手持器讀取設備存儲在RFID標簽中的基本信息。為了使設備在各種條件下都能運行，手持器為離線系統(tǒng)，先將各種數(shù)據(jù)存儲在本地，在到達網(wǎng)絡通暢的環(huán)境時，通過手持器的WiFi模塊連接到網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)上傳至服務器，完成數(shù)據(jù)傳輸，并在服務器端的數(shù)據(jù)庫存儲。

2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能模塊劃分

根據(jù)承壓特種設備管理的特點，將軟件劃分為如圖2所示的功能模塊。該功能模塊圖的樹狀結(jié)構中，每個節(jié)點就是一個很小的功能模塊。每個功能模塊要針對數(shù)據(jù)庫中不同的表來進行操作。

本系統(tǒng)中將每個可以點擊的鏈接都認為是一個權限，進行權限的精細化管理，只有擁有相應權限的工作人員才能操作相應的功能。設備管理方面，根據(jù)設備管理流程，分為基本信息添加，資料審核，業(yè)務執(zhí)行與維護，問題記載這幾個方面。文件管理模塊用于自動生成某次檢驗的記錄；到期提醒模塊則包括人員證書到期提醒以及設備檢驗到期提醒。

2.2 設備管理的實現(xiàn)

設備管理包括容器和管道管理，根據(jù)設備的生命周期與檢驗人員的操作習慣，將設備的管理流程分為基本信息添加，資料審核，業(yè)務執(zhí)行與維護，問題記載四部分。

基本信息指的是自安裝完成后就基本不變的信息。基本信息出現(xiàn)在容器的各種檢驗報告中，但每次都需要耗費大量的時間重新整理，該部分信息由生成和使用單位添加與維護。

資料審查作為檢驗的起點，在接受檢驗任務后，首先對該設備使用單位的安全管理情況以及設備本身信息進行審查。使用單位特種設備安全管理制度及管理情況、設備的基本信息、使用情況信息事先由相關單位錄入數(shù)據(jù)庫，檢驗人員可在授權情況下進行審查，同時對審查企業(yè)特種設備作業(yè)人員的持證情況。

審核完成后，根據(jù)檢驗方案，分配檢驗具體項目，該部分數(shù)據(jù)可以由檢驗人員現(xiàn)場使用手持器錄入，也可以直接在網(wǎng)站錄入。

問題記載模塊是一個統(tǒng)計模塊。大多數(shù)情況下，用戶更關心的檢驗的結(jié)果，本系統(tǒng)添加了這一模塊，用于更方便的看到某個設備歷次檢驗中出現(xiàn)過的問題。

2.3 文件管理的實現(xiàn)

自動生成報表是本系統(tǒng)的核心需求，文件管理模塊需要將設備管理過程中的文本信息與圖片進行整合并將其輸出到文檔中。

根據(jù)需求，生成的文檔需要為Word文件。由于Word本身是基于Windows平臺的，Java不能直接對Word進行讀寫操作。本系統(tǒng)使用Jacob技術間接操作Word，Jacob（Java-COM Bridge在Java與微軟的COM組件之間構建一座橋梁，使用Jacob自帶的DLL動態(tài)鏈接庫，并通過JNI（Java Native Interface）的方式實現(xiàn)了在Java平臺上對COM（組件對象模型）程序的調(diào)用[7]。

大量的文件放在同一個文件夾下會造成讀寫速度的降低，需要一種方式將文件打散。本系統(tǒng)采用哈希打散，通過文件名獲得哈希值，將其轉(zhuǎn)換為16進制數(shù)，取前兩位，分別為一二層的目錄名稱。用哈希打散的方式將文件近似均勻的分到256個文件夾中。

本系統(tǒng)使用替換的方式生成Word文檔。所謂替換的方式是指首先制作模板，在程序內(nèi)讀取這個模板，將模板中標定的特殊字符替換成它實際的內(nèi)容。如圖3所示為一份管道模板文件的部分截圖和生成的文件的部分截圖?？梢姡@種預先定義模板的方式可以很好的滿足文檔生成的要求。

系統(tǒng)為每個檢驗項目的子項目都制作了一個模板。如圖4所示為管道全面檢驗文件目錄，從圖中可以看到，此次全面檢驗中，可以對子項目單獨進行生成文檔與下載文檔的操作，在每一個子項目都生成之后，可以生成綜合文檔，綜合文檔是把子項目的文檔結(jié)合起來生成一份總文檔，這就是最后需要的文檔。這種文件生成耗費一定的空間用來存儲單個子項目的文件，但是提高了文件操作的靈活性。

3 基于Android的讀寫器軟件設計與實現(xiàn)

3.1 軟件功能模塊設計

RFID手持器是檢驗人員、巡檢人員進行設備巡查、檢測使用的設備。為了滿足在某些化工廠信號微弱或信號被屏蔽等情況，需要RFID手持器在完全離線狀態(tài)下可以正常使用。

本系統(tǒng)手持器軟件應用分為四個模塊，分別為用戶登錄、管道管理、容器管理以及數(shù)據(jù)上傳，如圖5所示。用戶登錄提供了一個用戶輸入賬號與密碼的頁面，由于該系統(tǒng)是離線的，所以身份校驗延后至上傳數(shù)據(jù)時進行。管道管理與容器管理為檢驗人員執(zhí)行檢驗業(yè)務的模塊，這些檢驗信息會暫時存儲在手持器的本地數(shù)據(jù)庫中[8]，在手持器連接網(wǎng)絡后可以通過上傳模塊將檢驗信息上傳。

3.2 設備管理模塊

以容器管理為例，容器管理分為標簽信息加載、基本信息、配置信息、定期檢驗、年度檢驗以及驗收檢驗。

（1）標簽信息加載：如圖6所示，該模塊用于讀取標簽中存放的基本信息，也可以獲得設備編號后直接通過網(wǎng)絡獲取，將其加載到基本信息模塊，方便巡檢人員直接查看。在開始一次檢驗任務前，檢驗人員需要在這個模塊輸入任務編號，根據(jù)這個編號系統(tǒng)可以唯一的定位到一次檢驗中，之后進行的檢驗都屬于該檢驗任務的子項目，需要更換任務時重新輸入。

（2）基本信息：該模塊用于查看標簽中的信息以及向標簽中寫入信息。在手持器讀取標簽信息時會將其保存到內(nèi)存中，進入基本信息界面的時候，系統(tǒng)將這部分數(shù)據(jù)展示在界面上。該模塊還可以將界面數(shù)據(jù)填入對象中，然后將對象轉(zhuǎn)換為JSON類型的字符串，最后將字符串寫入到標簽中。

（3）配置信息：某些檢驗信息需要根據(jù)情況來決定，比如在管道的測厚檢測中監(jiān)測點個數(shù)。檢驗人員根據(jù)檢驗方案，寫入相應數(shù)據(jù)，如圖7所示，信息配置實際上是為了將檢驗人員的監(jiān)測計劃記錄下來，這樣檢驗人員就可以很直觀的判斷檢驗的進度以及此項檢驗是否完成。

（4）各類檢驗：容器年度檢驗、定期檢驗以及驗收檢驗都是業(yè)務的核心部分，這部分的數(shù)據(jù)結(jié)構與后臺管理系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構是相同的。如圖8所示，它會將所有屬于容器各類檢驗的子項目全部羅列出來，展示在頁簽上，通過滑動界面，就可以切換到不同的檢驗子項目。

3.3 在線數(shù)據(jù)同步

為了將數(shù)據(jù)同步到遠程數(shù)據(jù)庫中，設計數(shù)據(jù)上傳模塊。每次將檢驗數(shù)據(jù)提交的時候，系統(tǒng)會根據(jù)所做檢驗的項目生成如圖所示的上傳模塊，該模塊中包含的檢驗人員所做檢驗的描述、該檢驗提交日期、檢驗的設備編號以及任務編號。檢驗人員可以點擊上傳按鈕，它會將當前檢驗記錄同步到遠程數(shù)據(jù)庫中，提交之后仍可以對這個檢驗做修改并再次提交，直到檢驗完成后，進行最后一次提交并刪除記錄。

4 總結(jié)

本文根據(jù)承壓特種設備使用環(huán)節(jié)相關管理要求，尤其是檢驗流程，采用Web技術設計并實現(xiàn)了設備管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了承壓特種設備數(shù)字化管理與文檔的自動化管理，采用RFID與Android技術設計了檢驗現(xiàn)場使用的信息記錄裝置，實現(xiàn)檢驗現(xiàn)場的無紙化。經(jīng)測試后證實該管理流程符合當前承壓特種設備檢驗流程，可以提高設備信息整合效率，降低文件信息的錄入成本，對促進物聯(lián)網(wǎng)在設備檢驗方面的應用具有一定意義。

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作者簡介：宋勐翔（1991-），男，山西人，碩士研究生，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)、IPV6、儀器儀表。